Задвижка - это элемент трубопроводной запорной арматуры, который широко применяется в трубопроводных системах. Каждая задвижка имеет запорный элемент, который перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. При опускании запорного элемента поток рабочей среды перекрывается - положение «закрыто». При поднимании затвора поток рабочей среды перемещается без помех по трубопроводу - положение «открыто». Задвижки, как элемент трубопроводной запорной арматуры, до сих пор являются наиболее популярными в различных трубопроводных системах, таких как:
нефтепроводы,
газопроводы,
системы водоснабжения, канализации и пожаротушения,
системы химической и пищевой промышленности и многих других.
Основными параметрами, по которым различают задвижки являются:
материал корпуса;
тип шпинделя;
конструктивное исполнение затвора;
тип уплотнительных материалов затвора;
тип привода;
способу присоединения к трубопроводу.
Корпус задвижки состоит из основной части (самого корпуса) и крышки. Корпус задвижки устанавливается в трубопроводную магистраль. Крышка же предназначена для крепления и управления перемещением запорного элемента. По материалу корпусных деталей задвижки делятся на стальные и чугунные.
Чугунные задвижки применяются в трубопроводных системах, которые работают при небольших динамических нагрузках и малых температурах. Область применения чугунных задвижек - это в основном системы трубопроводов горячей и холодной воды, канализации. Для дополнительной антикоррозийной защиты задвижек на корпус наносится специальное эпоксидное покрытие.
Чугунные задвижки изготавливают из следующих видов чугуна:
серый (СЧ) - представляет собой сплав железа с углеродом с волокнистыми включениями графита. Серый чугун обладает хорошими литейными свойствами;
ковкий (КЧ) - обладает мягкостью, хрупкостью, пластичностью, стойкостью к химическому растрескиванию металла;
высокопрочный (ВЧ) - отличается износостойкостью, повышенными механическими свойствами по сравнению с другими видами чугуна. В состав высокопрочного чугуна входят графитовые включения сфероидальной формы;
белый чугун — применяется как основа для изготовления ковкого чугуна.
Корпуса чугунных задвижек изготавливаются при помощи метода литья.
Задвижки из стали устанавливаются на трубопроводы и эксплуатируются в гораздо более суровом и резком климате, чем чугунные. Стальные задвижки очень устойчивы к воздействию на них агрессивных и высокоагрессивных рабочих сред, транспортируемых по трубопроводу. Также в зависимости от марки стали характеризуются морозоустойчивостью, жаропрочностью и жаростойкостью. Стальные задвижки изготавливают из следующих марок стали:
ст. 20 - сталь улучшенной прочности, используется для работы с паром критической температуры, обладает повышенной твердостью;
09Г2С ‒ марка стали, которая позволяет эксплуатировать арматуру в холодных и умеренно-холодных климатических условиях, устойчива к заморозкам, не подвержена температурным деформациям;
12х18н10т ‒ коррозионностойкая сталь (нержавейка), выдерживает температуру агрессивных сред до +350⁰C;
20юч ‒ используется при транспортировке высокоагрессивных, опасных и токсичных рабочих сред.
По типу шпинделя задвижки бывают с выдвижным шпинделем и с не выдвижным шпинделем.
Выдвижные и невыдвижные задвижки различаются по принципу работы. У выдвижных задвижек шпиндель совершает движение вверх-вниз, перекрывая поток. У задвижек с не выдвижным шпинделем, он вращается вокруг своей оси в приводной гайке, расположенной прямо в клине.
Задвижки с данной конструкцией отличаются не выдвижным ходовым узлом гайка-шпиндель. При эксплуатации задвижки с не выдвижным шпинделем нет возможности проконтролировать состояние сальников и шпинделя, а также провести необходимый ремонт без снятия и разборки задвижки. Такие задвижки обладают малой строительной высотой, поэтому их целесообразно устанавливать в труднодоступных местах. В основном задвижки с не выдвижным шпинделем устанавливают на трубопроводы, транспортирующие неагрессивные рабочие среды – воду, нефть, нефтепродукты, масла.
