Задвижки чугунные фланцевые клиновые
Задвижки чугунные фланцевые клиновые: конструкция, применение и технические аспекты
Задвижка чугунная фланцевая клиновая представляет собой трубопроводную арматуру, предназначенную для полного перекрытия потока рабочей среды. Основная функция – запорная, регулирование расхода не предусмотрено. Конструкция основана на затворе в форме клина, который перемещается перпендикулярно оси потока между двумя параллельными седлами корпуса. Фланцевое соединение обеспечивает надежное крепление к трубопроводу посредством болтового соединения. Материал корпуса – чугун (чаще всего серый чугун EN-GJL-250 или высокопрочный чугун с шаровидным графитом EN-GJS-400-18/EN-GJS-500-7), что определяет область применения и ключевые эксплуатационные параметры изделия.
Конструктивные особенности и принцип действия
Конструкция задвижки включает несколько ключевых узлов:
- Корпус и крышка. Формируют основную полость, воспринимающую давление рабочей среды. Изготавливаются литьем из чугуна. Фланцы на корпусе и крышке стандартизированы (ГОСТ, DIN, EN, ASME) для обеспечения взаимозаменяемости.
- Затвор (клиновой). Выполнен в форме двухдискового или цельноклинового диска. В двухдисковом клине два диска соединены между собой под углом и разжимаются при закрытии, обеспечивая плотный контакт с седлами. Это снижает риск заклинивания при температурных деформациях и повышает герметичность.
- Седла. Как правило, выполняются в виде колец из коррозионно-стойкого материала (латунь, нержавеющая сталь), которые запрессовываются или навинчиваются в корпус. В некоторых моделях седла наплавляются износостойким сплавом непосредственно на корпус.
- Шпиндель (шток). Передает усилие от привода на затвор. Бывает двух типов: выдвижной (невыдвижной). Выдвижной шпиндель имеет наружную резьбу, которая при открывании выходит за пределы корпуса, что облегчает обслуживание, но увеличивает габариты. Резьбовая часть защищена от среды.
- Уплотнительные элементы. Система уплотнений включает сальниковое устройство (набивку из графита, PTFE) для герметизации по шпинделю и прокладку между корпусом и крышкой.
- Привод. Ручной (маховик с червячной или конической передачей) или механизированный (электрический, пневматический, гидравлический).
- С цельным жестким клином. Простая конструкция, но требует высокой точности изготовления. Риск заклинивания при перепадах температур или износе седел. Применяется для сред без абразивных включений.
- С двухдисковым упругим клином. Диски обладают некоторой упругостью, могут самоустанавливаться относительно седел. Наиболее распространенный тип, обеспечивающий высокую герметичность и меньший износ.
- С двухдисковым составным клином (шаровым). Диски соединены сферической поверхностью, что обеспечивает их свободное качание и идеальное прилегание к седлам даже при незначительных деформациях корпуса.
- С выдвижным шпинделем. Резьба шпинделя и ходовая гайка расположены вне полости задвижки, не контактируют с рабочей средой. Это увеличивает срок службы, облегчает смазку и обслуживание. Требует больше места для монтажа.
- С невыдвижным (вращаемым) шпинделем. Резьбовая часть находится внутри корпуса, контактируя со средой. Компактны, но резьба подвержена коррозии и абразивному износу, что ограничивает применение неагрессивными средами (вода, пар).
- Ограничение по температуре и давлению. Серый чугун хрупок при динамических нагрузках и низких температурах.
- Коррозионная стойкость. Неустойчивы к ряду химически агрессивных сред.
- Большая строительная высота и масса. Особенно у моделей с выдвижным шпинделем, что требует учета при проектировании.
- Высокое гидравлическое сопротивление в частично открытом положении. Не предназначены для регулирования. Рабочие положения – «открыто» или «закрыто».
- Сложность ремонта и обслуживания при износе седел в полевых условиях. Чаще требуется замена арматуры.
- Визуальный контроль целостности корпуса и фланцевых соединений.
- Проверка герметичности сальникового уплотнения. При необходимости – подтяжка сальниковой набивки или ее замена.
- Для задвижек с выдвижным шпинделем – очистка резьбы от загрязнений и нанесение консервационной смазки.
- Проверка легкости хода и, при наличии, работа привода.
- Периодичность ТО устанавливается в зависимости от условий эксплуатации (интенсивность циклов, агрессивность среды).
