Задвижка ─ тип трубопроводной арматуры. Параллельные задвижки наряду с клиновыми, шиберными, шланговыми ─ один из его конструктивных вариантов. Первую часть своего названия параллельная задвижка получила благодаря параллельному расположению уплотнительных поверхностей элементов затвора. В этом заключается отличие параллельных задвижек от клиновых, у которых уплотнительные поверхности находятся под углом друг к другу.
Задвижки однодисковые и двухдисковые
В зависимости от количества дисков параллельные задвижки бывают однодисковыми и двухдисковыми.
Применительно к затворам трубопроводной арматуры диском называют составную часть запирающего элемента в виде круга, толщина которого существенно меньше его диаметра. Вместо термина «диск» еще используют слово «тарелка».
В двухдисковых параллельных задвижках каждый из входящих в конструкцию запирающего элемента дисков в закрытом положении прижимается к своей уплотнительной поверхности в корпусе задвижки с помощью специального устройства, например, вспомогательного клина или пружины, либо под воздействием рабочей среды.
Параллельные задвижки отличают относительная простота изготовления и эксплуатации (обслуживания, ремонта). «Относительная» - потому что надо одновременно обеспечить свободу движения дисков, достаточную для того, чтобы они могли занять правильное положение, и точный контакт уплотнительных поверхностей дисков и седел, в т. ч. при разных положениях задвижки и с учетом теплового расширения.
При изготовлении и ремонте параллельных задвижек максимально точного прилегания уплотнительных колец дисков к кольцам корпуса добиваются с помощью технологической операции притирки.
Для обеспечения функции регулирования на выходе задвижки может устанавливаться V-образное седло.
В отличие от клиновых задвижек у параллельных не наблюдается заедания затвора в положении «закрыто» даже в случае значительных тепловых нагрузок. Поэтому при высоких температурах рабочей среды более целесообразно ставить параллельные задвижки, нежели клиновые.
Достоинством параллельных задвижек является малое гидравлическое сопротивление. Это качество особенно ценно при их эксплуатации на трубопроводах, в которых поток рабочей среды перемещается с большой скоростью. Параллельная однодисковая задвижка может использоваться при значительном рабочем давлении. Задвижка параллельная двухдисковая обладает большей герметичностью, чем однодисковая.
Особенности конструкции параллельных двухдисковых задвижек
Основные детали параллельной задвижки: корпус, крышка, диск (диски), шпиндель, резьбовая втулка, распорное устройство для дисков, сальник.
По принципу действия, т. е. по тому, каким образом осуществляется прижатие дисков к уплотнительной поверхности, можно выделить несколько типов параллельных задвижек ─ самоуплотняющиеся, распорные, задвижки с механическим управлением дисками (рычажным или винтовым прижимом).
В самоуплотняющихся параллельных задвижках уплотнение происходит за счет давления среды на диск. Это техническое решение, применяемое и сегодня, было предложено в 1886 году Джозефом Хопкинсом.
При использовании самоуплотняющихся параллельных задвижек следует учитывать, что, если давление рабочей среды опустится ниже определенной величины, трудно будет добиться необходимого уровня герметичности. Кроме того, при таком способе обеспечения герметичности наблюдается повышенный износ уплотнительных поверхностей.
Эффективное конструктивное решение, направленное на увеличение герметичности параллельных двухдисковых задвижек, ─ использование распорного клина (одного или нескольких). Распорные клинья считаются более эффективным конструктивным решением, чем специальные распорные пружины. Именно параллельные задвижки с распорными клиньями получили наиболее широкое распространение. Но поскольку их не самая сильная сторона ─ достаточно быстрое изнашивание уплотняющих поверхностей, такие задвижки лучше устанавливать в трубопроводных системах, в которых отсутствует необходимость частого их открывания и закрывания.
Механический прижим можно осуществлять с помощью винтового или рычажного механизма. Такой вариант заметно снижает износ уплотнительных поверхностей, поскольку процесс их прилегания друг к другу не предполагает взаимного трения. Например, при транспортировке перегретого пара необходимую герметичность параллельной задвижки наилучшим образом удается обеспечить именно таким способом.
Задвижки бывают полнопроходными (размер прохода равен или почти равен сечению патрубков) и неполнопроходными (с суженым проходом).
Как и другие задвижки, параллельные могут изготавливаться с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Задвижка параллельная с выдвижным шпинделем имеет несколько увеличенные по сравнению с задвижкой с невыдвижным шпинделем габариты и массу, зато ее удобнее обслуживать, а резьба шпинделя и ходовой гайки не подвержены воздействию рабочей среды. Задвижка параллельная с невыдвижным шпинделем имеет свои преимущества ─ меньшие массу и габариты.
Чугунные параллельные задвижки могут монтироваться к трубопроводам только с помощью фланцевого присоединения. Задвижки чугунные параллельные фланцевые легко и быстро устанавливаются, при этом соединение получается герметичным и надежным при условии его периодической ревизии и подтягивания резьбовых соединений. У параллельных задвижек, корпус которых выполнен из стали или сплавов цветных металлов, выбор вариантов присоединения шире. Помимо фланцевого ─ это еще присоединения под приварку и муфтовое. И все же, стальная задвижка параллельная фланцевая─ наиболее широко встречающийся вариант.
