задвижка клиновая что это

Клиновая задвижка

Назначение

Клиновые задвижки – имеют затвор в виде плоского клина. В клиновых задвижках седла и их уплотнительные поверхности параллельны уплотнительным поверхностям затвора и расположены под некоторым углом к направлению перемещения затвора.

Конструкция

Конструкция задвижки состоит из корпуса и крышки, образующих полость, в которой находится рабочая среда под давлением и внутри которой помещен затвор (на чертеже он клиновой). Корпус имеет два конца для присоединения задвижки к трубопроводу (применяются присоединительные концы фланцевые и под приварку).

Запорный узел клиновой задвижки включает в себя клин и два седла, установленные в корпусе изделия. Запорным органом клиновых задвижек является клин, движения которого производятся перпендикулярно оси магистрального прохода. Затвор задвижки может находиться только в открытом или в закрытом положении, т.к. задвижка клиновая не является регулирующим устройством. Конструкция применяемого цельнолитого упругого клина сочетает в себе положительные качества как жесткого, так и двухдискового клина.

Цельнолитой упругий клин обладает: значительной жесткостью и надежностью цельного клина, высокой степенью герметичности двухдискового клина, однородностью по химическому составу и механическим свойствам материала.

С целью предотвращения разворота клина в клиновой камере под действием напора среды и трения, между клином и седлом при перемещении затвора задвижка имеет специальные направляющие, расположенные параллельно оси его движения.

Все клиновые задвижки по конструкции затвора могут быть:

Задвижки с цельным клином

Задвижки с цельным клином нашли широкое применение, так как их конструкция проста и, следовательно, имеет небольшую стоимость в изготовлении. Цельный клин представляет собой весьма жесткую конструкцию, достаточно надежен в рабочих условиях и может быть применен для перекрытия потоков при довольно больших перепадах давления на затворе.

Задвижка состоит из литого корпуса, в который ввинчены уплотнительные седла. Как правило, их изготавливают из легированных, износостойких сталей. Вместе с корпусом отлиты, а затем механически обработаны направляющие для фиксации направления перемещения клина. Клин имеет две кольцевые уплотнительные поверхности и шарнирно через сферическую опору подвешен к шпинделю. Верхняя крышка соединяется с корпусом посредством болтов или шпилек. Для центровки крышки по отношению к корпусу в ней имеется кольцевой выступ, который входит в проточку корпуса. Уплотнение между крышкой и корпусом обеспечивается прокладкой, которая закладывается в проточку корпуса. Для предотвращения перекосов шпинделя в верхнюю часть крышки запрессовывается направляющая втулка.

Существует также конструкция задвижки с цельным клином, но с невыдвижным шпинделем, там ходовая гайка закреплена в верхней части затвора. В гайку ввинчен шпиндель, жестко соединенный с маховиком. Система винт – гайка служит для преобразования вращательного движения маховика (при открытии или закрытии задвижки) в поступательное движение затвора.

Задвижки с упругим клином

В них затвор представляет собой разрезанный клин, обе части которого связаны между собой упругим (пружинящим) элементом (упругим ребром), который позволяет уплотнительным поверхностям клина поворачиваться относительно друг друга на некоторый угол, что обеспечивает лучшее их прилегание к уплотнительным поверхностям седел. Эта особенность упругого клина исключает необходимость индивидуальной технологической подгонки уплотнения и уменьшает опасность заклинивания. Задвижки этого типа изготавливают как с выдвижным, так и с невыдвижным шпинделем.

Конструкция затвора задвижек этого типа обеспечивает лучшее уплотнение прохода в закрытом положении без индивидуальной технологической подгонки. Под действием усилия прижатия, которое передается через шпиндель, в закрытом положении упругий элемент может изгибаться в пределах упругих деформаций, обеспечивая плотное прилегание обоих уплотнительных поверхностей клина и седел.

В задвижках этого типа повышена надежность при высоких температурах (вследствие уменьшения опасности неравномерного теплового расширения, приводящего к заклиниванию затвора). Однако опасность заклинивания в закрытом положении полностью не устранена.

Недостатком задвижек этого типа является повышенный износ уплотнительных поверхностей клина и седел, так как они вступают во взаимный контакт значительно раньше, чем в задвижках с цельным клином.

