Шаровые задвижки: сравнительная характеристика

19 Февраля 2016

Одними из самых распространенных типов трубопроводной арматуры считаются дисковые затворы и клиновые задвижки. Перед потребителем зачастую встает сложный вопрос, на каком именно оборудовании остановиться, что выбрать для крепления оборудования: затвор или задвижку. Чтобы разобраться в проблеме, следует определить основные различия названных изделий, характеристики их строения и эксплуатации.

Особенности поворотных затворов

Затворы применяются на трубопроводах в качестве запорных устройств, но предназначены они не только для перекрытия движения рабочей среды. Дисковые поворотные затворы используются и для регулирования: с их помощью можно изменять расход вещества в соответствии с необходимостью.

Наиболее часто данный тип запорной арматуры задействуется при больших диаметрах труб, в средах с малым давлением, а также при пониженных требованиях к герметичности. Определим следующие основные преимущества дисковых затворов:

компактные размеры;простота конструкции;удобство монтажа и ремонта.

Однако говоря о плюсах данного типа оборудования, будет правильно обратить внимание и на некоторые недостатки, присущие дисковым поворотным фланцевым затворам:

низкая герметичность;зачастую требуется установка редуктора;прочистка проходит с использованием механических приспособлений.

В моменты выбора именно эти свойства затворов становятся тем переломным пунктом, что заставляют покупателя отказаться от данного устройства.

Характеристики клиновых задвижек

Запирающим механизмом систем трубопровода также может стать фланцевая задвижка. Материал изготовления зависит от характеристик и особенностей рабочей среды, ее давления и других факторов. Как правило, применяются стальные или чугунные задвижки, в зависимости от состава сплава, они могут работать при давлении до 25 МПа и выдерживать температуру более 500°С.

Такое оборудование нашло широкое применение на энергетических объектах, нефтепроводах, в системах водо- и газоснабжения. В определенных ситуациях может даже не возникнуть выбора запорного устройства: задвижки могут быть единственным вариантом. За счет того, что они могут выдерживать до 8 баллов сейсмоактивности, то активно используются на объектах, на территории которых возможны землетрясения.

Говоря о достоинствах чугунной фланцевой задвижки, необходимо отметить следующие моменты:

высокая герметичность;длительный срок эксплуатации;работа при высоких показателях давления и температуры;небольшое гидравлическое сопротивление, необходимое при большой скорости движения потока рабочей среды.

Однако среди недостатков данного типа оборудования отмечают следующие факторы:

невозможность регулировки потока;долгое время открытия/закрытия;достаточная сложность ремонта;большой вес и размер устройства.

Что выбрать: затвор или задвижку?

Мы рассмотрели основные моменты работы обоих типов запорной арматуры, охватив наиболее заметные качества. Если же вы собираетесь купить затвор или клиновую задвижку, стоит помнить о том, что каждый отдельный случай использования оборудования требует индивидуального рассмотрения. На выбор должны влиять многочисленные факторы, в большей степени связанные с особенностями дальнейшей эксплуатации устройства.

Нельзя оставить без внимания тот факт, что в последнее время в строительной и промышленной сферах наблюдается популяризация дисковых фланцевых затворов. Сложно поспорить с тем, что по некоторым критериям они, несомненно, превосходят клиновые фланцевые задвижки. Как мы отметили ранее, к их преимуществам необходимо отнести скорость открытия, а также возможность плавной регуляции потока рабочей среды.

Сравнивая эти типы оборудования, невозможно не отметить и тот факт, что затворы характеризуются значительно меньшим весом.

При одном и том же диаметре вес и габариты устройств будут отличаться в несколько раз. Значительный вес задвижки при этом определенным образом сказывается на трубопроводе, создавая дополнительную нагрузку. Это также усложняет монтаж и демонтаж устройства, для которого необходимо грузоподъемное оборудование.

Однако несмотря на это, многие предприятия не спешат переходить на использование затворов. Основная причина – долговечность задвижки. Как правило, уплотнение задвижки более прочно, не изнашивается под воздействием температуры, не рассыхается от времени и воздействия рабочей среды.

Задвижки пока не могут быть вытеснены затворами с рынка запорной арматуры и по той причине, что гарантируют максимальную герметичность. Кроме того, дисковые затворы при некоторых типах рабочей среды вообще не могут быть использованы, поскольку они способны ухудшить гидравлические характеристики.

Шаровыезадвижки наиболее удобны для регулированияи контроля потока жидкости и обычноприменяются на трубопроводах маленькогодиаметра. За исключением композиционнойдисковой задвижки, шаровые задвижкиявляются основной моделью при условиях,требующих частого применения ирегулирования потока.

