Задвижки, или шлюзовые клапаны, в основном используются для перекрытия или пропускания потока жидкости по трубам. Они плохо справляются с регулированием потока, для чего лучше подходят другие конструкции арматуры, например, шаровые краны. Шаровые краны — это еще один тип клапанов, не подходящий для дросселирования. Задвижки имеют преимущество в размерах по сравнению с другими типами с точки зрения того, сколько места должно быть отведено между фланцами труб для размещения задвижки.

Конструкция клапана

Задвижки состоят из трех основных частей: корпуса и седел, затвора (или диска) и штока, а также сальника и колпака. При работе корпус и седла остаются неподвижными, а резьбовой шток вращается, чтобы поднять затвор с седла. Вращение штока осуществляется вручную с помощью маховика или автоматически с помощью привода клапана. Колпак удерживает диск, когда клапан открыт, и обеспечивает место для сальника штока, когда шток выходит из клапана.
Как и в некоторых других типах клапанов, различают конструкции с поднимающимся и не поднимающимся штоком. Конструкции с поднимающимся штоком позволяют быстро визуально определить, открыт или закрыт клапан. В конструкциях с не поднимающимся штоком шток ввинчивается в диск, поднимая или опуская его при вращении штока, оставаясь неподвижным в осевом направлении. Затворы могут быть с прямыми или коническими дисками. Клиновые задвижки, также называемые коническими, наиболее распространены, так как они обеспечивают более сильное уплотнение и могут быть цельными, гибкими или разъемными. Гибкие затворы допускают некоторые деформации седел, возникающие при изгибе трубопровода.

Когда задвижка полностью открыта, диск затвора полностью отводится от пути потока в верхнюю часть. По этой причине перепад давления через задвижки минимален. В закрытом состоянии диск затвора прилегает к седлам в корпусе арматуры, которые могут быть отлиты или, что более вероятно, приварены или нарезаны. Наиболее распространены металлические седла, которые обычно притираются после установки. В некоторых случаях седла могут быть закалены. Седла с обеих сторон затвора позволяют использовать клапан в двух направлениях. Там, где допустима некоторая утечка, затвор уплотняется без дополнительного уплотнительного кольца.

Задвижки не должны использоваться не только в полностью открытом или полностью закрытом положении, так как частично открытые затворы могут подвергать внутренние детали арматуры ускоренному и неравномерному износу и вибрации. Другая проблема при использовании задвижки в регулировании заключается в том, что затвор открывает проход клапана неравномерно, что затрудняет последовательное увеличение расхода при определенном повороте штока.

Задвижки — это не четвертьоборотные устройства, как шаровые краны, а медленно закрываются за счет нескольких оборотов маховика. Это может быть преимуществом для предотвращения гидроударов. На штоках обычно используется резьба Acme, а для ускорения работы иногда применяется многозаходная резьба. Нерезьбовая часть штока обычно обрабатывается, чтобы обеспечить хорошую уплотнительную поверхность для сальника. Набивка регулируется путем затягивания сальниковой гайки или гаек, хотя в некоторых конструкциях используются пружины — так называемая живая нагрузка — для обеспечения постоянного давления на уплотнение для лучшего снижения летучих выбросов.

Применение

Задвижки используются на станциях очистки сточных вод, электростанциях и технологических установках для перекрытия и изоляции. Они уступают место шаровым кранам в более крупных применениях из-за механического преимущества резьбового штока перед рычагом с четвертьоборотом. Некоторые очень большие краны должны иметь средства снижения давления перед перемещением затвора. Простая конструкция делает их экономичным решением при увеличении диаметра труб свыше 2 дюймов.

Выбор материалов для корпусов задвижек очень широк: чугун и сталь обычно используются для больших задвижек, а нержавеющая сталь, кованая сталь, бронза и т.д. широко доступны для меньших размеров. Также доступны неметаллические варианты, такие как пластиковые задвижки. Указание материала для корпуса обычно включает все компоненты под давлением, в то время как «отделка» относится к компонентам, не входящим в корпус, включая седла, диск, шток и, если применимо, сильфон. Более крупные размеры обозначаются классом давления ASME и заказываются со стандартными болтовыми или приварными фланцами. Определение размеров задвижки не представляет сложности, поскольку конструкция исключает значительное падение давления через затвор.

Конструкции с не поднимающимся штоком популярны там, где вертикальное пространство ограничено — например, на борту кораблей. Конструкции с поднимающимся штоком обеспечивают быстрое визуальное подтверждение состояния клапана, хотя открытый шток может быть подвержен коррозии. В клапанах с не поднимающимся штоком для проверки положения затвора часто используется индикатор. Ни одна из этих конструкций не оказывает существенного влияния на характеристики реального клапана.

Задвижки обычно автоматизируются с помощью электрических поворотных приводов, а их работа может быть ускорена при использовании гидравлических или пневматических линейных приводов. Усилия, необходимые для открытия и закрытия больших задвижек вручную, могут быть уменьшены за счет использования зубчатых приводов.

Некоторые строительные нормы и правила требуют, чтобы впускные/выпускные клапаны устанавливались перед определенным оборудованием, например, на входе водонагревателя. В этом случае шаровой или шиберный клапан является приемлемым, а шаровой клапан — нет. В свое время задвижки преобладали в системах водоснабжения жилых домов, где они имели тенденцию «замерзать» в открытом состоянии от неиспользования. В новых водопроводных системах вместо них чаще всего используются шаровые краны с рычажным приводом, поскольку шар имеет гораздо меньшую склонность к заеданию. Дополнительное пространство, необходимое для рычага, может потребовать некоторого творчества при переоборудовании.

Для управления движением суспензий и вязких жидкостей используется специальная задвижка, известная как ножевая задвижка. Шиберные задвижки используются для дозирования сухих и сыпучих материалов из бункеров.

Заключение

В этой статье представлено краткое обсуждение задвижек, включая различные типы и области применения. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к нашему каталогу.