Задвижки клиновые фланцевые с выдвижным шпинделем

Задвижки клиновые фланцевые с выдвижным шпинделем: конструкция, применение и технические аспекты

Задвижка клиновая фланцевая с выдвижным шпинделем представляет собой трубопроводную арматуру, предназначенную для полного перекрытия потока рабочей среды. Основная функция – запорная, регулирование расхода данным типом арматуры не предусмотрено. Конструктивной особенностью является расположение ходового узла (шпиндель-гайка) вне пределов проточной части, что обеспечивает его защиту от коррозии и абразивного износа средой, а также позволяет визуально контролировать высоту подъема затвора по положению шпинделя.

Конструкция и принцип действия

Основными сборочными единицами задвижки являются корпус с крышкой, образующие полость, клиновой затвор, выдвижной шпиндель, бугельный узел с ходовой гайкой и приводное устройство (маховик или редуктор).

    • Корпус и крышка: Изготавливаются методом литья, ковки или сварки из углеродистых, легированных, нержавеющих сталей или чугуна. Фланцы на корпусе и крышке соответствуют стандартам ГОСТ, DIN, ANSI и обеспечивают соединение с трубопроводом болтами/шпильками.
    • Клиновой затвор: Выполняется в виде цельного, упругого или составного двухдискового клина. Цельный клин – жесткая конструкция, обеспечивающая герметичность за счет точной притирки к седлам. Упругий клин имеет конструкцию с разрезами или канавками, придающими дискам некоторую подвижность для лучшего прилегания и компенсации температурных деформаций. Двухдисковый клин состоит из двух дисков, разворачивающихся в седлах под давлением среды, что снижает риск заклинивания.
    • Выдвижной шпиндель: Состоит из двух частей: вращаемой (при ручном управлении) и невращаемой ходовой (штока), которая соединена с затвором. При открывании задвижки шпиндель совершает вращательное и поступательное движение, выдвигаясь из бугельного узла на величину хода, равную номинальному диаметру прохода (DN).
    • Бугельный узел: Конструктивный элемент, объединяющий крышку и опору для ходовой гайки. Выносит узел «шпиндель-гайка» из зоны рабочей среды, что критически важно для агрессивных, высокотемпературных или абразивных сред.
    • Уплотнения: Система уплотнений включает сальниковое устройство (набивку из графита, PTFE, асбеста) на шпинделе и уплотнительные поверхности «клинья-седла». Седла могут быть наплавлены коррозионно-стойким сплавом или выполнены в виде сменных колец.

    Материальное исполнение и типоразмеры

    Выбор материала определяется параметрами рабочей среды: давлением, температурой, химическим составом, абразивностью.

    КомпонентТиповые материалыОбласть применения / Примечание
    Корпус, крышкаЧугун ВЧШГ (GGG-40), Углеродистая сталь 25Л, WCB, Нержавеющая сталь 12Х18Н9ТЛ, CF8, CF8MВЧШГ – вода, пар до 16 бар; WCB – пар, вода, нефтепродукты до 450°C; CF8/CF8M – агрессивные среды.
    Затвор (клинья)Углеродистая сталь с наплавкой, Нержавеющая сталь, Латунь, БронзаНаплавка стеллитом или эбонитом для повышения износо- и коррозионной стойкости.
    ШпиндельНержавеющая сталь 20Х13, 14Х17Н2, AISI 410, 304Высокие требования к прочности и коррозионной стойкости.
    Уплотнение сальникаГрафитовая набивка, PTFE (фторопласт), Асбест (для неагрессивных сред)Графит – высокие температуры (до 600°C), PTFE – химическая стойкость.
    ПрокладкиПаронит, Графлекс, Металлографит, PTFEВыбор по давлению, температуре и химической совместимости.

    Типоразмерный ряд определяется двумя ключевыми параметрами: условным диаметром (DN) и условным давлением (PN).

    Условный диаметр (DN), ммУсловное давление (PN), бар (атм)Стандартный строительная длина (L), мм (пример для PN16)
    5010, 16, 25, 40250
    10010, 16, 25, 40350
    20010, 16, 25, 40550
    30010, 16, 25650
    40010, 16, 25800
    50010, 16850

    Области применения и особенности монтажа

    Данные задвижки применяются на магистральных трубопроводах, технологических линиях, в системах водоснабжения и теплоснабжения, нефте- и газодобычи, энергетике (вспомогательные трубопроводы). Основное преимущество – малое гидравлическое сопротивление в полностью открытом положении.

    Монтаж требует строгого соблюдения правил:

    • Установка на прямолинейном участке трубопровода, без изгибов и напряжений в непосредственной близости от фланцев задвижки.
    • Обязательная проверка на соответствие направления потока среды и маркировки на корпусе.
    • Использование прокладок, соответствующих параметрам среды. Центрирование прокладки для исключения перекрытия прохода.
    • Равномерная затяжка болтов/шпилек крест-накрест динамометрическим ключом с моментом, указанным в паспорте арматуры.
    • Для задвижек большого диаметра обязательна установка на независимые опоры.
    • Шпиндель должен находиться в вертикальном положении или с отклонением не более, чем указано производителем. Горизонтальное положение шпинделя недопустимо.

