Засуви1. К задвижкам относят запорные устройства, в которых проход перекрывается поступательным перемещением затвора в направлении, перпендикулярном движению потока транспортируемой среды
 Скачать 475.5 Kb.
|
|
ЗАДВИЖКИ К задвижкам относят запорные устройства, в которых проход перекрывается поступательным перемещением затвора в направлении, перпендикулярном движению потока транспортируемой среды. Задвижки широко применяют для перекрытия потоков газообразных или жидких сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов от 50 до 2000імм при рабочих давлениях 4 - 200 кгс/см2 и температурах среды до 450 °С. Иногда задвижки изготовляют и на более высокие давления. В газовой промышленности задвижки применяют при оборудовании устья скважин, на промысловых сборных пунктах, магистральных и распределительных газопроводах, трубопроводах компрессорных и газораспределительных станций. Малое гидравлическое сопротивление задвижек делает их особенно ценными при применении на трубопроводах, через которые постоянно движется среда с большой скоростью, например для трубопроводов большого диаметра. В сравнении с другими видами запорной арматуры задвижки имеют следующие преимущества: незначительное гидравлическое сопротивление при полностью открытом проходе; отсутствие поворотов потока рабочей среды; возможность применения для перекрытия потоков среды большой вязкости; простота обслуживания; относительно небольшая строительная длина; возможность подачи среды в любом направлении. Наиболее целесообразны и экономически оправданы проектирование и изготовление задвижек с диаметрами условных проходов более 300 - 400 мм, так как при этом их габаритные размеры, масса и стоимость меньше аналогичных показателей кранов и вентилей. К недостаткам задвижек следует отнести их относительно большую высоту, поэтому в тех случаях, когда затвор в соответствии с технологическим процессом большую часть времени должен быть закрыт, а открывается он редко, в целях экономии места при DN≤200 мм, как правило, применяют вентили. Это особенно наглядно видно, когда трубопроводы располагаются в несколько этажей. Недостатки, общие для всех конструкций задвижек, следующие: невозможность применения для сред с кристаллизующимися включениями, небольшой допускаемый перепад давлений на затворе (по сравнению с вентилями), невысокая скорость срабатывания затвора, возможность получения гидравлического удара в конце хода, большая высота, трудности ремонта изношенных уплотнительных поверхностей затвора при эксплуатации. По сравнению с другими видами запорной арматуры, применяемой для перекрытия потоков рабочей среды в трубопроводах с небольшими диаметрами условных проходов (менее 200 мм), задвижки имеют большую массу, габаритные размеры и, следовательно, большую стоимость. Рабочая полость задвижки (рис. 1.з), в которую подается транспортируемая под давлением среда, образуется корпусом 3 и верхней крышкой 7. Герметизируется эта полость при помощи прокладки 5, которая прижимается крышкой к корпусу. Корпус задвижки представляет собой цельную, литую или сварную конструкцию. Как правило, он имеет высоту, равную двум диаметрам перекрываемого прохода. На корпусе, симметрично оси шпинделя, располагаются два патрубка, которыми задвижка присоединяется к трубопроводу. Присоединение может быть либо сварным, либо фланцевым. Внутри корпуса имеются два кольцевых седла 1 и затвор 2, который в данном случае представляет собой клин с наплавленными уплотнительными кольцевыми поверхностями. В закрытом положении уплотнительные поверхности затвора прижимаются к рабочим поверхностям колец корпуса от привода. Иногда уплотнительные поверхности получают непосредственно при обработке корпуса. Однако такое конструктивное решение вряд ли может быть приемлемым для всех задвижек, так как при износе этих поверхностей проще и дешевле заменить сменные седла, чем заново обработать корпус при эксплуатации. Уплотнительные поверхности седел и затвора с целью уменьшения износа и усилий трения, возникающих при перемещении затвора, обычно изготавливают из материалов, отличающихся от материала корпуса, путем запрессовки, что позволяет их менять в процессе эксплуатации. В верхней части затвора 2 закреплена ходовая гайка, в которую ввинчен шпиндель 6, жестко соединенный с маховиком.  1 - седло; 2 - затвор; 3 - корпус; 4 - ходовая гайка; 5 – уплотнительная прокладка; 6 - шпиндель; 7 - верхняя крышка; 8 - кольцевая прокладка; 9 - сальник; 10 - нажимная втулка; 11 - маховик Рис. 1.