Задвижки стальные клиновые с выдвижным шпинделем фланцевые
Задвижки стальные клиновые с выдвижным шпинделем фланцевые: конструкция, применение и технические аспекты
Задвижка стальная клиновая с выдвижным шпинделем фланцевая представляет собой трубопроводную арматуру, предназначенную для полного перекрытия потока рабочей среды. Ее основная функция – запорная, регулирование расхода не предусмотрено. Конструктивной особенностью является расположение ходового узла (шпиндель–гайка) вне пределов проточной части, что обеспечивает его защиту от коррозии и абразивного воздействия среды, а также позволяет визуально контролировать положение затвора по высоте поднятого шпинделя.
Конструкция и принцип действия
Основными сборочными единицами задвижки являются: корпус с крышкой, образующие полость; клиновой затвор; шпиндель (шток); гайка шпинделя; уплотнительные элементы; приводное устройство (маховое колесо, редуктор, электропривод). Фланцы, интегрированные в корпус, соответствуют стандартам ГОСТ, DIN или ANSI и служат для соединения с трубопроводом болтовыми стяжками с прокладкой.
Принцип действия основан на возвратно-поступательном движении шпинделя, который передает усилие от привода на клиновой затвор. При вращении маховика шпиндель выкручивается из ходовой гайки, которая закреплена в бугельном узле или крышке, и вместе с затвором перемещается вверх, открывая проход. Для закрытия процесс обратный: шпиндель вкручивается, затвор опускается в седла корпуса, герметично перекрывая канал.
Классификация и основные типы
Классификация стальных клиновых задвижек с выдвижным шпинделем проводится по нескольким ключевым признакам.
По конструкции клинового затвора:
- С жестким клином: Затвор представляет собой цельную деталь с уплотнительными поверхностями, расположенными под углом друг к другу. Простая и надежная конструкция, требовательна к точности изготовления седел корпуса для предотвращения заклинивания при температурных деформациях.
- С двухдисковым (упругим) клином: Затвор состоит из двух дисков, соединенных между собой разжимным элементом (пружиной, клином). Обеспечивает лучшую герметичность и меньший риск заклинивания, так как диски могут самоустанавливаться относительно седел корпуса, компенсируя незначительные перекосы и температурные воздействия.
- С составным (распорным) клином: Усовершенствованная версия двухдискового, где элементы соединены шарнирно. Наиболее эффективно компенсирует износ и деформации.
- Фланцевые: Стандартное и наиболее распространенное исполнение. Фланцы могут быть плоскими, выступающими, под приварку встык (с выточкой).
- Под приварку: Корпус задвижки имеет патрубки для стыковой сварки с трубопроводом. Обеспечивает абсолютную герметичность соединения, но усложняет демонтаж.
- С уплотнением «металл по металлу» (например, 13ХФА по 13ХФА).
- С наплавкой коррозионно-стойких сплавов (стеллит, элитр, сормайт) на поверхности клина и седел.
- С мягким уплотнением (резиновые или фторопластовые кольца на клине).
- Тепловая и атомная энергетика: Магистрали питательной воды, пара, конденсата. Используются задвижки на высокие параметры (P до 25 МПа, t до 550°C) из легированных сталей.
- Нефтегазовая промышленность: Магистральные и промысловые трубопроводы для транспортировки нефти, газа, продуктов переработки.
- Жилищно-коммунальное хозяйство: Вводы и магистрали тепловых сетей, водоснабжения.
- Химическая и нефтехимическая промышленность: Технологические линии с агрессивными средами в коррозионностойком исполнении.
- Судостроение: Системы балластные, противопожарные, топливные.
- Малое гидравлическое сопротивление в полностью открытом положении.
- Простота конструкции и обслуживания.
- Относительно небольшая строительная длина по сравнению с другими типами арматуры того же DN.
- Возможность подачи среды в любом направлении (универсальность монтажа).
- Наглядность контроля положения затвора (по шпинделю).