Задвижки с выдвижным и не выдвижным шпинделем.

Задвижки с составным клином

Задвижки с составным клином применяются когда требуется высокая степень герметичности прохода при закрытом положении затвора.

Затвор задвижки с составным клином состоит из двух дисков, между которыми размещен разжимной элемент, выполненный в виде грибка с шаровой поверхностью. Грибок упирается в подпятник, закрепленный на другом диске. Во избежание распада диски при открывании прохода размещают в обойме. Усилие от нажатия шпинделя передается при помощи внутреннего диска.

Часто встречаются конструкции без подпятника. При этом грибок сферическим концом упирается во внутреннюю поверхность одного из дисков. Усилие от привода передается через обойму на внутренний диск. При движении шпинделя из открытого положения в закрытое диски не разжимаются и трение между седлами и затвором отсутствует. В момент касания нижних кромок дисков с седлами усилие привода передается на разжимной элемент и проход герметизируется. Выпускаемые промышленностью задвижки с составным клином имеют только выдвижной шпиндель.

Несмотря на сложность конструкции и, следовательно, высокую стоимость, а также нежесткий затвор, эти задвижки имеют явные преимущества перед другими типами задвижек: незначительный износ уплотнительных поверхностей затвора и седел; высокая герметизация прохода в закрытом положении; меньшее усилие привода, необходимое для закрытия задвижки.

Отсутствие трения уплотнительных поверхностей на всем пути движения затвора позволяет в двухдисковых задвижках уплотнить проход с помощью эластичных колец, смонтированных на дисках затвора.

Преимущества и недостатки

Преимущества таких задвижек – повышенная герметичность прохода в закрытом положении, а также относительно небольшая величина усилия, необходимого для обеспечения уплотнения.

Клиновые задвижки имеют следующие преимущества:

К недостаткам задвижек этого типа можно отнести необходимость применения направляющих для перемещения затвора, а также технологические трудности получения герметичности в затворе.

Источник

Задвижка клиновая — назначение, классификация, характеристики, установка

В отличие от бытовых коммуникаций с шаровыми кранами и вентилями, задача перекрытия потока рабочей среды в промышленных трубопроводах решается за счет применения специальной запорной арматуры. Одно из наиболее популярных и часто используемых для этих целей устройств — задвижка клиновая.

Данная разновидность арматуры имеет различные конструктивные варианты исполнения и материалы изготовления. Чтобы не ошибиться с выбором подходящих устройств, полезно изучить их области использования, разновидности, принцип работы, технические параметры клиновидных задвижек.

Рис. 1 Примеры размещения задвижек

Задвижка клиновая — назначение и область применения

Задвижкой называют тип запирающей арматуры с затворным элементом, сдвигающимся под углом 90 градусов относительно направления движения транспортируемого рабочего тела.

Обычно задвижки применяют в трубопроводных магистралях диаметром свыше 50 мм. Рабочей средой при их использовании выступают любые жидкости (нефть, обычная и морская вода), пар, газ, сыпучие вещества. Если для транспортировки используют агрессивные химические вещества или рабочее тело имеет высокую температуру, задвижки выпускают соответственно из коррозионно-устойчивых и термостойких материалов.

Стоит отметить, что чугунные задвижки по госстандарту не рекомендуется устанавливать в трубопроводы, транспортирующие газообразные вещества.

Рис. 2 Виды приводов затворной арматуры

Классификация задвижек с клином

Клиновые задвижки (ЗКЛ) в зависимости от конструкции и используемых при производстве материалов разбивают на следующие группы:

По типу привода:

По материалу изготовления корпуса:

По технологии производства корпусных деталей:

По конструкции затвора:

Считается, что такое конструктивное исполнение наиболее удачно с точки зрения износостойкости затворного узла.

Рис. 3 Задвижка клиновая Hawle (с неподвижным шпинделем)

Технические характеристики

Основные размерные и физические параметры задвижек регламентированы ГОСТ 9698-86, согласно этому документу:

Рис. 4 Схема типовых ЗКЛ

Конструкция и принцип действия ЗКЛ

Конструктивное устройство задвижки клинового типа содержит следующие узлы:

Корпус. Обычно состоит из двух частей — основной с канальным проходом и крышки. В главной части корпуса также размещаются седловое углубление и муфты, фланцы или гладкостенные патрубки под приварку для состыковки с трубопроводом.