з - Задвижка В верхней части затвора 2 закреплена ходовая гайка, в которую ввинчен шпиндель 6, жестко соединенный с маховиком. Система винт - гайка служит для преобразования вращательного движения маховика (при открывании или закрывании задвижки) в поступательное перемещение затвора. При перекрытии прохода от одностороннего давления среды возникают довольно значительные усилия, действующие на затвор, которые передаются на уплотнительные поверхности седла. Величина этих усилий зависит от перепада давлений рабочей среды в трубопроводе до и после задвижки и от величины удельных давлений на уплотнительных поверхностях затвора и седел, которую надо обеспечить для герметичного перекрытия потока рабочей среды при заданном рабочем давлении в трубопроводе. Система винт - гайка - наиболее рациональная, так как она позволяет получить компактный и простой по конструкции привод с поступательным движением выходного элемента. Она также позволяет получить поступательное движение привода с большим усилием в направлении хода. Кроме того, поскольку такая конструкция является самотормозящей, она практически исключает возможность самопроизвольного перемещения затвора при отключении привода, что весьма важно для запорной арматуры при эксплуатации. Недостатком этой системы в данном конкретном случае следует считать то, что пара винт - гайка находится в среде, протекающей через рабочую полость задвижки. Среда смывает смазку, отсюда повышенный износ пары. Кроме того, такую конструкцию можно применять не на всех средах. Обычно затвор помещают целиком в рабочей среде, даже тогда, когда проход полностью открыт. Уплотнение в месте выхода шпинделя из рабочей полости задвижки обеспечивается по диаметру шпинделя сальниковым устройством 9, препятствующим утечке рабочей среды в атмосферу. Конструкция сальникового устройства аналогична конструкциям в вентилях и регулирующих клапанах. Набивка сальника, как правило, изготовленная из пропитанного в целях снижения коэффициента трения графитом асбестового шнура, поджимается при помощи нажимной втулки 10. Корпус сальника крепится к верхней крышке 7. Место разъема уплотняется кольцевой прокладкой 8. Существуют самые разнообразные конструкции задвижек. Их пытаются классифицировать по различным признакам, связанным с конкретными условиями эксплуатации, по химическому составу рабочей среды и ее параметрам. Так, авторы каталогов разделяют задвижки по материалу, из которого изготовлены корпус (из нержавеющей, углеродистой стали и чугуна) или затвор. Классифицируют задвижки по величине рабочих давлений, температурам рабочих сред, типу привода и т. д. Классификации такого рода являются неполными, так как они не учитывают особенностей конструкций, позволяющих, помимо работы в определенных средах, отвечать ряду требований, предъявляемых к задвижкам в эксплуатации, и помещают в один класс множество совершенно непохожих по своим данным типов задвижек. Наиболее целесообразной является классификация задвижек по конструкции затвора. По этому признаку многочисленные конструкции задвижек могут быть объединены по основным типам: клиновые и параллельные задвижки. По этому же признаку клиновые задвижки могут быть с цельным, упругим или составным клином. Параллельные задвижки также можно подразделить на однодисковые и двухдисковые. В ряде конструкций задвижек, предназначенных для работы при высоких перепадах давления на затворе, для уменьшения усилий, необходимых для открывания и закрывания прохода, площадь прохода выполняют несколько меньшей площади сечения входных патрубков. По этому признаку задвижки могут быть классифицированы на полнопроходные (диаметр прохода задвижки равен диаметру трубопровода) и с суженным проходом. В зависимости от конструкции системы винт - гайка и ее расположения (в среде или вне среды) задвижки могут быть с выдвижным и с невыдвижным шпинделем. КЛИНОВЫЕ ЗАДВИЖКИ К клиновым относятся задвижки, затвор которых имеет вид плоского клина. В клиновых задвижках седла и их уплотнительные поверхности параллельны уплотнительным поверхностям затвора и расположены под некоторым углом к направлению перемещения затвора. Затвор в задвижках этого типа обычно называют «клином». Преимущества таких задвижек - повышенная герметичность прохода в закрытом положении, а также относительно небольшая величина усилия, необходимого для обеспечения уплотнения. Так как угол между направлением усилия привода и усилиями, действующими на уплотнительные поверхности затвора, близок к 90о, то даже небольшая сила, передаваемая шпинделем, может вызвать значительные усилия в уплотнении. К недостаткам задвижек этого типа можно отнести необходимость применения направляющих для перемещения затвора, повышенный износ уплотнительных поверхностей затвора, а также технологические трудности получения герметичности в затворе Примером конструкции задвижки этого типа может служить задвижка с выдвижным шпинделем (рис. 2.з). Она состоит из литого корпуса 1, в который ввинчены уплотнительные седла 2. Как правило, их изготавливают из легированных, износостойких сортов стали. Вместе с корпусом отлиты, а затем механически обработаны направляющие 3 для фиксации направления перемещения затвора (клина).   