Типы чугунных задвижек

Чугунная задвижка – это один из элементов трубопроводной запорной арматуры, необходимый для перекрытия потока рабочей среды в трубопроводных системах. Задвижки, изготовленные из чугуна, как элемент трубопроводной запорной арматуры, до сих пор являются наиболее популярными в различных трубопроводных системах.

Принцип работы

Принцип работы задвижки выглядит следующим образом: 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».  

У чугунных задвижек существует только два рабочих положения: открытое или закрытое. Поэтому задвижки не применяются в качестве регулирующей арматуры. 

Области применения чугунных задвижек

Чугунные задвижки в основном исполняют свою задачу в трубопроводах, которые работают в слабых режимах. Т.е. они несут небольшие динамические нагрузки при малых температурах рабочей среды. Данные условия эксплуатации - это в основном системы трубопроводов горячей и холодной воды, канализации. Во тоже время, рабочие условия в трубопроводных системах различаются, поэтому используются разные типы чугунных задвижек. Для дополнительной антикоррозийной защиты задвижек на корпус наносится специальное эпоксидное покрытие.

Материал изготовления чугунных задвижек

Чугунные задвижки изготавливаются при помощи метода литья в основном из двух видов чугуна:

• серый (СЧ) - представляет собой сплав железа с углеродом с волокнистыми включениями графита. Серый чугун обладает хорошими литейными свойствами;

• высокопрочный (ВЧ) - отличается износостойкостью, повышенными механическими свойствами по сравнению с другими видами чугуна. В состав высокопрочного чугуна входят графитовые включения сфероидальной формы.

Разновидность шпинделя задвижки из чугуна

По типу шпинделя чугунные задвижки делятся на:

• Задвижки с выдвижным шпинделем – у таких задвижек шпиндель совершает движение вверх-вниз, перекрывая поток.

• Задвижки с не выдвижным шпинделем – в этом случае шпиндель вращается вокруг своей оси в приводной

гайке, расположенной прямо в клине.

Задвижки с выдвижным и не выдвижным шпинделем отличаются друг от друга по принципу работы. 

Принцип работы задвижки с выдвижным шпинделем.

В таких чугунных задвижках шпиндель выходит вверх за габариты корпуса задвижки. При вращении штурвала, шпиндель выдвигается вверх, поднимая за собой клин и открывая затвор.

Это обеспечивает лучшую ремонтопригодность, коррозионную стойкость и длительный срок службы.

К недостаткам таких задвижек можно отнести тот факт, что выдвижной шпиндель сильно увеличивает строительную высоту, поскольку при открытии прохода шпиндель выдвигается через крышку из задвижки на длину, превышающую диаметр трубопровода. Так же, при такой конструкции шпинделя увеличивается масса задвижки.

Принцип работы задвижки с не выдвижным шпинделем.

В таких задвижках применяемся конструкция с не выдвижным ходовым узлом гайка-шпиндель.

В этом случае шпиндель вращается вокруг своей оси и не выдвигается ни вверх, ни вниз. Вращается он внутри приводной гайки, которая уставлена в запорном элементе. Клин задвижки шарнирно установлен на шпиндель   и передвигается по корпусным направляющим.

Чугунные задвижки с не выдвижным шпинделем обладают малой строительной высотой. По этой причине их целесообразно устанавливать в труднодоступных местах.

В тоже время, такое конструктивное решение имеет недостатки: резьбовая пара находится непосредственно под воздействием рабочей среды. При эксплуатации задвижки с не выдвижным шпинделем нет возможности проконтролировать состояние сальников и шпинделя, а также провести необходимый ремонт без снятия и разборки задвижки. 

Типы конструкции затвора чугунных задвижек

По типу конструкции затвора чугунные задвижки различаются на следующие виды:

• Задвижки с клиновым затвором;

• Задвижки с двухдисковым (параллельным) затвором;

• Задвижки с шиберным затвором.

Каждый тип затвора, применяемый в задвижках, имеет свои достоинства и недостатки.

Задвижки с клиновым затвором

Клиновые чугунные задвижки имеют в своей конструкции затвор клиновидной формы, который расположен между двумя наклоненными поверхностями. Для перекрытия потока рабочей среды этот клин перемещается перпендикулярно направлению потока транспортируемой среды.

