Засувки сталеві

Засувки. Загальні відомості

Серед всієї трубопровідної арматури засувки досить широко застосовуються для трубопроводів від Ду - 50 мм до Ду - 2000 мм. На трубопроводах Ду <50 мм Ду> 2000 мм застосовуються обмежено. Засувки мають менший, порівняно з вентилями, коефіцієнтом гідравлічного опору: ζ - 0,08-0,2 (у вентилів ζ - 3-5 і більше). Ці параметри роблять засувку привабливою для застосування на трубопроводах великого діаметру і на трубопроводах, по яких транспортується робоче середовище з великою швидкістю. Крім того конструктивно засувки прості у виготовленні. В основному застосовуються у водних господарствах, в системах комунального водопостачання та опалення, в системах каналізації, в газових господарствах, на електростанціях, на підприємствах нафтопереробної промисловості і т. п., Особливо це стосується засувок з великим Ду. Але засувки мають досить високі параметри по висоті, що не дуже зручно в умовах обмеженого простору. У таких випадках, з метою економії простору, доцільно застосовувати вентилі як запірний пристрій на трубопроводах Ду <200 мм, або якщо відкриття арматури проводиться рідко.

За конструкцією, способом монтажу, сферами застосування засувки дуже різноманітні.

В основній своїй масі засувки випускаються з повним проходом. Але деякі моделі випускаються з звуженим проходом (розтрубні), причому звуження буває симетричним і несиметричним. Такі засувки мають вищий коефіцієнт гідравлічного опору, ніж повнопрохідні моделі, і застосовуються у випадках, коли є необхідність зменшити зусилля для управління арматурою, з метою економії простору при монтажі, з метою зменшити навантаження на трубопровід.

На вибір конкретної моделі засувки впливає конструкція шпинделя, висувний або невисувний. У першому випадку нарізь шпинделя і ходова гайка розташовані всередині корпусу і занурені в робоче середовище. У другому випадку вони винесені за межі робочої зони і не контактують з робочим середовищем. Засувки з невисувним шпинделем мають низку обмежень по застосовності, випускаються в значно меншій кількості. Це пов`язано з тим, що нормальна тривала робота нарізної пари шпиндель - ходова гайка може відбуватися тільки в чистому, без твердих і абразивних домішок, робочому середовищі. Крім того в таких моделях ревізія, ремонт і контроль над станом нарізної пари утруднений. Застосовуються такі засувки у випадку, коли робочим середовищем є: холодна або гаряча чиста вода, природний газ, нафтопродукти, оливи, аналогічні неагресивні середовища. За рахунок того, що шпиндель не висувається, такі моделі засувок по висоті мають менші габарити, що робить їх особливо привабливими для монтажу в колодязях і підземних комунікаціях, як фонтанних нафтових засувок. У випадку, коли транспортуються робочі середовища корозійні, (розчини лугів і кислот, соляні розчини), агресивні, на трубопроводах, що транспортують пар, і в інших відповідальних випадках засувки з висувним шпинделем застосовувати краще.

Далі засувки діляться на паралельні і клинові по розташуванню в корпусі ущільнюючих кілець - паралельно або під кутом. Моделі з паралельно розташованими кільцями ущільнювачів можуть бути дводисковими з клиновим розпором або однодисковими з плоским диском (рідше застосовується). У свою чергу клинові засувки діляться на засувки з клином цільним і з клином, що утворюється розташованими під кутом, двома дисками (клинові дводискові). Цілісний клин при закриванні точно опускається, створюючи надійне і жорстке замикання, але у разі коливання температур робочого середовища, веде до загрози заклинювання і неможливості відкрити засувку. У двоскладовому клині загроза заклинювання, звичайно ж, значно нижче, але він поступається за надійністю перекривання робочого потоку. Ідеальним є поєднання достоїнств обох конструкцій. Тому ведуться розробки по створенню засувки з цільним пружним клином.