1 - корпус; 2 — седло; 3 – направляющая движения клина; 4 - клин; 5 - шпиндель; 6 - верхняя крышка; 7 - шпилька; 8 – уплотнительная прокладка; 9 - направляющая втулка; 10 - сальник; 11 - нажимной фланец; 12 - бугель; 13 - гайка; 14 - маховик Рис. 2.з - Полнопроходная задвижка с цельным клином Клин 4 имеет две кольцевые уплотнительные поверхности и шарнирно через сферическую опору подвешен к шпинделю 5. Верхняя крышка 6 соединяется с корпусом посредством болтов или шпилек 7. Для центровки крышки по отношению к корпусу в последней имеется кольцевой выступ, который входит в проточку корпуса. Уплотнение между крышкой и корпусом обеспечивается прокладкой 8, которая закладывается в проточку корпуса. Для предотвращения перекосов шпинделя в верхнюю часть крышки запрессовывается направляющая втулка 9. Сальниковое устройство состоит из проточки в корпусе, куда помещается набивка, кольцевой нажимной втулки и фланца 11. Сальниковое устройство уплотняется нажимным фланцем 11 На крышке укреплен бугель 12, на котором расположена ходовая гайка 13, обычно изготавливаемая из антифрикционных сплавов. Маховик жестко соединен с ходовой гайкой. При вращении маховика гайка заставляет шпиндель и связанный с ним клин подниматься или опускаться. В конструкции соединения затвора (клина) со шпинделем (см. рис. 2.з) клин может перемещаться в направлении, перпендикулярном оси шпинделя. При этом в конечном положении клин свободно входит в пространство между седлами даже при несовпадении оси шпинделя с осью симметрии затвора. Применение подобного соединения несколько удешевляет изготовление задвижек и облегчает их монтаж после ремонта в условиях эксплуатации. Задвижку с цельным клином широко применяют, так как ее конструкция проста и, следовательно, имеет небольшую стоимость в изготовлении. Цельный клин, представляющий собой весьма жесткую конструкцию, достаточно надежен в рабочих условиях и может быть применен для перекрытия потоков при довольно больших перепадах давления на затворе. Однако нельзя не отметить ряд существенных недостатков этой конструкции, к которым относятся: повышенный износ уплотнительных поверхностей, потребность в индивидуальной пригонке седел и клина при сборке для обеспечения герметичности (это полностью исключает взаимозаменяемость клина и седел и усложняет ремонт), возможность заедания клина в закрытом положении в результате износа, коррозии или под действием температуры (при этом открыть задвижку иногда бывает невозможно); потребность в приводах с большим пусковым моментом. Чтобы избежать заедания, уплотнительные поверхности клина и седел изготавливают из разнородных материалов. Задвижки с цельным клином выпускают как с выдвижным, так и с невыдвижным шпинделем. Задвижки с упругим клином Конструкция затвора задвижек этого типа обеспечивает лучшее уплотнение прохода в закрытом положении без индивидуальной технологической подгонки, так как затвор выполнен в виде разрезанного (или полуразрезанного) клина, обе части которого связаны между собой упругим (пружинящим) элементом. Под действием усилия прижатия, которое передается через шпиндель, в закрытом положении последний может изгибаться в пределах упругих деформаций, обеспечивая плотное прилегание клина к седлам. Такая конструкция затвора весьма перспективна, так как, имея преимущества затвора с цельным клином, задвижка с упругим клином исключает ряд ее недостатков. В задвижке с упругим клином взаимозаменяемы затворы повышена надежность при высоких температурах (вследствие уменьшения опасности неравномерного теплового расширения, приводящего к заклиниванию затвора). Однако опасность заклинивания в закрытом положении все-таки полностью не устранена. В задвижке с упругим клином (рис. Ш.З) затвор 3 представляет собой разрезанный клин с упругим ребром 8, которое позволяет уплотнительным поверхностям клина поворачиваться относительно друг друга на некоторый угол, что обеспечивает лучшее прилегание к уплотнительным поверхностям седел. Эта особенность упругого клина исключает необходимость индивидуальной технологической подгонки уплотнения и уменьшает опасность заклинивания. Задвижки этого типа изготовляют как с невыдвижным шпинделем (см. рис. З.з), так и с выдвижным (рис. 4).з. Усилие приводов при открывании таких задвижек несколько больше, чем у задвижек с цельным клином, зато герметичность затвора намного выше.  1 - корпус; 2 - седло; 3- затвор; 4 - стойка; 5 - шпиндель; 6 – верхняя крышка; 7 - ходовая гайка; 8 - ребро Рисунок 3.з - Задвижка с сужением и упругим клином  1 - корпус; 2 - седло; 3 - затвор; 4 - шпиндель; 5 - ходовая гайка; 6 – маховик; 7 - клин; 8 - стойка Рис 4.