В местах соприкосновения клина с рабочей поверхностью устанавливают седельные кольца из износостойких материалов. Они могут вворачиваться, впаиваться или наплавляться с последующей обработкой.

Крышку обычно соединяют с основной частью при помощи болтов (шпилек) с гайками, укладывая между ними герметичную прокладку. В середине крышки имеется резьба для вращения шпинделя (или она отсутствует), опорные подшипники и сальниковое уплотнение, предотвращающее протечки рабочего тела наружу.

Для повышения эстетичности вида и защиты от коррозионных процессов детали корпуса покрывают эпоксидно-порошковой краской.

Приводной узел. В задвижках с ручным приводом клин перемещается за счет вращения резьбового штока маховиком (штурвалом). Для облегчения работ шпиндель сажают на поддерживающий подшипник. Для его герметизации применяют сальниковую набивку, в которой часто используют терморасширенный графит.

Различают разновидности приборов с выдвижным и невыдвижным шпинделем. При первом варианте резьбовой шток перемещается в пространстве перпендикулярно корпусу благодаря вращению по внутренней резьбе в крышке. Во втором случае шпиндель имеет гладкие стенки при вращении в отверстии крышки, а его резьба на конце связана с резьбовым каналом клина через гайку вверху и перемещает его в возвратно-поступательном направлении.

Рис. 5 Выдвижной и невыдвижной шпиндели

Клиновидный затвор. Имеет различное конструктивное исполнение, его диски обычно изготавливают из износостойкого и устойчивого к коррозии материала — бронзы, коррозионностойкой стали с содержанием хрома около 13% (нержавейки). В некоторых моделях на седельных кольцах и клине применяют сверхпрочный материал – стеллит. Это сплав на основе кобальта хрома с добавками вольфрама и (или) молибдена, наплавляемый, напыляемый или напаиваемый на детали машин и механизмов.

Иногда для повышения герметизации проходного канала в затворе используют уплотнения из этилен-пропилен-диенового каучука EPDM или иных материалов (обрезиненный клин).

Конструкция большинства задвижек сделана таким образом, что расположенные внутри корпуса седельные кольца не оказывают влияния на сечение проходного канала (утоплены в корпус).

Принцип работы задвижки заключается в следующем.

При повороте маховика клиновый затвор плавно опускается в седло и ложится своими плоскостями на седельные кольца. Так как соприкасающиеся поверхности плотно подогнаны друг к другу или имеют эластичные уплотнители, место их контакта надежно герметизируется и перекрывает поток подаваемой среды. При вращении штурвала в обратном направлении запор поднимается вверх, освобождая канал для движения рабочего тела.

Рис. 6 Обрезиненная задвижка клиновая

Разновидности клиновых задвижек

Следует указать, что любая задвижка ЗКЛ не является регулирующим элементом и рассчитана на работу только в открытом или закрытом состоянии.

В клиновых типах запирающим элементом служит заслонка с расположенными под некоторым углом рабочими поверхностями. При опускании она ложится на седельные кольца, расположенные в пространстве с аналогичным уклоном.

С жестким клином

В данной конструкции клин представляет собой цельный элемент и опускается в канал по направляющим, предотвращающим его проворачивание вокруг своей оси.

Конструкция отличается простотой и надежностью, способна выдерживать значительные давления, однако требует при изготовлении высокоточной подгонки рабочих поверхностей заслонки и седельных колец.

К недостаткам жесткого клина относят ускоренный износ рабочих поверхностей и вероятность заклинивания при изменении температур рабочей среды как результат линейного расширения металлов.

Поэтому поверхность жесткого клина нередко делают обрезиненной — покрывают эластомерами, к примеру, бутадиен-нитрильным каучуком NBR или этилен-пропилен-диеновым каучуком EPDM.

Эластичное покрытие позволяет избежать практически всех перечисленных выше недостатков жесткого затвора.

Рис. 7 Конструкция ЗКЛ с жестким клином

Клин с подвижными дисками

Данная конструкция клина включает в себя два взаимосвязанных между собой диска и обладает следующими особенностями:

Рис. 8 Задвижка клиновая с упругим клином — устройство

Различают следующие разновидности двухдисковых клиновидных затворов:

Задвижки клинового типа выпускают как с невыдвижным, так и с выдвижным (рис. 8 справа) шпинделем.