Рисунок. Шароваязадвижка.Посравнению с шиберной задвижкой, шароваязадвижка имеет короткий стержень,относительно небольшой износ и ее легчеремонтировать.Поскольку в жидкостичасто содержатся посторонние вещества,которые изнашивают задвижки, необходимотщательно прочищать трубопроводы дляпредотвращения повреждения задвижек.При производствешаровых задвижек для низкого и высокогодавления широко применяется бронза.Железный корпус задвижки бывает двухтипов – с тонкой стенкой и стенкой среднейтолщины.

Для особых условий работы могутисполь­зоваться несколько видовнержавеющей стали с содержанием никеля,титана и других сплавов.Тип жидкости истепень желаемого контроля определяютвыбор конструкции шаровой задвижки,которую нужно использовать. Шаровыезадвижки имеют три основных вида дисков:- обычный диск;- композиционныйдиск;- пробковый диск.Обычный дискявляется традиционным видом диска иконструкции седла и изготовляется изметаллического диска в форме шара скоротким конусом, который устанавливаетсяна Плоскую поверхность седла в корпусе.Шаровыезадвижки довольно дешевы в производствеи широко применяются для низкогодавления, когда не требуется регулированиепотока. Предпочтительно применять этизадвижки либо в полностью открытомположении, либо в полностью закрытом,поскольку короткий конусообразный дискможет серьезно подвергаться эрозии.Поверхности седла и диска легко сноваотшлифовать, если они не сильно повреждены.Задвижка скомпозиционным диском являетсямодифи­кацией шарового диска, но еевсе же нельзя использовать длярегулирования потока.Различные типыкомпозиционных дисков дают возможностьмногоцелевого применения этой задвижки.Плоскийдиск изготовляется из таких материалов,как синтетические материалы и асбест,что позволяет использовать его дляхолодной и горячей воды, пара, воздухаи нефтепродуктов.

Такую задвижку можнолегко и быстро отремонтировать итребуется меньше усилий для обеспеченияее герметичности и устойчивости. Мелкиечастицы постороннего вещества не будутповреждать ее, поскольку они будутвнедряться в относительно мягкий диск.Шароваязадвижка с пробковым диском являетсясамой лучшей из трех типов для регулированияпотока жидкости. Такой диск представляетиз себя длинную конусообразнуюметаллическую пробку, находящуюся вконусе с большой поверхностью седла.Эта поверхность не сильно подвергаетсявоздействию постороннего вещества иобеспечивает полный поток при полномоткрытии задвижки.

Конструкция этойзадвижки позволяет осуществлять легкуюи быструю замену седла или диска, еслипотребуется.Существуютразличные модификации стандартнойшаровой задвижки, но они не меняютрекомендаций к использованию трехосновных типов дисков.Неотъемлемой частью любого трубопровода является запорная арматура, с помощью которой можно регулировать давление транспортируемого потока, вплоть до его полного отключения. Многие производители имеют свои разработки, используемые в изготовлении таких деталей, но все они основаны на общепринятых схемах. В данной статье рассмотрен такой вид запорной арматуры, как шаровая задвижка, ее преимущества, недостатки и материал изготовления, а так же сравнение ее с другими кранами.

Содержание

Виды шаровых задвижекПреимущества и недостатки шаровых задвижекОтличие шаровых задвижек от других видов запорной арматуры

Виды шаровых задвижек

Шаровые задвижки, в зависимости от назначения и исполняемых функций, подразделяются на несколько видов:

По способу монтажа бывают краны сварные, фланцевые и на резьбовом соединении.

Каждый из них предназначен для разных целей, шаровые задвижки со сварным соединением имеют удлиненный с двух сторон корпус, это сделано для того, чтобы при сварке уязвимые элементы не прогорали от высокой температуры. Краны с резьбовой сборкой в отличии от сварных, являются обслуживаемыми и по истечению срока службы могут быть заменены. Наиболее простым в монтаже и обслуживании считается задвижка с фланцем, она имеет соответствующее магистральной трубе соединение, которое стыкуется болтами и герметизируется паронитовой или резиновой прокладкой.

Необходимо соблюдать правила монтажа изделия, например при сварке крана нельзя допускать попадания окалин на полированную сферу, иначе поверхость станет неровной и при повороте шар будет оставлять насечки на прокладке, что приведет к потере герметичности.По виду запорной арматуры доступны шаровые краны, с плавающей или фиксированной поворотной частью. Шар без опоры находится внутри специального полиэлитанового уплотнения, которое надежно фиксирует его и образует герметичный поворотный узел. Фиксированный с двух сторон шаровый элемент более надежен при эксплуатации, так как за счет опорных болтов способен выдерживать нагрузки внутренней среды.По способу изготовления и ремонта бывают литые не обслуживаемые и разборные изделия, с возможностью замены износившихся деталей.