з - Задвижка с упругим клином и выдвижным шпинделем Задвижки с составным клином Чаще всего эти задвижки называют двухдисковыми. Как правило, применяются они тогда, когда требуется весьма высокая степень герметичности затвора при закрытом положении задвижки. Поэтому применяют подобные конструкции в весьма ответственных случаях (когда по требованиям технологического процесса пропуск среды через затвор исключен). Несмотря на сложность конструкции и, следовательно, высокую стоимость, а также нежесткий затвор, эти задвижки имеют явные преимущества перед другими типами задвижек: незначительный износ уплотнительных поверхностей затвора и седел; высокая герметизация прохода в закрытом положении; меньшее усилие привода, необходимое для закрытия задвижки. Обычно затвор в задвижках подобного типа состоит из двух плоских дисков, между которыми закладывается разжимной элемент, выполненный в виде шара или грибка, иногда связанный со шпинделем. Сила уплотнения обеспечивается составляющими усилиями привода, нормальными к внутренним поверхностям дисков и приложенными в точке или по линии касания рабочей поверхности разжимного элемента и внутренних поверхностей дисков. Однако в двухдисковых задвижках предъявляются повышенные требования к величине люфта в резьбовой системе ходовая гайка-шпиндель, так как от нее существенно зависит надежность герметичного перекрытия прохода. Затвор задвижки с составным клином (рис. 5.з) состоит из двух дисков 2, между которыми размещен разжимной элемент 7, выполненный в виде грибка с шаровой поверхностью. Грибок упирается в подпятник 3, закрепленный на другом диске. Во избежание распада диски при открывании прохода размещают в обойме 5. Усилие от нажатия шпинделя 4 передается при помощи внутреннего диска 1. Часто встречаются конструкции без подпятника. При этом грибок 5 (рис. 6.з) сферическим концом упирается во внутреннюю поверхность одного из дисков 1. Усилие от привода передается через обойму 3 на внутренний диск 4. При движении шпинделя из открытого положения в закрытое диски не разжимаются и трение между седлами и затвором отсутствует. В момент касания нижних кромок дисков с седлами усилие привода передается на разжимной элемент и проход герметизируется.  1 — внутренний диск; 2 — диск; 3 — подпятник-4 — шпиндель; 5 — обойма; 6 — седло; 7 — разжимной грибок; 8 — корпус Рис. 5.з - Задвижка с составным клином и выдвижным шпинделем Необходимо отметить, что выпускаемые промышленностью задвижки с составным клином имеют только выдвижной шпиндель. Отсутствие трения уплотнительных поверхностей на всем пути движения затвора позволяет в двухдисковых задвижках уплотнить проход с помощью эластичных колец, смонтированных на дисках затвора. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЗАДВИЖКИ В задвижках этого типа уплотнительные поверхности седел параллельны друг другу, и расположены перпендикулярно к направлению потока рабочей среды. Затвор в параллельных задвижках обычно называют «диском» «шибером» или «ножом». Задвижки такого типа также достаточно часто встречаются в эксплуатации. Преимуществами этой конструкции являются: простота изготовления затвора; легкость сборки и ремонта; отсутствие заедания затвора в полностью закрытом положении.  1 - диски; 2 - уплотнительное кольцо; 3 - обойма; 4 - внутренний диск; 5 - грибок Рис. 6.з - Задвижка с составным клином Зато параллельные задвижки имеют существенные недостатки: большой расход энергии на закрывание и открывание, вызванный тем, что на всем пути движения привод преодолевает трение между уплотнительными поверхностями седел и затвора; значительный износ уплотнительных поверхностей. Однодисковые задвижки (шиберные) Однодисковая задвижка (рис. 7.з) состоит из литого корпуса 3 с патрубками 2. В корпус ввинчены два седла 5, изготовленных из легированной стали и застопоренных шпильками 6. Затвор (шибер) 1, выполненный в виде щита со скругленным концом, имеет в нижней части отверстие, равное диаметру прохода, которое при закрытии задвижки смещается вниз; проход перекрывается глухой частью шибера. Затвор связан со шпинделем 12, который приводится в движение маховиком. Сверху внутренняя полость задвижки ограничивается верхней крышкой 9, на которой закреплены стойка 15 и выходной элемент привода 14.  1 - шибер; 2 - патрубок; 3- корпус; 4 - узел крепления шпинделя и шибера; 5 - седло; 6 - шпилька; 7 - уплотнительное кольцо; 8 - прокладка; 9 - верхняя крышка; 10 - набивка сальника; 11 - нажимная планка; 12 - шпиндель; 13 - кожух; 14 - выходной элемент привода; 15 – стойка Рис. 7.з - Параллельная однодисковая задвижка Для герметизации прохода на седлах укреплены уплотняющие кольца 7. Шпиндель связан с шибером 1 при помощи узла крепления 4. Как и в обычных конструкциях задвижек с выдвижным шпинделем, верхний конец шпинделя защищен от загрязнения кожухом 13, имеющим указатель положения. Крышка в верхней части имеет сальник 10. Оригинальна конструкция шиберной задвижки Dezurik (рис. 8.