Клиновой задвижкой называется трубопроводная арматура, имеющая запорный орган, выполненный клиновидной формы и перекрывающий движущуюся рабочую среду, перемещаясь перпендикулярно ей. Запорная арматура этого типа предназначается для полного перекрытия потока и имеет две рабочие позиции: целиком закрытая и целиком открытая.
Конструкция клиновых задвижек
Все клиновые задвижки конструктивно состоят из следующих основных элементов:
- Корпус;
- Запирающий узел;
- Механизм управления.
Для изготовления корпусов клиновых задвижек используется чугун или углеродистая сталь. У некоторых моделей они выпускаются из нержавеющей стали или сплавов цветных металлов. Наиболее распространенными являются клиновые задвижки с корпусами, отлитыми из серого или высокопрочного чугуна. Такая запорная арматура используется на трубопроводах больших диаметров и при высоких значениях температуры и давления.
Крепление корпусов клиновых задвижек к трубопроводам производится с помощью следующих типов соединений:
- Фланцевого;
- Муфтового;
- Приварного.
Наиболее удобными считаются фланцевое и муфтовое соединения, поскольку они обеспечивают простоту и высокую скорость монтажа и демонтажа этого вида запорной арматуры. Преимуществом приварного соединения является его высокая надежность.
Запорные узлы клиновых задвижек выполнятся в виде:
- Жесткого клиновидного затвора;
- Двухдискового затвора;
- Упругого затвора.
Жесткий клиновидный затвор устанавливается в крупногабаритные клиновые задвижки, используемые для установки в трубопроводах высокого давления. Они обеспечивают максимальную степень герметичности перекрытия потока рабочей среды.
Двухдисковые затворы состоят из двух запорных элементов, расположенных друг по отношению к другу V-образно и соединенных в нижней части стяжкой. Преимущество такой конструкции заключается в том, что она дает возможность обрабатывать седло корпуса с меньшей точностью и благодаря этому сокращать расходы на производство арматуры.
В упругом затворе в нижней части составного V-образного запорного клина располагается упругий элемент. В закрытом положении он раздвигает компоненты клина, что повышает герметичность перекрытия рабочей среды.
Клинья изготавливаются из стали или чугуна. Их уплотнительные части могут обрезиниваться, покрываться сплошными фторопластовыми покрытиями или запрессованными в металл фторопластовыми кольцами.
Узлы управления клиновыми задвижками состоят из соединенных с затворами штоков, а также передающих на них вращательный момент маховиков. Конструктивно они выполняются или с выдвижными, или с невыдвижными штоками. Первые демонстрируют повышенную надежность и поэтому используются в клиновых задвижках, используемых в промышленных трубопроводах и трубороводах нефтегазовой отрасли. Крутящий момент, необходимый для закрытия или открытия клиновой задвижки, транслируется или вручную, или с помощью электрических, пневматических приводов.
Принцип работы клиновых задвижек
Во всех клиновых задвижках поток рабочей среды проходит через отверстие, расположенное в седле. Если клин находится в поднятом положении, отверстие полностью открыто, и газ или жидкость свободно проходят через него. Если клин находится в опущенном положении (то есть в положении «закрыто»), то отверстие перекрывается, и прохождение рабочей среды через него прекращается. Поднятие и опускание запорного элемента производится с помощью шпинделя, имеющего резьбу. При вращении он перемещается или вверх, или вниз, увлекая за собой запорный элемент.
Преимущества и недостатки клиновых задвижек
По сравнению с другими типами запорной трубопроводной арматуры клиновые задвижки отличаются несколькими существенными преимуществами. Главное из них состоит в том, что в открытом положении они оказывают минимальное (практически нулевое) сопротивление потоку рабочей среды. Значительным достоинством этой запорной трубопроводной арматуры является и то, что она имеет малую строительную длину. Кроме того, конструкция клиновых задвижек отличается простотой.
К недостаткам этого типа запорной трубопроводной арматуры эксперты относят ее относительно большую строительную высоту. Еще одним минусом считается необходимость приложения для закрытия или открытия клиновой задвижки немалого усилия.
Сфера применения клиновых задвижек
Современные клиновые задвижки активно применяются в трубопроводах, по которым транспортируется холодная и горячая вода, водяной пар, нефть, продукты переработки нефти, природный газ. Запорная арматура этого типа может также использоваться в системах канализации.