Як матеріал при виготовленні засувок застосовуються: чавун, вуглецеві і нержавіючі сталі, кольорові метали і сплави, полімерні матеріали (для агресивних середовищ). Корпус може бути литим і звареним. Зварні засувки виготовляються великих діаметрів на трубопроводи з низьким робочим тиском, або невеликих діаметрів для водопроводів. Корпус засувки в поперечному розрізі може бути прямокутним або мати форму овалу або кола. Поперечний перетин корпусу засувки і кришки може мати вигляд прямокутника, овалу або кола.

Найбільш оптимальною для сприйняття внутрішнього тиску є форма корпусу у вигляді циліндра. Плоскі і овальні корпуси і кришки засувок, під дією внутрішнього тиску, випинається, наближаючись до оптимальної форми. Тому така форма корпусу застосовується до засувок, працюючим під не великим тиском. Умовно для тисків до Ру 4 кгс / см2 може застосовуватися арматура з плоским корпусом; до Ру - 10 кгс / см2 - овальний корпус, матеріал - чавун; до Ру - 16 кгс / см2 - овальний корпус, матеріал корпусу - сталь (у вітчизняних моделях); при великих тисках корпус з круглим перетином.

Для зменшення впливу внутрішнього тиску на стінки плоских і овальних корпусів засувок і для надання додаткової жорсткості корпусів і кришок вони забезпечуються ребрами жорсткості, які можуть розташовуватися всередині корпусу або зовні. Корпуси та кришки з круглим перетином немає необхідності зміцнювати ребрами жорсткості. Плоскі корпуси засувок великих діаметрів в основному з зовнішніми ребрами жорсткості. І технологічно виготовлення внутрішніх ребер більш трудомісткий процес, ніж виготовлення зовнішніх ребер жорсткості. Зовнішні ребра розташовані вздовж довгої частини корпусу і відчувають напруги розтягнення під дією тиску внутрішнього робочого середовища. Внутрішні ребра жорсткості навпроти - відчувають напруження стиску.

Для чавуну допустимі напруження розтягування значно менше, ніж допустимі напруження стиснення, тому чавунні засувки переважно виготовлюють з внутрішніми ребрами жорсткості, оскільки вони будуть більш міцними аналогічних засувок з зовнішніми ребрами. Виробники чавунних засувок в основному випускають засувки з внутрішніми ребрами жорсткості, уздовж довгої частини корпусу і кришки. Для стали допустимі напруги розтягування і стиснення практично рівнозначні. Тому сталеві засувки випускають з ребрами жорсткості, розташованими зовні корпусу, тому таке виконання технологічно більш просте. Для підвищення міцності і жорсткості диски і клини засувок великого діаметру також забезпечуються ребрами жорсткості.

Засувки до Ду 200-250 в основній своїй масі випускаються з ручним поводом (маховик). Для зменшення крутного моменту на відкриття-закриття запору, великі діаметри засувок випускаються з редукторами (передача черв`ячна або зубчаста). Другим за поширеністю є електроповідне управління, випускаються всі діаметри засувок. Крім того може бути комплектація пневматичним повідом, в разі неможливості використовувати електроповід за вимогами пожежної безпеки. Найменше поширені гідроповідні засувки. Всі електроповіди і гідроповіди забезпечені ручним тумблером, для відкриття або закриття арматури в ручному режимі, у разі відсутності електроенергії або тиску в поршневому механізмі гідроповіду. На трубопроводах, що працюють під великим тиском, при монтажі засувок великого і малого діаметра монтуються обвідні лінії (зовнішні), для зниження напруги, що виникає в момент відкриття-закриття. На водопроводах великого діаметру обвідні лінії використовуються також для зниження негативного впливу на трубопровід гідроударів, що виникають у момент відкриття арматури

За типом ущільнення рухомих частин (шпинделя, штока) від впливом зовнішнього середовища діляться на засувки з защільниковим ущільненням і з сильфонним ущільненням . Ущільнення защільником більш поширене, тому що значно дешевше сильфонного і защільник не утруднює хід шпинделя. Недолік такого виду ущільнення: періодичне підтягання і заміна защільника (використовується в основному защільникове набиття просте або з добавками). Для перекриття защильника в конструкції застосовано верхнє ущільнення. Сильфонні ущільнення більш дорогі, обмежують хід рухомих частин (шпиндель, шток), але разом з тим забезпечують практично повну герметичність. Застосовується в основному у випадках, коли питання герметизації стоїть на першому місці і витікання робочого середовища не припустиме, наприклад, агресивні, отруйні, радіаційні робочі середовища.