з). Литой бесфланцевый корпус 4, снабженный ребрами жесткости 8, имеет небольшую массу и малую строительную длину. В отличие от задвижки, описанной выше, шибер 2 не имеет отверстия. Своим верхним концом он соединен со шпинделем 9. На шпинделе нарезана двухзаходная трапецеидальная резьба, что уменьшает износ и сокращает время, необходимое для открывания или закрывания задвижки. Ходовая гайка 10, изготавливаемая из антифрикционного материала, размещается в верхней части бугельной стойки 6. К ней жестко крепится маховик 11.  1 - седло; 2 - шибер; 3 - футеровка; 4 - корпус; 5 - сальник; 6 - бугельная стойка; 7 - направляющая и фиксатор шибера; 8 - ребро жесткости; 9 - шпиндель; 10 - ходовая гайка; 11 - маховик Рис. 8.з - Шиберная задвижка Dezurik Проточная часть задвижки футеруется нержавеющей сталью. К этой футеровке привариваются, а затем механически обрабатываются направляющие 7 шибера. В нижней части расположен фиксатор, который поджимает шибер к седлу 1. Поскольку сальник 5 уплотняет весь шибер по периферии, а не шпиндель, как обычно, кольца сальниковой набивки покрыты пластиком. Это снижает потери на трение шибера о набивку.  В закрытом положении шибер давлением среды прижимается к профилированному седлу 1. Такая несимметричность затвора требует установки задвижки на трубопроводе в строго определенном положении, в соответствии с направлением потока среды. В паз седла иногда помещают уплотнительные манжеты из различных эластичных материалов, например неопрена (для щелочных сред).Описанная конструкция задвижки очень компактна, занимает мало места в технологической линии, надежна в эксплуатации и несложна при ремонте и обслуживании. Однодисковые (шиберные) параллельные задвижки применяют тогда, когда не требуется высокой герметичности прохода. Жесткая конструкция затвора позволяет использовать их для довольно больших рабочих давлений и температур рабочей среды. Корпус задвижек достаточно простой конструкции. Однако эти задвижки имеют недостатки: трудность достижения полной герметизации прохода в закрытом положении; большая величина износа уплотняющих кромок; потребность в более тщательной сборке затвора; большой момент привода необходимый для перемещения затвора на всю длину хода. Шиберные задвижки достаточно легко обслуживаются и ремонтируются. Величину износа зачастую очень легко скомпенсировать при ремонте смещением (вывертыванием) седел (см. рис. 7.з). Шиберные задвижки выпускают как с выдвижными, так и с невыдвижными шпинделями. Двухдисковые параллельные задвижки Эти задвижки обеспечивают достаточно хорошее уплотнение в затворе в закрытом положении. Как и задвижки с составным клином, их применяют, когда требуется надежная герметизация. Двухдисковые параллельные задвижки имеют много преимуществ перед шиберными: почти полное отсутствие износа уплотнительных поверхностей дисков и седел корпуса; высокая степень герметизации прохода в закрытом положении; меньшее усилие (на маховике или приводе) при закрывании. Однако одновременно за счет усложнения конструкции затвора такие задвижки имеют и недостатки, ограничивающие их применение: нежесткая конструкция затвора; потребность в направляющих движения затвора, что усложняет конструкцию и технологию обработки корпусов. Обычно затвор в параллельных двухдисковых задвижках состоит из двух плоских дисков, между которыми закладывается разжимной элемент. Нижняя часть затвора в закрытом положении не может упереться в седло, поэтому находят новые конструктивные решения. Схема одной из наиболее распространенных конструкций затвора для задвижек с выдвижным шпинделем приведена на рис. 9-а.з. Затвор состоит из двух дисков 1, между которыми помещен разжимной элемент 2, имеющий форму грибка, узкая часть которого направлена вниз. В конце хода .затвора грибок 2 упирается в корпус 6, и диски 1 спрофилированной частью грибка прижимаются к седлам 5 корпуса, герметизируя проход. В момент открывания задвижки шпиндель 3 вытягивает диски из контакта с седлами, диски 1 разжимаются и грибок 2 опускается. При этом диски сходятся и дальнейшее движение осуществляется без трения между затворами и седлами. Если задвижка имеет невыдвижной шпиндель, то в качестве разжимающего элемента применяют систему, состоящую из двух грибков, симметрично расположенных относительно оси шпинделя (рис. III.9-б.з).  а б а - с выдвижным шпинделем: 1 - диск, 2 - грибок, 3 - шпиндель, 4 - уплотнительное кольцо, 5 - седло, 6 - корпус; б - с невыдвижным шпинделем: 1 - диск, 2 - грибок, 3 - ходовая гайка, 4 - шпиндель, 5 - уплотнительное кольцо, 6 - седло, 7 - корпус Рис. 9.