Ремонтируемые краны стоят немного дороже остальных, они имеют верхнюю ревизионную крышку для разборки и диагностики внутренних элементов или полностью разбираются на несколько частей.Разделяются задвижки, в зависимости от типа управления, на механические, гидравлические и на задвижки с электроприводом. Поворот штурвала или лапки шара осуществляется в ручную, с помощью гидравлического пресса или дистанционно с использованием электрического двигателя, которые чаще всего встречаются на трубопроводах больших диаметров и в труднодоступных местах, где нет возможности выполнить операции по регулировке крана в ручную. Если размер сферы не позволяет выполнить поворот в один прием, на орган управления устанавливается редуктор с червячной передачей, который передает усилие на запорный механизм.По степени проходимости краны подразделяются на стандартные, полнопроходные и не полнопроходные.

Внутренний шар в стандартном варианте имеет сечение несколько меньше чем магистраль, поэтому объем потока среды составляет около 80-90 процентов. В полнопроходном шаровом кране, запорный элемент соответствует диаметру трубы, и транспортируемый поток не встречает никакого сопротивления. Для трубопроводов, в которых требуется заужение потока используются не полнопроходные шаровые заслонки.

Задвижки с шарообразным запорным элементом изготавливаются из различных сплавов металла, в зависимости от назначения.

В основном их применяют в системах водоснабжения, газовых магистралях, в трубопроводах для транспортировки химических производных. Шаровые краны устойчивы к воздействию высоких температур, поэтому пригодны для монтажа в системах отопления, на тепломагистралях и узлах снабжения теплом многоквартирных домов. Современные производители изготавливают запорную арматуру такой же длины, как и поджимные фланцевые задвижки с сальниковой набивкой, что делает возможным быструю замену устаревшего оборудования на новое без подгонки и стыковки труб.

Также, по количеству патрубков задвижки бывают многоходовые, трехходовые, проходные и угловые. Их конструкция не имеет особых различий, отличаются они количеством подключаемых веток трубопровода и способом управления потоком.

Работа задвижки осуществляется в несколько этапов.

При повороте рычага управления перпендикулярно магистрали непроходная часть шара перекрывает трубопровод, не давая при этом транспортируемому потоку продвигаться дальше. Герметичность обеспечивается уплотнительным кольцом, в котором находится шар. Если рычаг управления повернут вдоль трубопровода, то заслонка повернута отверстием по направлению движения и внутренняя среда беспрепятственно направляется по телу крана.

Стоит отметить, что для ограничения объема поступающей жидкости внутри трубы и регулировки давления подходит только шаровая задвижка с пробковым принципом работы, так как дисковый кран не сможет регулировать поток, а сферический затвор, открытый на половину, быстро изнашивается. Пробковый ограничитель состоит из двух запорных элементов, с отдельным рычагом управления для каждого из них. Один элемент при повороте обеспечивает заужение диаметра крана и ограничивает поступление жидкости, второй имеет сферическую форму и полностью перекрывает поток транспортируемой среды.

Преимущества и недостатки шаровых задвижек

В сравнении с аналогичными изделиями, шаровые задвижки имеют множество преимуществ:

Небольшие габариты, по сравнению с прижимными или клиновидными заслонками.Широкий выбор способов монтажа в зависимости от технических условий.Внутренние элементы кранов изготовлены из нержавеющего металла, что продлевает срок эксплуатации изделия.После выполнения монтажа дальнейшее обслуживание заслонки не требуется, все прокладки находятся внутри корпуса и менять сальниковые набивки не нужно.В сравнении с прижимными задвижками, вес шаровых задвижек меньше, что облегчает общую конструкцию.Простота в управлении. Благодаря особенности шара запирание происходит при вращении рычага на 90 градусов, что гораздо удобнее и быстрее чем при использовании поворотного колеса.Если задвижка выполнена из сборного корпуса, в случае выхода из строя внутреннего элемента, его можно заменить не снимая крана с магистрали.Возможность монтажа в вертикальном или горизонтальном положении с размещением органа управления сверху или сбоку.