С составным клином. Обычная конструкция задвижки подобного типа (рис. 9 слева) включает в себя клин, состоящий из двух дисков 2, между которыми помещен разжимной элемент 7. Обычно он имеет форму грибка с шарообразной поверхностью, иногда связан с резьбовым штоком.

Усилия от резьбового шпинделя 4 передается посредством внутреннего диска 1 на грибок 7, которой упирается в подпятники 3, закрепленные с внутренней стороны дисков. После того, как дисковые элементы 2 затвора легли на седельные кольца, шток 4 продолжает давить на внутренний диск 1 и грибок 7, тот в свою очередь передает усилие на дисковые подпятники, осуществляя таким способом разжим самих дисков 2.

В итоге прижимание дисков к седельным кольцам обеспечивается за счет воздействия шпинделя на их внутреннюю поверхность и с большим усилием на разжимную деталь.

Так как двухдисковая конструкция в свободном состоянии распадается, ее помещают в обойму 5.

Рис. 9 Задвижка клиновая с составным клином и двумя дисками – конструкция

Нередко встречаются двухдисковые конструкции без подпятника (рис. 9 справа).

В таких моделях при опускании затвора в седло приводное усилие передается через обойму 3 на внутренний диск 4, который упирается в дно седла. После этого дисковый элемент начинает давить на грибок 5, который своей полусферой упирается во внутреннюю поверхность дисков 1, приводя к их раздвиганию и плотному контакту с седельными кольцами.

Главное преимущество двухдисковой конструкции с составным клином — отсутствие контакта рабочих поверхностей во время опускания и подъема затвора. То есть разжимание дисков происходит только после соприкосновения затвора с седельными кольцами или дном седла, когда клин находится в рабочем положении на уровне проходного канала.

Поэтому данная задвижка ЗКЛ обладает минимальным износом рабочих поверхностей затворного узла, не требует приложения значительных усилий при подъеме и опускании клина.

Также для повышения герметизации допускается использование в седлах и клине эластичных колец.

К недостаткам конструктивного исполнения двухдисковых моделей стоит отнести наличие во всей арматуре только выдвигаемого шпинделя.

Рис. 10 Конструкция задвижек Valwe и варианты их монтажа в трубопровод из разных материалов

Рекомендации по монтажу задвижки клиновой

Обычно задвижки устанавливают специалисты государственных организаций, из чего следует, что к ним предъявляют определенные требования по соблюдению норм и правил ТБ.

Работники должны быть аттестованы, иметь средства индивидуальной защиты, обладать опытом работы с запорной арматурой.

Задвижка клиновая устанавливается в следующей последовательности:

Рис. 11 Примеры монтажа ЗКЛ

Клиновая задвижка — один из самых востребованных видов запорной арматуры для работы в трубопроводных магистралях всех сфер народного хозяйства: коммунального, производственного и ресурсодобывающего назначения. Из-за высокого спроса задвижки данной категории выпускают в широком ассортименте разных конструктивных исполнений, размерных параметров, материалов изготовления.

Источник

Принцип работы и сферы применения клиновых задвижек

Запорная арматура, установленная на трубопроводах, управляет потоком перекачиваемых жидкостей и газов. Один из видов запорных элементов — устройство в форме клина, называется клиновой задвижкой, которая используется исключительно как запирающая конструкция, но не применяется для регулирования потока, поскольку имеет только два положения «открыто» и «закрыто».

Сферы применения задвижек

Клиновые задвижки устанавливают в конце трубопровода, а также в местах перекрытия движения рабочей среды для выполнения технологических и аварийных работ.

Этот вид запорной аппаратуры изготавливают в широком диапазоне условных диаметров и рабочих давлений под все типоразмеры трубопроводов, поэтому они используются в различных трубопроводах.

Задвижки с упругим клиновым затвором обеспечивают надежное перекрытие скоростных потоков и способны работать под высоким давлением.

Нашли применение в нефтяной и газовой промышленности.

Задвижки этого типа используют химические предприятия, имеющие технологические линии по прокачке агрессивных растворов.