з - Затвор двухдисковых параллельных задвижек Для равномерного распределения усилия уплотнения диски 1 изготовляют достаточно массивными, и при этом они могут смещаться на направляющих. ЗАДВИЖКИ С ЭЛАСТИЧНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ ЗАТВОРА Сложность изготовления задвижек с металлическими уплотнителыними поверхностями затворов, для которых требуется монтаж седел, притирка уплотнительных поверхностей затвора, обеспечение соосностей, высокая точность изготовления направляющих и т. п., заставляет иногда при низких температурах транспортируемых сред и невысоких рабочих давлениях применять более простую и экономичную конструкцию задвижек с уплотнительными поверхностями затвора, изготовленными из эластичного уплотняющего материала - резины, фторопласта и др. В таких задвижках, как правило, седел нет. В качестве уплотнения используют механически обработанные поверхности корпуса. Затвор (рис. 10.з) выполнен в виде двух дисков 2, подвешенных на резьбовой втулке 3. Диски облицованы эластичным материалом. Проход уплотняют по обработанным поверхностям корпуса 1. Проход герметизируют в закрытом положении нажатием клиновыми выступами (резьбовой втулки, которые вместе со втулкой смещаются вниз при вращении шпинделя 4. Уплотнение по периферии дисков в нижней их части обеспечивается за счет осевого усилия шпинделя.  1 - корпус; 2 - диск; 3 - резьбовая втулка; 4 - шпиндель; 5 - уплотнение Рис. 10.з - Задвижка с эластичным уплотнением прохода Иногда рабочую полость задвижек, работающих в агрессивных средах, покрывают слоем пластмасс, нанесенных распылением или футеровкой. При этом также получают достаточно надежную герметичность прохода. Конструкция затвора с эластичным уплотнением позволяет отказаться от притирки и чистовой обработки уплотнительных поверхностей корпуса и дисков, а также обеспечивает взаимозаменяемость затвора, что особенно важно при организации крупносерийного производства. Собранный затвор без каких-либо дополнительных операций можно установить в любом корпусе соответствующего прохода с гарантированной герметичностью. Это является важным преимуществом задвижек с эластичным уплотнением. Кроме того, задвижки такой конструкции имеют более низкую стоимость и могут работать в средах, содержащих абразивные частицы. Обслуживание задвижек также является достаточно простым: для ремонта достаточно заменить покрытия дисков. Однако долговечность затвора задвижек такого типа невысока. Эластичный материал при частых закрытиях изнашивается, при старении на его поверхности появляются трещины и изъязвления, особенно при высоких температурах транспортируемой среды. Поэтому для облегчения ремонта нередко в комплект поставки с задвижкой входят запасные либо диски (если уплотнительный материал нанесен распылением), либо сменные эластичные 'уплотнения. ЗАДВИЖКИ С ВЫДВИЖНЫМ И НЕВЫДВИЖНЫМ ШПИНДЕЛЕМ Размещение системы винт - гайка в задвижке в идеальном случае должно было бы обеспечивать одновременно компактность задвижки и легкий доступ к резьбовой паре для подачи смазки и проведения текущего ремонта без разборки. С точки зрения компактности предпочтительнее размещать ходовую гайку непосредственно на затворе. При этом шпиндель совершает только вращательное движение и поэтому задвижка имеет минимальную высоту, определяемую только ходом затвора и длиной сальника. Такая конструкция задвижек получила название «задвижки с невыдвижным шпинделем». Они достаточно широко распространены. Однако такое конструктивное решение имеет недостатки: резьбовая пара находится непосредственно под воздействием рабочей среды; ухудшается работа сальника; доступ для осмотра и ремонта системы винт - гайка затруднен. Работа резьбовой пары непосредственно в рабочей среде практически исключает применение задвижек с невыдвижным шпинделем как на агрессивных средах из-за опасности появления коррозии и связанным с ней разрушением или заеданием пары, так и на трубопроводах с высокой температурой рабочей среды вследствие того, что за счет неравномерного теплового расширения шпинделя и гайки возможно заедание резьбы. Все это существенно снижает надежность резьбовой пары, увеличивает ее износ, что в конечном счете приводит к уменьшению гарантированного срока службы задвижки. В свою очередь вращательное движение шпинделя увеличивает износ сальниковой набивки, что снижает надежность сальника, и поэтому в зависимости от диаметра шпинделя и скорости его вращения иногда следует применять специальные набивочные материалы. Размещение системы винт - гайка в рабочей среде в условиях эксплуатации также весьма невыгодно, так как для ремонта пары требуется перекрывать трубопровод, спускать рабочую среду и разбирать задвижки. Кроме того, из-за отсутствия возможности подать смазку непосредственно на трущиеся поверхности винтовой пары увеличиваются усилия, необходимые для перемещения затвора. Учитывая недостатки задвижек с невыдвижным шпинделем, стали применять конструкции, в которых ходовая гайка закреплена на стойке или непосредственно в