Классификация и типы клиновых задвижек
Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам:
1. По конструкции клинового затвора:
2. По типу шпинделя:
Основные технические характеристики и параметры выбора
Выбор задвижки осуществляется на основе анализа следующих параметров:
| Параметр | Описание и типовые значения |
|---|---|
| Условный диаметр (DN) | Стандартный ряд: DN 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 800 мм. Наиболее распространенный диапазон для чугунных задвижек – DN 50 – DN 400. |
| Условное давление (PN) | Номинальное давление при температуре 20°C. Для чугунных задвижек: PN 6, PN 10, PN 16, PN 25. PN 16 – наиболее распространенный класс. Для высокопрочного чугуна – до PN 40. |
| Рабочая температура | Для корпусов из серого чугуна EN-GJL: от -15°C до +120°C (для предотвратить хрупкое разрушение). Для высокопрочного чугуна EN-GJS: от -30°C до +350°C (с учетом применения соответствующих уплотнений). |
| Рабочая среда | Вода (холодная, горячая), пар, нейтральные газы, нефтепродукты, технические жидкости без агрессивного воздействия на чугун. Не применяются для концентрированных кислот, щелочей, хлоридов. |
| Материал уплотнительных поверхностей | Комбинации: чугун/латунь (Br), чугун/нержавеющая сталь (SS), чугун/нитрированная сталь, чугун/EPDM (для седловых уплотнений в некоторых моделях). |
| Класс герметичности по ГОСТ 9544 | Классы А, В, С – для запорной арматуры. Для клиновых задвижек обычно не ниже класса В (допустимы незначительные протечки). Современные модели с упругим клином обеспечивают класс А (полная герметичность). |
| Тип присоединения | Фланцевое по ГОСТ 33259 (ранее ГОСТ 12815), DIN EN 1092-2, ASME B16.1. Геометрия фланца (размеры, число и диаметр отверстий) строго соответствует DN и PN. |
| Тип управления | Ручное (маховик, редуктор), электрический привод (многооборотный электропривод), пневмо- или гидропривод. Выбор зависит от требуемого времени срабатывания, доступности источника энергии и степени автоматизации. |
Область применения и ограничения
Применение: Чугунные фланцевые клиновые задвижки широко используются в системах водоснабжения и водоотведения (хозяйственно-питьевых и технических), теплоснабжения (в сетях с параметрами, соответствующими допустимым для чугуна), вентиляции, на технологических линиях с нейтральными жидкостями и газами в промышленности, в противопожарных системах, ирригационных сооружениях.
Ограничения и недостатки:
Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание
Монтаж: Перед установкой необходимо проверить комплектность, отсутствие повреждений и чистоту внутренней полости. Монтаж производится на прямолинейном участке трубопровода с обеспечением соосности фланцев. Запрещается выравнивание трубопровода за счет затяжки фланцевых болтов задвижки. Обязательна установка опор под трубопровод до и после задвижки для исключения нагрузок на корпус. Болты фланцевого соединения затягиваются крест-накрест с рекомендуемым моментом.
Эксплуатация: Перед вводом в работу после монтажа или длительного простоя проводится испытание на герметичность в закрытом положении под рабочим давлением. Открытие и закрытие должны производиться плавно, без рывков и превышения крутящего момента на маховике. Задвижка в линии должна быть либо полностью открыта, либо полностью закрыта.
Техническое обслуживание (ТО): Регламентное ТО включает:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем основное отличие жесткого, упругого и двухдискового клина?
Жесткий клин – монолитный, требует высокой точности изготовления, подвержен риску заклинивания. Упругий клин – цельный, но с прорезью в средней части, что придает дискам упругость для лучшего прилегания. Двухдисковый клин состоит из двух отдельных дисков, соединенных плавающим соединением, что обеспечивает наилучшую самоустановку и герметичность, сводя к минимуму риск заклинивания.
Почему для чугунных задвижек существует ограничение по минимальной температуре?
Серый чугун обладает свойством хладноломкости. При температурах ниже -15°C…-20°C материал становится чрезвычайно хрупким, и даже незначительные ударные или изгибающие нагрузки (например, при монтаже или гидроударе) могут привести к образованию трещин в массивных сечениях корпуса.
Можно ли использовать чугунную фланцевую задвижку для регулирования расхода?
Категорически не рекомендуется. В частично открытом положении поток среды вызывает вибрацию и эрозионный износ затвора и седел, что быстро приводит к потере герметичности в закрытом положении. Для регулирования применяются регулирующие клапаны, шаровые краны с специальным исполнением или дисковые поворотные затворы.
Как правильно подобрать тип фланца для задвижки?
Фланец задвижки должен полностью соответствовать фланцу трубопровода по следующим параметрам: условный диаметр (DN), условное давление (PN или Class), стандарт исполнения (ГОСТ, DIN, ASME), тип уплотнительной поверхности (выступ/впадина, шип/паз, плоская). Несоответствие даже одного параметра делает соединение невозможным или ненадежным.
Что означает маркировка на корпусе задвижки (например, DN150 PN16)?
DN150 – условный проход, приблизительно равный внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода в миллиметрах. PN16 – номинальное (условное) давление 16 бар (1,6 МПа) при температуре рабочей среды +20°C. При повышении температуры допустимое рабочее давление снижается согласно графикам, приведенным в технической документации производителя.
Как часто необходимо обслуживать сальниковое уплотнение?
Периодичность зависит от условий: количество циклов «открыто-закрыто», температура и чистота среды. Рекомендуется проверять состояние сальника не реже одного раза в 6-12 месяцев. Признак необходимости обслуживания – появление течи по шпинделю в закрытом положении при рабочем давлении.
Заключение
Чугунные фланцевые клиновые задвижки остаются востребованным типом запорной арматуры для магистральных и технологических трубопроводов, транспортирующих неагрессивные среды в широком диапазоне диаметров. Их выбор должен основываться на тщательном анализе рабочих параметров (давление, температура, среда), с учетом конструктивных особенностей типа клина и шпинделя. Соблюдение правил монтажа, эксплуатации и технического обслуживания является критическим фактором для обеспечения длительного и надежного срока службы этих изделий в системах энергетики, ЖКХ и промышленности. Применение современных исполнений из высокопрочного чугуна с двухдисковым клином и выдвижным шпинделем позволяет расширить диапазон рабочих параметров и повысить надежность арматуры.