Задвижки фланцевые с ручным приводом
Задвижки фланцевые с ручным приводом: конструкция, применение и технические аспекты
Задвижка фланцевая с ручным приводом представляет собой трубопроводную арматуру, предназначенную для полного перекрытия потока рабочей среды. Её основное функциональное назначение – запорная функция, а не регулирование. Управление осуществляется вручную посредством маховика, который через шпиндель и ходовую гайку передаёт усилие на затвор. Фланцевое соединение обеспечивает надёжное и разъёмное крепление к трубопроводу, что является ключевым преимуществом для обслуживания и ремонта в системах, где не требуется частая коммутация.
Конструктивные особенности и основные компоненты
Конструкция задвижки является классической для данного типа арматуры. Корпус и крышка, отлитые из конструкционной стали, чугуна, нержавеющей или легированной стали, образуют полость, в которой перемещается затвор. Фланцы корпуса имеют стандартизированные присоединительные размеры и геометрию (по ГОСТ, DIN, ANSI), что обеспечивает универсальность монтажа. Уплотнительные поверхности фланцев (шип-паз, выступ-впадина, под линзовую прокладку) выбираются в зависимости от давления и среды.
- Корпус: Основная несущая деталь, воспринимающая давление среды. Изготавливается литьём с последующей механической обработкой посадочных мест и фланцев.
- Затвор (шибер): Запорный элемент. В клиновых задвижках выполняется в виде цельного, упругого или составного двухдискового клина. В параллельных задвижках используется шиберный ножевой затвор или два диска с распорным клином.
- Шпиндель (шток): Бывает двух типов: выдвижной (при открывании маховика выдвигается из корпуса на величину хода затвора) и невыдвижной (вращается, но не перемещается аксиально). Выдвижной шпиндель предпочтительнее для агрессивных сред, так как резьбовая пара находится вне зоны контакта со средой.
- Уплотнения: Система уплотнений включает сальниковое устройство (набивку из графита, PTFE, асбеста) для герметизации по шпинделю и уплотнительные поверхности затвора и седел (часто наплавляются коррозионно-стойкими сплавами или покрываются резиной, эластомерами).
- Привод (ручной): Состоит из маховика, ходовой гайки (резьбовой пары) и опорного узла. Для уменьшения усилия на маховик в задвижках большого диаметра (как правило, от DN300) применяется редуктор с червячной или цилиндрической передачей. Верхний предел ручного управления обусловлен усилием, которое может развить оператор (обычно не более 350-400 Н).
- Клиновые: Затвор выполнен в форме клина, который входит в конические седла корпуса под углом. Обеспечивают высокую герметичность, но чувствительны к перекосам при монтаже и температурным деформациям.
- С цельным жестким клином.
- С упругим клином (имеет прорезь в средней части для компенсации перекосов).
- С составным двухдисковым клином (диски могут самоустанавливаться относительно седел).
- Параллельные (шиберные): Уплотнительные поверхности седел и затвора параллельны. Затвор представляет собой нож (в ножевых задвижках для шламов, пульп) или два диска, между которыми распорный клин или пружина.
- Шиберные (ножевые).
- С выдвижным шпинделем и распорным клином.
- С выдвижным шпинделем: Резьбовая часть шпинделя и ходовая гайка вынесены из зоны рабочей среды, что защищает их от коррозии и абразивного износа. Увеличение строительной высоты при открывании.
- С невыдвижным шпинделем: Резьбовая пара находится в контакте с рабочей средой. Компактная строительная высота, но применяется для неагрессивных и некоррозионных сред (вода, воздух, нефтепродукты).
- Условный проход (DN): Должен соответствовать диаметру трубопровода. Для задвижек с ручным приводом экономически и эргономически оправданный верхний предел – DN400-500.
- Условное давление (PN или Class): Максимальное избыточное давление при температуре 20°C, при котором возможна длительная работа.
- Рабочая среда и температура: Определяют материал корпуса и тип уплотнений.
- Тип присоединения: Фланцы должны соответствовать стандартам трубопровода (ГОСТ 33259, ГОСТ 12815, ASME B16.5, EN 1092-1).
- Климатическое исполнение: Для низких температур требуется исполнение с обогревом сальникового узла или ходовой пары, а также соответствующие материалы (сталь).
- Малое гидравлическое сопротивление в полностью открытом положении (затвор отведён из проточной части).
- Простота конструкции и обслуживания.
- Надёжность и долговечность при правильной эксплуатации.
- Возможность подачи среды в любом направлении (универсальность потока).
- Отсутствие необходимости во внешнем источнике энергии.
- Большая строительная высота и масса (особенно у задвижек с выдвижным шпинделем).
- Длительное время открытия/закрытия.
- Износ уплотнительных поверхностей при использовании для регулирования.
- Ограничение по диаметру для ручного управления (требуются значительные усилия).
- Трудности в ремонте изношенных седел корпуса.
- Ст3 + Ст3 (без наплавки): Вода, пар, воздух, нефтепродукты при невысоких требованиях к герметичности.
- Нержавеющая сталь + нержавеющая сталь: Для сред с умеренной агрессивностью.
- Сталь + стеллит (наплавка): Для высоких температур, пара, абразивных частиц, обеспечения высокой износостойкости.
- Сталь + EPDM/NBR/FKM (резиновое покрытие): Для воды, сточных вод, слабоагрессивных жидкостей, обеспечения высокой герметичности при низких давлениях.
Классификация и типы задвижек
Классификация проводится по нескольким ключевым конструктивным признакам.