приводе, т. е. вне рабочей полости корпуса. В этих конструкциях шпиндель совершает только поступательное движение и перемещается вместе с затвором, как бы «выдвигаясь» из задвижки. В задвижках с выдвижным шпинделем исключены недостатки, связанные с воздействием рабочей среды. Поступательное движение шпинделя обеспечивает наилучший режим работы сальникового уплотнительного устройства. Доступ для осмотра и ремонта резьбовой пары удобен. Такая конструкция задвижек позволяет заменять изношенную ходовую гайку, не демонтируя задвижку, а иногда и не останавливая процесс. Кроме того, предусмотрена возможность качественной смазки трущихся частей. Тем не менее, в конструкциях с выдвижным шпинделем имеются некоторые недостатки, например увеличение высоты задвижки (за счет выхода шпинделя). Кроме того, необходимость каким-либо способом защищать от загрязнения и коррозии выступающую резьбовую часть шпинделя, а также предохранять шпиндель от механических повреждений или ударов, которые могут разрушить резьбу. Помимо этого, при монтаже над задвижкой приходится предусматривать свободное место, что не очень удобно при ее установке на одном из пересекающихся трубопроводов. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ЗАДВИЖЕК ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ Каждый из описанных выше типов задвижек изготовляют в нескольких вариантах (исполнениях), учитывающих конкретные условия их эксплуатации. Существенным обстоятельством, влияющим на стоимость и конструкцию задвижки, является агрессивность рабочей среды по отношению к различным конструкционным материалам. В зависимости от этого корпусы, крышки и затворы задвижек изготовляют из чугуна, бронзы, углеродистой стали или специальных марок легированных (нержавеющих) сталей. При температурах до 100 °С и невысоких рабочих давлениях вместо литых из нержавеющих сталей корпусов целесообразно применять более дешевые чугунные, с футеровкой внутренних поверхностей корпуса различными марками резины или, пластмасс. В связи с этим широко применяют гуммированные задвижки, в которых соприкасающиеся с транспортируемой средой поверхности корпусов, крышек и затворов, отлитых из чугуна или углеродистых сталей, покрыты слоем специальной резины, предохраняющей основной материал от непосредственного контакта со средой. Некоторую сложность в условиях эксплуатации представляет ремонт поврежденных мест покрытия. Однако низкая стоимость и небольшие эксплуатационные расходы позволяют с успехом применять гуммированные задвижки на неответственных технологических линиях, на обводных линиях трубопроводов и т. д. При высоких рабочих давлениях и температурах агрессивной рабочей среды, а также для установки на ответственных участках схемы необходимо применять задвижки, изготовленные из легированных сталей специальных марок. Конструкции таких задвижек ничем, кроме марок материалов основных Деталей, не отличаются от описанных выше. Не менее существенным параметром является давление. Задвижки, предназначенные для работы при невысоких давлениях, обычно в целях экономии материала имеют более легкий корпус плоской формы, плохо выдерживающий внутреннее давление. Для увеличения прочности в подобных задвижках с большими диаметрами условных проходов зачастую корпус и затвор снабжают поперечными и продольными ребрами жесткости. Задвижки для невысоких давлений обычно изготовляют из чугуна или сварными. В задвижках, предназначенных для работы при более высоких давлениях рабочей среды, корпус имеет овальную форму, обеспечивающую более равномерное распределение напряжений по периметру поперечного сечения (а при больших давлениях - цилиндрическую). Такие задвижки изготовляют из стали. Одновременно при их конструировании учитывают значительную величину усилия, которое возникает за счет разности давлений до и после задвижки, это усилие воспринимается затвором и прижимает его к седлу. Таким образом, возникает дополнительное усилие, которое увеличивает удельное давление на уплотнительные поверхности и в конечном итоге воспринимается корпусом. Существует несколько эффективных способов снижения величины этого усилия; простейший из них - сужение диаметра задвижки в месте перекрытия потока рабочей среды (т. е. в проходе). Задвижки с суженным проходом, несмотря на увеличение гидравлического сопротивления, могут существенно снизить величину усилия, необходимого для перекрывания прохода, что уменьшает габаритные размеры привода. Однако способ сужения прохода наиболее эффективен в задвижках с небольшими и средними диаметрами условных проходов. В задвижках, предназначенных для перекрытия трубопроводов с высоким давлением рабочей среды, а также в крупногабаритных задвижках одного только сужения прохода явно недостаточно для того, чтобы существенно снизить усилие управления. При этом в целях уменьшения величины