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 чугунной задвижки такого типа — возможные заклинивания из-за температурных перепадов, износ уплотнительных колец и достаточно сложный ремонт.

Задвижки с двухдисковым (параллельным) затвором

Чугунные задвижки с двухдисковым затвором имеют в свой конструкции два диска, соединенных между собой разжимной деталью (клином). 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. Чугунные задвижки с двухдисковым затвором, также оснащаются кольцевыми уплотнениями на дисках для улучшения класса герметизации задвижки.

Задвижки с шиберным затвором

Принцип работы чугунной шиберной задвижки заключается в перемещении затвора (шибера) перпендикулярно потоку, открывая или закрывая проходное сечение. Шиберный механизм герметично перекрывает (словно разрезает, как нож) проходное сечение за счет давления на его поверхность рабочей среды.

В шиберных задвижках дисковый затвор и седла расположены параллельно.

Конструкция чугунных шиберных задвижек выполнена таким образом, что они способны перекрывать поток рабочей среды и при этом измельчать или останавливать твердые и крупные частицы. В связи с этим шиберные задвижки применяют для перекрытия потока рабочей среды, которая обладает тяжелой и вязкой консистенцией. Шиберные задвижки легко обслуживать и ремонтировать.

Виды уплотнительных материалов затвора задвижки.

При уплотнении затворов чугунных задвижек применяют два типа материалов:

• EPDM – резиновое покрытие.

Такое покрытие обволакивает весь клин и получается - обрезиненный клин. Такой клин не подвержен коррозии. Он также обладает отличным сопротивлением к истиранию при работе в жесткой рабочей среде. Задвижки из чугуна с обрезиненным клином в основном используют в коммунальном хозяйстве при температуре рабочей среды не более + 150⁰С

• Наплавленный металл на кольцах корпуса и на клине.

В чугунных задвижках в качестве наплавляемого материала в основном используют латунь или бронзу. Задвижки с таким видом уплотнения затвора применяют на трубопроводах с более высокой температурой рабочей среды до +225⁰С 

Способы управления чугунной задвижкой

Управление чугунной задвижкой осуществляется следующими способами и видами приводов:

• Ручной – посредством вращения штурвала (маховика) усилие передается на шпиндель и далее на запорный элемент задвижки, что приводит их в движение.

• Механический редуктор – процесс управление чугунной задвижкой осуществляется при помощи специального механизма – редуктора. Механический редуктор облегчает усилие, прикладываемое на штурвал для перемещения затвора.

• Электрический привод – шпиндель задвижки приходит в движение при помощи электропривода, установленного на задвижку.

Способ присоединения чугунной задвижки к трубопроводу

При монтаже чугунной задвижки на трубопровод нельзя использовать сварку, т.к. чугун не поддается действию автогена.

Присоединяют чугунные задвижки к трубопроводу при помощи фланцев – фланцевый способ. Между фланцем на задвижке и ответным фланцем на трубе устанавливают прокладку, которая увеличивает прижимную силу и устраняет протечки рабочей среды в местах присоединения чугунных задвижек к трубе. Затем при помощи шпилек и гаек или болтов и гаек стягивают фланцы между собой.

Фланцевый тип присоединения обеспечивает быстрый монтаж - демонтаж задвижки.

Также применяется и муфтовый способ присоединения чугунной арматуры к трубопроводу. Но, это довольно редкий случай для чугунной арматуры.

Достоинства и недостатки чугунных задвижек

К достоинствам задвижек из чугуна можно смело отнести:

• Большой срок эксплуатации;

• Низкая стоимость чугунной задвижки;

• Низкое гидравлическое сопротивление;

• Может применяться при транспортировке высоковязких веществ.

Недостатки чугунных задвижек выглядят следующим образом:

• Массивность, большой вес задвижки;

• Чугунную задвижку нельзя применять на трубопроводах с агрессивными рабочими средами.

• Нельзя использовать на трубопроводах с высоким давлением рабочей среды и высокими динамическими нагрузками. Причина этого – хрупкость чугуна.

• Чугунные задвижки не производят с приварным типом присоединения к трубопроводу.

Но, несмотря на наличие минусов, чугунные задвижки благодаря своим достоинствам до сих пор пользуются большой популярностью и не менее большим спросом на рынке трубопроводной запорной арматуры.