По типу затвора:
По типу шпинделя:
Материалы исполнения и область применения
Выбор материала определяется параметрами рабочей среды: давлением, температурой, химической агрессивностью, абразивностью.
| Материал корпуса/крышки | Маркировка (пример) | Рабочая среда | Диапазон давлений (PN), МПа | Диапазон температур, °C |
|---|---|---|---|---|
| Чугун серый | Ч, Cast Iron | Вода, пар, воздух, нефтепродукты | PN6 — PN16 | -15…+300 |
| Чугун шаровидный (высокопрочный) | ВЧ, Ductile Iron | Вода, пар, природный газ, нефтепродукты | PN16 — PN25 | -30…+350 |
| Углеродистая сталь | С, WCB | Пар, вода, нефть, газ, аммиак | PN16 — PN160 (Class 150 — 900) | -40…+425 |
| Нержавеющая сталь | НЖ, CF8, CF8M | Агрессивные среды: кислоты, щёлочи, пищевые продукты | PN16 — PN100 | -60…+450 |
| Легированная сталь | ЛС, WC6, WC9 | Высокотемпературный пар, нефтепродукты с сероводородом | PN25 — PN160 | до +595 |
Уплотнительные поверхности затвора и седел часто имеют наплавку из стеллита, монели, или покрытие из этилен-пропиленового каучука (EPDM), нитрильного каучука (NBR), фторкаучука (FKM) для повышения герметичности и коррозионной стойкости.
Критерии выбора и монтаж
Выбор задвижки осуществляется на основе технических условий эксплуатации.
Монтажные требования: Перед установкой необходимо проверить чистоту внутренней полости и фланцевых поверхностей. Задвижка монтируется в любом положении (горизонтальном, вертикальном), но предпочтительно маховиком вверх для удобства обслуживания. Обязательна установка прокладки, соответствующей среде и давлению. Затяжка болтов фланцевого соединения должна производиться крест-накрест динамометрическим ключом с усилием, указанным в паспорте арматуры, для исключения перекоса корпуса. После монтажа необходимо провести несколько циклов открытия-закрытия для проверки хода.
Эксплуатация, обслуживание и типовые неисправности
Эксплуатация задвижек с ручным приводом требует соблюдения регламента: не использовать для регулирования потока (частичное открытие приводит к эрозии уплотнительных поверхностей), не прикладывать избыточное усилие к маховику при заклинивании. Основные операции технического обслуживания включают периодическую проверку герметичности сальникового уплотнения и его подтяжку или замену набивки, смазку ходовой пары (шпиндель-гайка) и резьбы шпинделя, визуальный контроль состояния.
| Неисправность | Вероятная причина | Метод устранения |
|---|---|---|
| Протечка через сальниковое уплотнение | Износ или уплотнение сальниковой набивки, недостаточная затяжка. | Подтянуть сальниковые болты равномерно. При необходимости заменить сальниковую набивку. |
| Затруднённый ход шпинделя, заклинивание | Отсутствие смазки, попадание механических частиц в ходовую пару или под затвор, коррозия шпинделя. | Очистить, промыть, нанести смазку. При сильной коррозии – заменить шпиндель. |
| Неплотное перекрытие потока (протечка в запорном органе) | Износ или повреждение уплотнительных поверхностей седел/затвора, попадание инородного тела. | Притереть уплотнительные поверхности. При серьёзных повреждениях – ремонт с наплавкой или замена. |
| Протечка через корпус или фланцы | Дефект литья (раковина, трещина), повреждение прокладки, неравномерная затяжка фланцевых болтов. | Замена прокладки, равномерная затяжка болтов. При дефекте корпуса – замена задвижки. |
Преимущества и недостатки
Преимущества:
Недостатки:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чём принципиальная разница между задвижкой и затвором поворотным дисковым (баттерфляй)?
Задвижка имеет затвор, перемещающийся перпендикулярно потоку, а затвор «баттерфляй» – поворачивающийся вокруг оси. Задвижка обеспечивает меньшие потери давления в открытом состоянии, но имеет большую строительную длину и вес. Затвор более компактен, быстрее срабатывает, но создаёт большее гидравлическое сопротивление из-за диска в проточной части даже в открытом состоянии и, как правило, имеет меньшую герметичность на высоких давлениях.
Когда необходимо выбирать задвижку с выдвижным, а когда с невыдвижным шпинделем?
Задвижки с невыдвижным (вращаемым) шпинделем применяются для неагрессивных, некристаллизующихся и неабразивных сред (вода, воздух, нефтепродукты) на ограниченный срок службы, так как резьбовая пара изнашивается от воздействия среды. Для всех критичных, агрессивных, абразивных сред, а также для обеспечения длительного срока службы и ремонтопригодности ходового узла следует выбирать задвижки с выдвижным шпинделем.
Какое максимальное давление и диаметр возможны для задвижек с ручным приводом?
Ручной привод может применяться для задвижек с давлением до PN250 (Class 1500) и выше. Однако, с ростом давления и диаметра резко возрастает усилие на маховике. Практический предел для ручного управления без редуктора – DN150-200 при средних давлениях. Для больших диаметров (DN300-DN500 и более) обязательна установка редуктора с червячной или цилиндрической передачей, а для ещё больших размеров ручной привод используется только для аварийного или вспомогательного управления, а основным является электропривод.
Как правильно подобрать материал уплотнительных поверхностей (седло/затвор)?
Выбор зависит от среды и температуры:
Требуется ли техническое обслуживание задвижки, если она постоянно находится в одном положении (открыта/закрыта)?
Да, требуется. Даже в статичном положении возможно усыхание или старение сальниковой набивки, коррозия шпинделя, «прикипание» затвора к седлам. Регламентное обслуживание (осмотр, проверка хода, подтяжка сальника) должно проводиться не реже раза в 6-12 месяцев, а также обязательно перед вводом в работу после длительного простоя.