По типу исполнения затвора задвижки бывают:
с клиновым затвором,
с двухдисковым (параллельным) затвором,
с шиберным затвором.
Каждый тип затвора, применяемый в задвижках, имеет свои достоинства и недостатки.
Клиновые задвижки отличаются наличием затвора клиновидной формы, расположенным между двумя наклоненными поверхностями. Принцип действия основывается на перекрытии потока рабочей среды клином, перемещающимся перпендикулярно направления потока.
Клиновые задвижки различаются по жесткости клинового затвора. Клин бывает жесткий, обрезиненный, двухсторонний, упругий.
Задвижки с жестким клином отличаются простотой конструкции, жесткостью, надежностью и герметичностью. Клин задвижки шарнирно установлен на шпиндель в верхней части крышки и спускается по корпусным направляющим. Основные недостатки задвижки такого типа — возможные заклинивания из-за температурных перепадов, износ уплотнительных колец и довольно сложный ремонт.
Задвижки с двухдисковым клином подразумевает наличие двух дисков, соединенных между собой разжимной деталью. Такая конструкция позволяет дискам самостоятельно выравниваться при примыкании к седлам, исключая возможность заклинивая и обеспечивая высокую герметичность затвора.
У таких изделий более сложная конструкция, но и более длительный срок эксплуатации. Седельные поверхности меньше изнашиваются, а для перекрытия прохода не требуется применять больших усилий. Такие задвижки оснащаются выдвижным шпинделем, могут иметь кольцевые уплотнения на дисках для повышенной герметизации проходного отверстия.
Задвижки с упругим клином представляют из себя разновидность изделий с двухдисковым клином. В таких задвижках привод затвора разделен на две части, между которыми размещен пружинящий элемент, способный деформироваться. При применении данной конструкции уплотнительные элементы могут передвигаться под углом друг к другу, обеспечивая лучший контакт с седлом. Применение в задвижках упругого клина исключает заклинивание при перепадах температур, но поверхности клина сильно стираются.
В шиберных задвижках дисковый затвор и седла расположены параллельно. Принцип работы шибера - это перпендикулярное перемещение потоку, открывая или закрывая проходное сечение. Шиберный механизм герметично перекрывает (словно разрезает) проходное сечение за счет давления на его поверхность рабочей среды. Другими словами, шибер представляет собой заточенную пластину из прочной стали, которую можно перемещать, перекрывая полностью или частично поток рабочей среды.
Механизм шиберных задвижек таков, что они способны перекрывать поток рабочей среды и при этом измельчать или останавливать твердые и крупные частицы. Поэтому, шиберные задвижки так же применяют для управления и перекрытия потока среды, которая имеет тяжелую и вязкую консистенцию. Шиберные задвижки легко обслуживать и ремонтировать.
Уплотнительные материалы, используемые в конструкции затвора задвижки, бывают двух видов.
Обрезиненный клин не подвержен коррозии. Он также обладает отличным сопротивлением к истиранию при работе в жесткой рабочей среде. Задвижки с обрезиненным клином в основном используют в коммунальном хозяйстве.
Управление задвижкой осуществляется следующими способами и видами приводов:
Ручной – для передачи усилия на шпиндель и далее на запорный элемент задвижки применяется маховик.
Механический редуктор – управление задвижкой происходит при помощи специального механизма, который облегчает усилие, необходимое для перемещения затвора.
Электрический – изменение положения запорного элемента происходит при помощи электропривода, установленного на задвижку.
Гидравлический – на шток затвора, который помещен в специальный цилиндр оказывает давление гидравлическая жидкость.
Пневматический – управление шпинделя задвижки происходит при помощи сжатого воздуха.
По способу присоединения задвижки бывают трех видов:
Для каждого вида трубопроводной арматуры, в том числе и для задвижек, предопределены свои сферы и области применения, в которых они успешно справляются с поставленными перед ними задачами.