За способом приєднання до трубопроводу засувки ділять на: фланцеві, муфтові, приварні, цапкові та комбінованого приєднання. Фланцеві засувки найбільш поширені. Встановлюються між фланцями на трубопроводі, герметичність фланцевого з`єднання забезпечується за рахунок різного ущільнювального матеріалу (гума, пароніт, та ін.), Залежно від хімічних і температурних характеристик робочого середовища, тиску та інших даних. Переваги такого з`єднання: швидкий демонтаж з трубопроводу з метою заміни або ремонту арматури. Недолік: громіздкість і вага з`єднання (фланці, болти, гайки перекладки) і, відповідно, зайве навантаження на трубопровід, ризик протікання в місці з`єднання. Засувки діаметром до 80 мм можуть приєднуватися до трубопроводу за допомогою нарізного або цапкові приєднання. Зварене з`єднання також має свої переваги і недоліки. Відсутність фланців і всіх кріпильних елементів значно зменшує вагу засувки, відповідно, знижує навантаження на трубопровід, і виключає протікання середовища в місці приєднання засувок до трубопроводу. Герметичність з`єднання забезпечується якістю зварного шва. Але, в той же час, демонтаж вироби з трубопроводу утруднений. Застосовуються з`єднання для приварення в основному в енергетичних установках, на магістральних трубопроводах, і т.п. відповідальних випадках, де переваги зварного з`єднання переважають над недоліками. Для монтажу на чавунні каналізаційні трубопроводи або на пластикові застосовуються засувки зі спеціальними розтрубами.

За несприятливих умов експлуатації (агресивна, абразивна транспортируемая середа) для захисту та відновлення ущільнюючих кілець, а також з метою виключення задирания робочих поверхонь, застосовуються засувки із закладеним мастилом. Застосовуються не розчинні у водах і нафтових середовищах густі мастила. Внутрішня порожнина конструкції трохи збільшується, мастило відокремлене від основної порожнини. Запресована в корпусі пара бронзових кілець з канавками, з розміщеними в них кільцями знімання мастила. Пружина підтискає кільця. Правий диск, рухаючись вниз при закриванні, впирається в корпус верхнім упором, лівий, ковзає уздовж клина, тим самим зміцнюючи замок. Так забезпечується щільність перекриття.
Покажчик підйому, з лінійною або круговою шкалою, показує в якому положенні, «закрито» або «відкрито», знаходиться засувка, а також ступінь її відкриття. У деяких випадках це важливо знати

При управлінні засувками в шпинделі виникають значні осьові зусилля, які сприймаються буртиком шпинделя або буртиком гайки. В опорі буртика виникає великий момент від сили тертя, для зменшення якого встановлюються опорні кулькові підшипники. Завдяки цьому значно знижується необхідна потужність приводу. Засувки великих і середніх діаметрів проходу, що працюють при великих тисках середовища, забезпечуються кульковими упорними підшипниками.

Основні параметри цих засувок регламентовані ГОСТ 9698-67.

Наведені вище конструкції відносяться до засувок, у яких ущільнююча поверхня кілець корпусу і диска або клина утворює площину. Є також так звані кільцеві засувки. У цих засувках за допомогою поршня перекривається кільцевий переріз порожнини, через яку проходить середовище. Такого типу засувки використовуються рідко і в основному для води при великих діаметрах трубопроводів. Позитивною якістю цих засувок є мала висота конструкції, що дозволяє використовувати їх у приміщеннях малих розмірів.