    Преимущества и недостатки

    Преимущества:

    • Простая и надежная конструкция.
    • Малое гидравлическое сопротивление в открытом состоянии.
    • Возможность подачи среды в любом направлении (универсальность).
    • Визуальный контроль положения затвора.
    • Ремонтопригодность, возможность замены сальниковой набивки без демонтажа задвижки.
    • Высокая надежность ходового узла благодаря его вынесению из зоны среды.

    Недостатки:

    • Большая строительная высота и масса (особенно в больших диаметрах).
    • Длительное время открытия/закрытия.
    • Износ уплотнительных поверхностей в промежуточных положениях (регулирование запрещено).
    • Повышенные требования к свободному пространству для выдвижного шпинделя.
    • Сложность обеспечения герметичности в затворе при высоких температурах из-за риска заклинивания.

    Техническое обслуживание и типовые неисправности

    Плановое ТО включает визуальный осмотр, проверку на отсутствие внешних протечек, контроль плавности хода и регламентную подтяжку или замену сальниковой набивки. Основные неисправности:

    • Протечка через сальниковое уплотнение: Устраняется подтяжкой сальниковых гаек или заменой набивки.
    • Протечка через затвор: Следствие износа, коррозии или повреждения уплотнительных поверхностей клина и седел. Требует ремонта с притиркой или наплавкой, часто – замены задвижки.
    • Тугой ход или заклинивание: Может быть вызвано отсутствием смазки, попаданием твердых частиц в ходовой узел или между клином и седлами, короблением от перепадов температур. Необходима очистка, смазка, в тяжелых случаях – демонтаж.
    • Протечка через фланцевые соединения: Устраняется подтяжкой крепежа или заменой прокладки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие задвижки с выдвижным шпинделем от задвижки с невыдвижным шпинделем?

У задвижки с выдвижным шпинделем ходовая гайка расположена вне корпуса (в бугеле), шпиндель при открытии выдвигается на величину хода. У модели с невыдвижным (вращаемым) шпинделем гайка находится внутри, на клине, шпиндель не выдвигается, а только вращается. Выдвижная конструкция надежнее для коррозионных, абразивных и высокотемпературных сред, так как защищает резьбу. Невыдвижные компактнее по высоте, но резьба контактирует со средой.

Когда следует выбирать упругий клин, а когда жесткий?

Жесткий (цельный) клин выбирают для сред с низкой температурой и стабильными параметрами, где риск температурных деформаций корпуса и клина минимален. Упругий клин предпочтителен для сред с переменными температурными режимами (например, системы горячего водоснабжения, тепловые сети), так как его конструкция компенсирует перепады, снижая риск заклинивания и обеспечивая лучшую герметичность.

Каковы особенности монтажа задвижек большого диаметра (DN ≥ 300)?

Для задвижек больших диаметров критически важна установка на самостоятельные опоры, исключающая нагрузку от веса трубопровода на корпус арматуры. Монтаж должен производиться при полностью закрытом затворе. Обязательна проверка соосности фланцев трубопровода и задвижки перед стягиванием. Затяжку болтов необходимо выполнять по специальной схеме (крест-накрест) с контролем момента. Часто для таких задвижек применяется редукторный или электроприводной привод.

Как правильно подобрать материал уплотнительной набивки сальника?

Выбор зависит от температуры и химической агрессивности среды. Для перегретого пара и высоких температур (до +600°C) применяется графитовая набивка. Для агрессивных химических сред (кислоты, щелочи) при умеренных температурах – набивка из PTFE (фторопласта). Для воды, пара низкого давления и неагрессивных сред могут использоваться асбестовые или комбинированные набивки. Всегда следует сверяться с рекомендациями производителя арматуры.

Почему задвижки с выдвижным шпинделем не рекомендуются для работы в частично открытом положении?

В частично открытом положении поток среды вызывает вибрацию и гидродинамический износ затвора. Уплотнительные поверхности клина и седел, рассчитанные на контакт в крайних положениях, интенсивно изнашиваются, возникают кавитационные процессы, что приводит к потере герметичности и быстрому выходу арматуры из строя. Данный тип арматуры является исключительно запорным.

Какие стандарты регулируют производство и поставку фланцевых клиновых задвижек?

Основные стандарты: ГОСТ 9698-86 (Задвижки стальные), ГОСТ 5762-2002 (Задвижки на Pу до 10 МПа), API 600/API 603 (нефтегазовая отрасль), ISO 10434, DIN 3352. Фланцы соответствуют ГОСТ 33259, ГОСТ 12820 (плоские), ГОСТ 12821 (воротниковые), DIN EN 1092-1, ASME B16.5.

Заключение

Задвижка клиновая фланцевая с выдвижным шпинделем остается востребованным типом запорной арматуры для магистральных и технологических трубопроводов, где требуется минимальное сопротивление потоку и высокая надежность в крайних положениях «открыто/закрыто». Правильный выбор материала, типоразмера и типа клина, осуществленный на основе анализа рабочих параметров среды, а также строгое соблюдение правил монтажа и эксплуатации являются залогом длительного и безотказного срока службы данного оборудования. Применение данной арматуры для регулирования потока недопустимо и ведет к ее ускоренному разрушению.

Войти

Зарегистрироваться

Сбросить пароль

Пожалуйста, введите ваше имя пользователя или эл. адрес, вы получите письмо со ссылкой для сброса пароля.