Параллельные задвижки с номинальным диаметром DN50, 80, 100, 125 мм, как правило, управляются ручным приводом. Параллельные задвижки с DN от 150 мм и выше выполняются как с ручным, так и с электрическим приводом.
Материалы для изготовления параллельных задвижек
Основанием для разделения на разные модификации является не только устройство параллельной задвижки, в частности, конструкция запорного элемента, большое значение имеет материал, из которого сделан корпус задвижки. Можно говорить о двух основных сегментах: задвижки чугунные и стальные. Реже используются сплавы, содержащие титан и цветные металлы. Наиболее распространенный и востребованный вариант ─ отливаемая из чугуна задвижка параллельная чугунная, достаточно прочная и функциональная. Из чугуна выполняют не только корпус, но и крышку, диск, сальник.
Стальные задвижки лучше противостоят воздействию агрессивных сред и высоких температур. Впрочем, и низких тоже. Температурный диапазон, в котором работают стальные задвижки, составляет от минус 60 до более чем 500 градусов Цельсия со знаком плюс. У чугунных задвижек цифры более скромные; они функционируют при температурах рабочей среды от минус 15 до плюс 300 OC. Самые «нежные» задвижки из цветных металлов ─ они могут работать при температуре рабочей среды, не превышающей 200 OC.
Большое значение имеет уплотнение, конструкция и свойства которого определяют герметичность задвижки. Для более эффективного уплотнения используют латунные (бронзовые) кольца, которые завальцовывают посредством запрессовки или горячей посадки в корпус задвижки и диски. Наличие таких колец существенно повышает температурный диапазон применения задвижек. Если без них допустимая максимальная температура рабочей среды обычно не превышает 100 OC, то та же задвижка, но уже с латунными кольцами, может «работать» с рабочей средой куда более «горячей». Например, задвижка параллельная 30ч6бр, имеющая латунные уплотнительные кольца, может использоваться при температуре рабочей среды выше 200 OC, что позволяет применять ее для горячей воды и пара.
Для «усиления» уплотнения применяют металлические наплавки или мягкие эластичные материалы. Поверхность седел и дисков покрывают стеллитом ─ литым сплавом на основе кобальта, либо его эквивалентами. Обладая низким коэффициентом трения, стеллит отличается высокой твердостью и коррозионной стойкостью. Для тяжелых условий эксплуатации применяют карбид вольфрама ─ сплав вольфрама и углерода. Твердость этого материала приближается к твердости алмаза, еще одно его свойство ─ высокая износостойкость.
Функцию сальниковой набивки может выполнять пропитанный графитовой смазкой асбестовый шнур, используются сальниковые уплотнения из ТРГ (терморасширенного графита). Уплотнение между корпусом и крышкой обычно выполняют из паронита.
Применение параллельных задвижек
Параллельные задвижки устанавливают на трубопроводы диаметром от 50 мм, служащие для перемещения различных сред, в т.ч. содержащих небольшое количество механических примесей, ─ нефти, нефтепродуктов, масел, воды, пара, природного и топливного газа, продуктов пищевой промышленности, стоков. При улучшенном уплотнении параллельных задвижек их можно применять для бензольных углеводородов, фенолятов, растворов щелочей, каменноугольного масла, смол и т. д. В трубопроводных системах, перемещающих воду и пар, задвижка параллельная двухдисковая с выдвижным шпинделем, выполняя функции запорной арматуры, одновременно может быть использована для регулирования количества подаваемой воды.
Из истории параллельных задвижек
Параллельные задвижки, как и клиновые, появились в важнейший для становления трубопроводной арматуры период ─ в XIX столетии.
Параллельные двухдисковые задвижки, и сегодня остающиеся чрезвычайно популярными, промышленность выпускает уже почти полтора столетия. Второе название параллельных двухдисковых задвижек с распорным клином ─ задвижки Лудло. Они получили свое название, как это часто бывает в технике, от имени производившей их компании Ludlow Valve Manufacturing Company, которая была основана еще в 1861 году в США инженером Генри Лудло (HenryLudlow).
В России задвижки Лудло (параллельные двухдисковые задвижки с распорным клином) с конца XIX столетия производил чугуномеднолитейный завод в Санкт-Петербурге, которым с 1887 года владел прусский поданный Рихард Людвиг Лагензипен. В каталоге акционерного общества «Лангензипен и КO» они носили название «клапаны Лудло». Более ста лет назад, в 1912 году, выпуск параллельных задвижек наладил расположенный в Ставропольском крае Георгиевский чугунолитейный завод. Параллельные задвижки отличаются надежностью и длительным сроком службы. Известны случаи, когда он приближался к ста годам.
Сегодня параллельные задвижки продолжают пользоваться спросом у потребителей и, несмотря на длительный, измеряемый не одним столетием стаж работы, вызывать интерес у инженеров, предлагающих новые конструктивные решения, направленные на совершенствование их конструкции и совершенствование эксплуатационных параметров.