Но наряду с преимуществами, у шаровых затворов есть и несколько недостатков:

В процессе эксплуатации, частицы песка и грязи попадают на неметаллические детали и уплотнения, подвергая их износу и деформации, что в результате приводит к не плотному перекрытию потока. Заменить такой элемент не возможно, придется менять запорную арматуру полностью.При редком использовании, когда кран долгое время находится в открытом положении, происходит «залипание» металлического шара и при повороте можно сорвать рычаг управления.Регулировка объема и давления потока возможно только одним видом шаровых кранов, остальные типы запорной арматуры от не полного открытия быстро выходят из строя.Шаровые краны без упорных шпилек от частого использования могут отломиться от верхней лапки и прибор придется заменить.Стоимость сферических изделий немного выше сравниваемых аналогов.

Отличие шаровых задвижек от других видов запорной арматуры

Краны, внутренняя часть которых выполнена в виде сферы, отличаются от шланговых, выдвижных или клиновидных изделий своей конструкцией. В задвижках с шланговым затвором, движение происходит внутри резонового тоннеля, который для закрытия необходимо пережать, что не совсем практично, так как при воздействии излишнего давления шланг может лопнуть.

В шаровом кране проходная арматура металлическая, она не боится скачков давления и температуры.От выдвижного и клиновидного механизма, шаровый отличается положением поворотной части. У первых он расположен выше тела затвора, что увеличивает строительный размер, а у сферического устройства вся замковая часть находится внутри самого крана.Хотя многие производители стараются изготавливать запорную арматуру того же строительного размера, как и аналоги, высота прижимного крана, в связи с особенностью конструкции немного больше, что сказывается при стесненных условиях монтажа. Также, вес шаровой заслонки намного меньше, а следовательно нагрузка на трубопровод будет невысокой.В случае, когда требуется экстренное запирание трубопровода, при аварии и проведении ремонтных работ, выполнить указанные действия будет легче и быстрее рычагом шаровой заслонки, так как ход механизма составляет всего 90 градусов.

Все уплотнения сферического прибора выполнены из резины или полиэлитана, а в аналогичных изделиях с прижимным механизмом герметичность обеспечивается сальниковой набивкой, которую, для нормального функционирования узла нужно периодически ревизировать и при изнашивании менять на новую.Таким образом, можно сделать вывод, что шаровая задвижка во многом превосходит по качеству и простоте обслуживания аналогичные детали с иными механизмами запирания. Технологии изготовления и проектирования таких изделий постоянно совершенствуются и улучшаются, меняются используемые материалы и улучшающие функции запорной арматуры.Непосредственный обыватель каждый вентиль, присутствующий на трубе, именует краном.Каждому профессионалу известно, что наиболее распространенной трубопроводной арматурой является запорная задвижка. Ее можно встретить в бытовой системе и на магистральной трубе.

Кроме того, они отличаются друг от друга размерами и могут достигать в высоту человеческого роста.Задвижка является запорной арматурой, где ее ключевая функция – перекрыть поток, а не отвечать за его регулирование. Данный элемент может находиться как в закрытом, так и открытом положении. Конечно, доступно и промежуточное положение, но это не ее функциональное предназначение, и такое действие считается неправильной эксплуатацией.

Особенности запорной арматуры

Арматура этого вида предназначена для того, чтобы прекращать или регулировать подачу воды по трубопроводу.

Как правило, данный элемент состоит из крышки и корпуса, который с каждой стороны соединяется с трубами. В самой конструкции также предполагаются особые уплотнительные трубки, именуемые седлами – затвор начинает к ним прижиматься, когда арматура находится в закрытом положении. Для управления предполагается шток или шпиндель, соединенный с элементами управления.

Все задвижки друг от друга отличаются типом затвора, поэтому бывают:

параллельными;клиновыми.

Параллельные бывают одно- и двухдисковыми.

Если речь идет о затворах трубопроводной арматуры, то под словом диск понимается составная часть запирающего элемента, имеющего вид круга. Главное преимущество запорных задвижек — их легко производить и ими легко пользоваться. Функция регулирования доступна за счет установленного V-образного седла.

Если сравнивать с клиновой арматурой, у параллельных никогда не заедает затвор в положении «закрыто», даже если на арматуру действует довольно высокая температура. В связи с этим, если предполагается эксплуатация на высоких температурах, лучше отдать предпочтение параллельной задвижке.

Помимо этого, такой вид арматуры отличается малым гидравлическим сопротивлением. Это преимущество играет большую роль, если в трубопроводе рабочая среда перемещается на высоких скоростях. Двухдисковые элементы имеют лучшую герметичность, нежели однодисковые.