усилия, необходимого для открывания задвижек, между входной и выходной полостями предусматривается обводная линия, перекрываемая вентилями. В зависимости от перепада давлений до и после задвижки, а также от ее размеров таких вентилей может быть один или два. При открывании задвижки в первую очередь открывают вентиль, соединенный с линией высокого давления. Собственно говоря, именно этот вентиль обеспечивает герметичность обводной линии. Затем открывают второй вентиль. Он, как правило, негерметичен из-за высокого эрозионного износа. При открытых вентилях перепад давлений по обе стороны затвора уменьшается, что в значительной степени снижает усилие, необходимое для открывания задвижки. При перекрытии трубопровода сначала перекрывают проход задвижки, а затем вентили. В конструкциях задвижек, предназначенных для работы при высоких давлениях рабочей среды, как правило, применяют сменные седла, изготовляемые из легированных сталей, а также уплотнительные поверхности на затворе, полученные наплавкой или выполненные в виде сменных колец. Конструкция сальника задвижек также существенно зависит от давления и температуры рабочей среды. В задвижках, работающих при невысоких температурах (до 150 °С), уплотнительные кольца следует изготовлять из фторопласта, имеющего небольшой коэффициент трения по стали, слабое истирание и большой срок службы. Для более высоких температур среды применяют широко распространенную набивку из пропитанного графитом и сажей асбестового волокна. В некоторых конструкциях задвижек предусмотрено сливное устройство, которое предназначено для выпуска рабочей среды из внутренней полости задвижки при ее осмотре или ремонте. Его выполняют в зависимости от габаритных размеров задвижки и рабочего давления в виде пробок, люков, кранов или вентилей и располагают в нижней части корпуса. ВЫБОР ТИПА ЗАДВИЖЕК При выборе конструктивного типа задвижек следует учитывать: рабочую среду (жидкость, газ, эмульсии и др.); ее химический состав (агрессивность, наличие абразивных включений и т. д.); давление и температуру рабочей среды; обоснованные требования к герметичности затвора; диаметр трубопровода. Не рекомендуется применять задвижки для работы в кристаллизирующихся средах или средах, содержащих твердые частицы. Клиновые задвижки с цельным, клином предназначены в основном для герметичного перекрытия трубопроводов с большим рабочим давлением неагрессивной среды как жидкой (в том числе нефть и нефтепродукты), так и газообразной. При повышенных требованиях к герметичности в условиях эксплуатации требуется постоянно наблюдать за состоянием уплотнительных поверхностей. Клиновые задвижки с упругим клином применяют в основном для герметичного перекрывания трубопроводов с нефтяными и газовыми средами высокой температуры и большим рабочим давлением среды. Применять задвижки этого типа для работы в кристаллизующихся средах или в средах с механическими примесями не рекомендуется. Задвижки с составным клином рекомендуют в основном для трубопроводов со средним рабочим давлением среды как жидкой, так и газообразной, без твердых и абразивных включений. Температура рабочей среды устанавливается в зависимости от материалов уплотнительных поверхностей затвора. Параллельные задвижки предназначены для установки на трубопроводах в процессах, в которых не требуется достаточно герметичного перекрывания трубопровода при больших значениях рабочего давления. Среда может содержать небольшое количество механических примесей. Однодисковые задвижки (шиберные) применяют, как правило, для трубопроводов с высокой температурой и средней величиной давления рабочей среды, в которых требуется пропустить среду при неполном перекрывании трубопровода. При повышенных требованиях к герметичности перекрытия прохода наиболее приемлемая среда - некристаллизующиеся жидкости с достаточно большой вязкостью, например нефть, мазуты и др. Двухдисковые задвижки рекомендуют для герметичного перекрывания трубопроводов со средним давлением рабочей среды (как жидкой, так и газообразной), содержащей небольшое количество механических примесей. Температура среды зависит от материала уплотнительных поверхностей затвора. Задвижки с эластичным уплотнением затвора предназначены в основном для герметичного перекрывания трубопровода с низкой температурой и средним давлением рабочей среды как жидкой, так и газообразной. Максимальная температура среды ограничивается стойкостью эластичных материалов уплотнения затвора. Задвижки с гуммированным покрытием внутренней полости применяют для герметичного перекрывания трубопроводов с рабочими средами, имеющими повышенную агрессивность при невысоких рабочих температурах, а также содержащими абразивные включения. Задвижки с обводом (байпасом) используют в основном для трубопроводов с высокими давлениями рабочей среды. |