Шиберная задвижка: устройство, принцип работы, виды, применение

Шиберные задвижки — тип запорно-регулирующей арматуры, предназначенный для перекрытия или регулирования потока рабочей среды. Они оснащаются плоским запорным элементом, перемещающимся перпендикулярно потоку рабочей среды. Арматура отличается простой и надежной конструкцией, благодаря чему широко применяется в различных сферах промышленности, а также в бытовых системах.

Принцип работы и назначение шиберной задвижки

Принцип работы арматуры заключается в горизонтальном или вертикальном перемещении шибера (запорного элемента) перпендикулярно потоку среды. При полном перекрытии диаметра условного прохода трубы происходит полная остановка потока, при частичном — регулировка его интенсивности. Изделия обычно имеют полнопроходную конструкцию, что означает, что подача транспортируемого вещества возможна с любой стороны трубопровода.

Шиберные задвижки могут оснащаться механическим или автоматическим приводом:

• Для ручного открытия/закрытия используется вентиль или редуктор, который снижает усилие, необходимое для оператора.
• Электропривод позволяет осуществлять удаленное управление, что особенно полезно в автоматизированных системах.

В открытом положении затвор располагается в верхней или боковой полости корпуса задвижки, не препятствуя прохождению рабочей среды через проходное отверстие арматуры. Вращение управляющего механизма приводит в движение шток, который перемещает шибер вниз или вверх, изменяя пропускную способность изделия.

Арматура выпускается в различных модификациях и отличается:

• Минимальным гидравлическим сопротивлением, что позволяет снизить потери давления в системе.
• Универсальностью в использовании с различными типами рабочих сред.
• Простотой технического обслуживания благодаря доступности основных компонентов.

Шиберные задвижки могут применяться в различных трубопроводных системах, в климатических условиях У, ХЛ, УХЛ по ГОСТ 15150, в зависимости от материала, из которого изготовлена арматура. Эти запорные устройства комплектуют как наземные, так и подземные коммуникации, обеспечивая надежное управление потоками в различных инженерных системах.

Разновидности шиберных задвижек

Арматура имеет несколько модификаций, отличающихся конструктивными особенностями, материалами, условиями эксплуатации и т. п. По типу затвора разделяют шиберные задвижки клиновидные и ножевые.

Клиновидная арматура представляет собой особый тип запорно-регулирующей арматуры, где седла расположены под углом друг к другу и к корпусу. Клин, опускаясь между этими седлами, обеспечивает прочное герметизирование системы. Затворы в клиновидной арматуре могут быть следующих типов:

1. С жестким клином: Этот клин изготовлен из цельной пластины с переменной толщиной. Такой тип клина требует точной подгонки для обеспечения герметичности, склонен к быстрому засорению и может деформироваться под воздействием рабочей среды или механических напряжений.
2. С двухдисковым клином: Состоит из двух дисков, зафиксированных под определенным углом друг к другу. Этот тип отличается более сложной конструкцией, но при этом обеспечивает более простую подгонку и высокую герметичность, так как каждый диск может независимо прилегать к своему седлу.
3. С упругим клином: Здесь два диска соединены упругим образом, что позволяет им адаптироваться к изменениям угла между седлами. Этот тип клина выделяется своей стойкостью к перепадам температуры и давления, благодаря чему он хорошо подходит для эксплуатации в условиях, где эти параметры могут значительно варьироваться.

Шиберные клиновидные задвижки находят свое применение в системах, транспортирующих горячие среды, благодаря их способности выдерживать высокие температуры. Однако, они считаются нерентабельными в системах, где перемещаются среды, содержащие механические частицы. Это связано с тем, что частицы могут накапливаться в зазорах между клином и седлами, что приводит к ухудшению герметичности и увеличению износа компонентов арматуры.

Ножевые задвижки имеют два седла, расположенных поперек проходного сечения корпуса. Затвор представляет собой тонкую металлическую пластину, отсекающую поток наподобие ножа. Различают одноножевые и двухножевые модификации. Первые имеют один прочный нож, используются при прокладке бытовых трубопроводных систем.

Двухножевые модели представляют собой пару параллельных ножей, имеющих жесткое взаимное расположение. Они отличаются высокой герметичностью, применяются на промышленных предприятиях. По направлению движения шибера задвижки делятся на одно- и двухсторонние. Последние отличаются более высокими эксплуатационными характеристиками, шиберы герметизируются в отдельных седлах.