- Надежность ходового узла, защищенного от среды.
- Большая строительная высота (требует места для выдвижения шпинделя).
- Значительное время на выполнение операции «открыть-закрыть».
- Износ уплотнительных поверхностей в промежуточных положениях, непригодность для регулирования потока.
- Возможность заклинивания затвора при температурных деформациях или износе (особенно для жесткого клина).
- Сложность ремонта и притирки уплотнений на месте эксплуатации.
По типу присоединения к трубопроводу:
По материалу уплотнительных поверхностей:
Материалы изготовления
Выбор марки стали регламентируется рабочими параметрами среды и стандартами (ГОСТ 3326-86, ГОСТ 9698-86, API 600, API 6D).
| Деталь | Марка стали (для общего случая) | Применение / Примечание |
|---|---|---|
| Корпус, крышка | 25Л, 35Л, 20ГМЛ, A216 WCB | Углеродистые и легированные литейные стали для давлений до 25 МПа и температур от -40 до +425°C. |
| Корпус, крышка (для низких температур) | 09Г2СЛ, A352 LCB | Для работы при температурах до -60°C. |
| Корпус, крышка (коррозионностойкие) | 12Х18Н9ТЛ, 10Х17Н13М2ТЛ, A351 CF8, CF8M | Для агрессивных сред (кислоты, щелочи). |
| Шпиндель | 20Х13, 14Х17Н2, A182 F6a | Высокая прочность и коррозионная стойкость. |
| Клиновой затвор | 25Л с наплавкой, 20Х13, A216 WCB с наплавкой Stellite | Материал часто аналогичен корпусу, но уплотнительные поверхности упрочняются. |
| Седла корпуса | Наплавленный коррозионно-стойкий или износостойкий сплав | Обеспечивает герметичность и долговечность. |
| Уплотнение штока | Асбестовый или безасбестовый сальниковый набивкой (графит, PTFE) | Стандартное исполнение. Для высоких параметров – сильфонное уплотнение. |
Основные технические характеристики и параметры выбора
При подборе задвижки для конкретных условий эксплуатации необходимо учитывать следующий комплекс параметров.
| Параметр | Обозначение / Ед. изм. | Описание и стандарты |
|---|---|---|
| Условный диаметр | DN (Ду) | Номинальный внутренний диаметр присоединения. Стандартный ряд: DN 50, 65, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000 и более. |
| Условное давление | PN (Ру) | Номинальное избыточное давление при температуре 20°C. Ряд: PN 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250. Соответствует классам давления ANSI: PN 20 ≈ Class 150, PN 50 ≈ Class 300. |
| Рабочая температура | °C | Диапазон температур рабочей среды, определяющий выбор материалов и тип уплотнений. |
| Рабочая среда | — | Вода, пар, нефть, нефтепродукты, аммиак, природный газ, химические вещества. Определяет коррозионную стойкость материалов. |
| Климатическое исполнение | по ГОСТ 15150 | У, УХЛ, ХЛ, Т – для различных температур окружающей среды. |
| Тип управления | — | Ручное (маховик), механизированное (редуктор, электропривод, пневмопривод, гидропривод). |
| Строительная длина | L | Расстояние между торцами присоединительных фланцев. Нормируется стандартами (ГОСТ 3706, ГОСТ 3326). |
| Строительная высота | H | Важный параметр для монтажа в стесненных условиях. |
| Класс герметичности | по ГОСТ 9544 | Классы А, В, С, D для затвора и С, D для сальникового уплотнения. Определяет допустимые утечки. |
Области применения и преимущества
Стальные клиновые задвижки с выдвижным шпинделем нашли широкое применение в системах, требующих высокой надежности и минимального гидравлического сопротивления в открытом состоянии.
Преимущества конструкции:
Недостатки и ограничения:
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Правильный монтаж и эксплуатация – залог долговечности и безотказной работы арматуры.