Клиновая запорная задвижка считается наиболее распространенным конструктивным вариантом задвижек. Название исходит из того, что затвор изделия оборудован подвижным элементом, выполненным в форме клина и два седла, которые остаются неподвижными.

Клиновые задвижки имеют следующие положительные качества:

даже если проход полностью открыт, они характерны малым гидравлическим сопротивлением;имеют относительно не сложную конструкцию, что делает их надежными и простыми в обслуживании;рабочая среда может перемещаться в любых направлениях;немало производителей изготавливают самые разнообразные запорные задвижки, что позволяет пользователю выбрать оптимальную модель, в зависимости от требуемых эксплуатационных характеристик;клиновая задвижка – универсальный элемент, способный применяется при разных температурных значениях и любом давлении;отличается небольшой строительной длиной.

Как работает клиновая задвижка

В любой запорной задвижке седло выполняет роль отверстия, необходимого для прохождения рабочей среды. Затвор клина может подниматься и опускаться. Если поднять клин, то седла, расположенные с каждой стороны переходят в открытое положение, пропуская рабочую среду.

При опускании клина седла начинают перекрываться, ограничивая доступ к движению жидкости.

Затвор поднимается следующим образом: он накручивается на шпиндель – резьбовой элемент. В процессе вращения за ним увлекается и сам клин. Для передачи вращательного момента можно пользоваться ручкой или приводом.

Особенности работы параллельной задвижки

Что касается устройства этого элемента, то оно кардинально отличается, по сравнению с клиновой запорной арматурой. Запорным устройством в этом случае выступают один или два диска. Когда конструкция предусматривает два диска, между ними располагается пружина или кран распорного типа.

Такие задвижки хороши тем, что они никогда не заклинивают, поэтому их широко используют для транспортировки жидкости высокой температуры.

Отличаются параллельные задвижки друг от друга видом шпинделя, который бывает:

выдвижным.

Если задвижка закрывается или открывается, то поток перекрывается таким образом, чтобы резьба оказалась за трубопроводом. Чаще всего задвижки этого вида выполняются с внушительными габаритами. Описываемые шпиндели зачастую применяются в тех областях, где требуется транспортировка различных агрессивных веществ.

При этом сам шпиндель не будет портиться из-за коррозии;неподвижным. Такой диск характерен лишь вращательным движением, без перемещений вверх. Резьба шпинделя находится в самом трубопроводе, поэтому на нее оказывается воздействие рабочей среды.

Из каких материалов изготавливаются параллельные задвижки

Конструкция запорной арматуры – не единственный параметр, по которому она отличается. Немалое значение также играет тот факт, из какого материала был произведен корпус арматуры.

На данный момент есть два главных сегмента – запорные задвижки из стали и чугуна. Могут также быть использованы сплавы с содержанием титана и цветных металлов, но это достаточно редкое явление. Самым распространенным вариантом считается чугунная задвижка, которая характерна своей прочностью и функциональностью.

Что касается стальных запорных элементов, они более стойкие к высоким температурам и агрессивным средам. Наиболее «нежной» считается арматура из цветного металла, которая способна работать со средой, не превышающей по температуре +200 градусов.

Важный параметр любой запорной задвижки – ее уплотнение, что характеризуется герметичностью. Чтобы уплотнить максимально эффективно, применяются кольца из латуни, которые вальцуются запрессовкой или горячей посадкой. Благодаря этим кольцам задвижки могут эксплуатироваться в более высоком температурном режиме.

Уплотнитель, в свою очередь, может быть «усилен» металлическими наплавками или мягкими эластичными материалами. Седла и диски покрываются стеллитом – литой сплав, в основе которого лежит кобальт. Несмотря на низкий коэффициент трения, стеллит имеет высокую твердость и стойкость к коррозии.

Если предполагаются тяжелые условия эксплуатации, применяется карбид вольфрама. При рассмотрении показателя твердости данного материала, его можно смело сравнивать с алмазом. Кроме того, он характерен высокой стойкостью к износам.

Из чего изготавливается клиновая запорная задвижка

Для производства этого устройства применяется метод литья или сварки. В случае с первым методом, таким образом изготавливаются стальные и титановые задвижки.

Технология производства не представляет собой ничего сложного и выглядит следующим образом.

В первую очередь на конвейер подаются листы стали, с поверхности которых удаляется вся ржавчина и окалина. Следующий этап – штамповка, что происходит на специально предназначенном для этих целей станке. Имеющиеся заготовки подвергают сварке друг с другом, для чего качественно проваривается каждый участок.

Источники:

• aquaboiler.ru
• studfiles.net
• oborudovanie1.ru
• trubadelo.ru