Виды шиберных задвижек по типу привода:

• Ручные, управляемые с помощью маховика или рукоятки. Такой способ управления применяется для трубопроводов небольшого диаметра с небольшим давлением в системе. Для снижения механических усилий при открытии/закрытии затвора задвижки могу оснащаться редуктором.
• С электроприводом. Такие устройства могут удаленно регулировать пропускную способность арматуры. Они устанавливаются на промышленные линии, технические трубопроводы большого диаметра. Недостаток — энергозависимость.
• С пневматическим приводом. В этом случае запорный механизм запускается с помощью газовой турбины, работающей по аналогии с насосом. Допускаются удаленную регулировку, ручное управление.

Шиберные задвижки могут монтироваться к трубопроводу с помощью фланцев (исполнение ГОСТ 33259), резьбовым, сварным или закладным методом.

Фланцы позволяют создавать разъемные соединения трубопровода, стягиваются с ответными деталями с помощью болтов или шпилек. Приварной метод гарантирует соединение с максимальной герметичностью, используется на ответственных трубопроводах.

Резьбовой метод для крепления шиберных задвижек используется редко и подразумевает монтаж с применением накидных гаек. Для монтажа дымовых шахт применяется закладной метод, при котором фиксация узла осуществляется цементацией.

Применение шиберных задвижек

Арматура используется для перекрытия потока рабочей среды в трубопроводах разного назначения. Клиновидные задвижки позволяют останавливать и регулировать поток, применяются в коммунальном хозяйстве для оснащения сетей водоснабжения, водоотведения, при создании трубопроводов, переносящих сточные, технические воды.

Описание ножевых задвижек и сфера их применения

Ножевые задвижки — это специфический тип запорной арматуры, предназначенный для работы с вязкими, сыпучими, загрязненными и волокнистыми средами. Их конструкция отличается от классических шиберных или клиновых задвижек, обеспечивая надежное перекрытие потока даже в сложных условиях.

Основные конструктивные особенности:

• Тонкий и острый затвор («нож»): Запорный элемент имеет форму заточенной пластины, что позволяет ему «разрезать» плотные и вязкие среды при закрытии.
• Компактный корпус: Задвижки имеют относительно небольшую строительную длину, что упрощает их монтаж.
• Одностороннее уплотнение: Чаще всего уплотнение осуществляется только с одной стороны, что позволяет затвору «прочищать» корпус от отложений при движении.
• Простая конструкция: Относительно простое устройство обеспечивает надежность и легкость в обслуживании.

Сферы применения ножевых задвижек:

Благодаря своим конструктивным особенностям, ножевые задвижки находят широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Нефтегазовая отрасль: Установка на трубопроводах, транспортирующих сырую нефть, нефтепродукты, шлам и другие вязкие среды.
• Горнодобывающая промышленность: Транспортировка руды, пульпы, шлама, сточных вод с твердыми включениями на предприятиях по переработке и обогащению полезных ископаемых.
• Целлюлозно-бумажная промышленность: Перекрытие потока целлюлозной массы, древесной щепы, сточных вод с волокнами.
• Химическая промышленность: Работа с агрессивными и вязкими химическими средами, суспензиями.
• Пищевая промышленность: Перекрытие потока сыпучих материалов (зерно, мука), вязких продуктов (сиропы, патока), пульпы.
• Очистные сооружения: Регулирование потока сточных вод, ила, осадка.
• Дымоходы и системы вентиляции: Перекрытие потока загрязненного воздуха, дымовых газов с твердыми частицами.
• Электроэнергетика: Регулирование потока жидкости в системах охлаждения, работа с шламом и золой.
• Сельское хозяйство: Транспортировка навоза, силоса, других вязких и сыпучих материалов.

Преимущества ножевых задвижек:

• Надежное перекрытие потока вязких и загрязненных сред: Благодаря острому затвору и одностороннему уплотнению.
• Компактность и простота монтажа.
• Простота обслуживания.
• Устойчивость к абразивному износу: Затвор изготавливается из материалов, устойчивых к истиранию.
• Возможность работы в широком диапазоне температур и давлений: В зависимости от материалов изготовления.

Ограничения:

• Не подходят для работы с чистыми жидкостями: Могут возникнуть проблемы с герметичностью.
• Ограниченная герметичность по сравнению с клиновыми задвижками: В основном предназначены для перекрытия потока, а не для обеспечения абсолютной герметичности.

В заключение:

Ножевые задвижки являются специализированным типом запорной арматуры, незаменимым при работе со сложными средами. Их конструкция и характеристики делают их оптимальным выбором для многих отраслей промышленности, где требуется надежное перекрытие потока вязких, сыпучих и загрязненных материалов.