Монтаж: Перед установкой необходимо проверить комплектность, отсутствие повреждений и посторонних предметов внутри проточной части. Фланцевые соединения монтируются с использованием прокладок, соответствующих среде и параметрам. Болтовые соединения должны затягиваться крест-накрест с рекомендуемым моментом затяжки. Задвижка должна быть установлена в таком положении, чтобы шпиндель был направлен вертикально вверх или с отклонением не более, чем это указано в паспорте. Обязательна установка опор или подвесок под трубопровод для исключения нагрузки на корпус задвижки.
Эксплуатация: Запрещается использовать задвижку в качестве регулирующей арматуры. Открытие и закрытие должны производиться плавно, без рывков, до крайних положений. Не допускается приложение чрезмерных усилий к маховику – это признак неисправности (заклинивание, перекос). При использовании электропривода необходимо следить за соответствием его настроек (момент, ход) параметрам задвижки.
Техническое обслуживание (ТО): Включает периодический внешний осмотр на предмет отсутствия протечек по сальнику и фланцам, контроль состояния защитного покрытия. Основная операция – подтяжка или перепаковка сальникового уплотнения при появлении течи по шпинделю. При капитальном ремонте производится притирка уплотнительных поверхностей клина и седел, замена изношенных деталей.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие выдвижного шпинделя от невыдвижного?
У задвижки с выдвижным шпинделем ходовая гайка расположена вне зоны рабочей среды (над крышкой или в бугеле). При открытии шпиндель выдвигается на свою высоту хода, что увеличивает строительную высоту, но защищает резьбу от коррозии и абразива. У задвижки с невыдвижным шпинделем резьбовая пара находится в контакте со средой, строительная высота постоянна, но такая конструкция применяется для некоррозионных, неабразивных сред и ограниченных габаритов (например, подземная установка).
Как правильно выбрать между жестким и двухдисковым клином?
Жесткий клин выбирают для сред с относительно постоянными параметрами, без значительных температурных перепадов, где риск заклинивания минимален (вода, нефть). Двухдисковый (упругий) клин предпочтителен для сред с переменной температурой (пар, теплоноситель), а также для предотвращения заклинивания при длительной эксплуатации в закрытом положении, так как он лучше компенсирует тепловые деформации и износ седел.
Каковы требования к монтажу задвижки на вертикальном трубопроводе?
На вертикальном трубопроводе задвижка должна устанавливаться так, чтобы маховик или привод находились в зоне доступности для обслуживания. Шпиндель должен быть ориентирован вертикально вверх или, в виде исключения, горизонтально (если это допускается производителем). Установка шпинделем вниз не рекомендуется из-за сложности обслуживания сальникового узла и попадания в него продуктов из трубопровода.
Что означает маркировка «30с41нж» на корпусе задвижки?
Это условное обозначение по ГОСТ 4666-75. Расшифровка: «30» – тип арматуры (задвижка клиновая); «с» – материал корпуса (сталь углеродистая); «41» – номер модели; «нж» – материал уплотнительных поверхностей (нержавеющая сталь). Далее в паспорте указываются DN, PN, направление среды, ГОСТ на арматуру.
Как часто требуется проводить техническое обслуживание сальникового уплотнения?
Периодичность ТО сальника не регламентирована жестко и зависит от режима работы, температуры и агрессивности среды. Первую подтяжку сальниковой набивки рекомендуется выполнить после 100-200 циклов «открыто-закрыто» или при появлении первых признаков протечки. Полная перепаковка производится при исчерпании ресурса регулировочной втулки или при сильном износе набивки.
Можно ли установить электропривод на любую ручную задвижку?
Теоретически возможно, но необходимо соблюдение условий: задвижка должна иметь соответствующее присоединительное место (квадрат на шпинделе, стандартные фланцы под привод); электропривод должен быть рассчитан на требуемый крутящий момент и число оборотов для конкретной задвижки; необходимо обеспечить наличие концевых выключателей и других устройств защиты. Рекомендуется использовать комплектные решения «задвижка+привод» или подбирать привод по каталогам производителя арматуры.