Хозяйствам горячего теплоснабжения подходит разделительная клиновая задвижка, затвор которой разделен на 2 части, для увеличения диапазона смещения. Это позволяет компенсировать тепловые расширения. Можно применять на паровых линиях.

Устройство и принцип действия

Основные детали клиновых задвижек

Устройство работает по принципу винтового домкрата: вращение штурвала влево перемещает шток вверх вместе с затвором.

Направляющий диск (их два по обе стороны затвора) запрессован в посадочное гнездо под углом. Оба диска образуют форму клина. Положение между направляющими дисками занимает круглый плоский затвор. Такая конструкция обеспечивает герметичное перекрытие потока, даже при высоких давлениях и скорости.

По способу линейного перемещения клинового затвора задвижки бывают с выдвижным и невыдвижным штоком.

Задвижка с выдвижным штоком

Задвижка с выдвижным штоком позволяет контролировать положение затвора по выдвинутой части штока во время вращения штурвала.

Линейное перемещение штока действует по принципу винтового домкрата, используя вращение штурвала. Шток при этом выдвигается вверх, увлекая затвор, который скользит вдоль пластин, заходит в пространство корпуса под крышкой.

Вращение открытия выполняют влево. Закрытие по часовой стрелке – вправо.

Сальниковое уплотнение прижимается крышкой, которая упирается в прижимную втулку, надетую на шток. Если поджать гайки, то крышка упрется в прижимную втулку, которая будет поджимать сальники штока.

Обратите внимание! Сальниковый узел надо периодически поджимать, потому что уплотнение изнашивается. Если этого не делать появятся пропуски через сальниковый узел. Выдвижной шток контролируется высотой хода.

Задвижка с невыдвижным штоком

Чтобы открыть затвор — производят вращение штурвала по часовой стрелке. Конструкция уменьшает длину штока, убрав винтовую часть внутрь корпуса.

При использовании задвижки с невыдвижным штоком при вращении маховика трудно определить позицию затвора, поэтому перед монтажом важно проверить число оборотов от позиции «закрыто» до «открыто», затем нанести на штурвале стрелку вращения, позицию, число оборотов для удобства использования.

Принцип действия задвижки с не выдвигающимся штоком напоминает работу съемника: винтовая часть штока вворачивается в затвор, и он по направляющим дискам входит в пространство корпуса под крышку.

Плюсы и минусы клиновых задвижек

Простая конструкция не вызывает сложностей в использовании, управление не требует особых усилий. При этом популярность клиновых задвижек объясняется целым рядом достоинств:

При всем этом, конструкция имеет свои минусы:

Требования к запорной арматуре

Повышенные требования к запорной арматуре определены высокими давлениями в трубопроводе и условиями пользования. На опасных производственных объектах запорная арматура сертифицирована.

К ней поставляется ЗИП, куда входят сменные узлы и детали: прокладки из фторопласта, кольца для герметизации соединений трубопроводов высокого давления, крепежная арматура, другие детали.

На корпусе задвижки указывается размер и давление, на которое рассчитана задвижка. Могут быть буквы, обозначающие тип арматуры, например, ЗКЛ2-150-14 означает: задвижка клиновая литая. 2-модификации, условный диаметр 150 мм, давление 1,4 МПа.

Остальные данные указываются в техпаспорте изделия.

Кроме этих стандартов, есть международные: API, BS, MSS, ASME.

Например, API 600 представляет собой стандартную спецификацию для стальных задвижек с фланцевыми или стыковыми концами и болтовыми крышками, которые предназначены для применения в тяжелых условиях эксплуатации, таких как нефтеперерабатывающий завод и связанные с ним применения.

Материалы для изготовления клиновых задвижек

Чтобы не ошибиться в выборе нужного запорного устройства, надо предварительно составить схему будущих коммуникаций, определить условия эксплуатации. При выборе важно учитывать условия, при которых используются запорные устройства.

Для работы при низких показателях давления подойдут чугунные сплавы, для средних давлений и при работе с агрессивными средами используют задвижки из бронзы и сплавов цветных металлов, для работы под высоким давлением — стальные.

Нормы EN определяют материалы и для различных элементов задвижек:

Виды клиновых задвижек

Различают 3 типа клиновых задвижек по конструкции затвора и седла.

По типу затвора различают:

Источник