Как работает запорная задвижка: принцип действия и конструкция
Запорная задвижка работает за счёт движения затворного элемента в плоскости, перпендикулярной направлению потока. Шпиндель с резьбой, вращаясь при повороте маховика, опускает диск или клин прямо в поток среды, постепенно уменьшая живое сечение прохода вплоть до полного перекрытия. В отличие от шарового крана, задвижка требует многооборотного управления, зато хорошо работает на крупных диаметрах и при высоком давлении.
Конструктивные элементы задвижки
Корпус задвижки отливают из серого или высокопрочного чугуна (для водопроводных сетей), из углеродистой или нержавеющей стали (для промышленных трубопроводов). Внутри корпуса выполнены два седла, на которые опирается затворный элемент в закрытом положении. Затвором служит клин (монолитный или упругий), параллельный диск или шибер. Клиновые задвижки наиболее распространены: клин самоуплотняется под давлением среды, что обеспечивает надёжную герметичность. Шпиндель соединяет затвор с маховиком или приводом. У задвижек с выдвижным шпинделем его верхняя резьбовая часть видна снаружи при открывании, что позволяет визуально оценить положение затвора. У задвижек с невыдвижным шпинделем резьба расположена внутри корпуса, что удобно при ограниченном пространстве в колодцах и шахтах.
Этапы перекрытия потока
Процесс закрытия задвижки разворачивается поэтапно. При вращении маховика по часовой стрелке шпиндель с трапецеидальной или прямоугольной ходовой резьбой начинает поступательное движение вниз. Клин или диск входит в направляющие пазы корпуса и движется строго перпендикулярно оси трубопровода. По мере опускания затвора живое сечение прохода уменьшается: скорость потока возрастает, давление перед задвижкой увеличивается относительно давления за ней. На последнем участке хода клин контактирует с сёдлами: перепад давления прижимает его к уплотнительным поверхностям, формируя герметичный затвор. Для задвижек класса герметичности А по ГОСТ 9544-2015 допустимая протечка в закрытом положении равна нулю. После полного закрытия рекомендуется сделать пол-оборота маховика обратно, чтобы снять термическое напряжение на шпинделе и облегчить последующее открывание.
Типичные условия применения
Задвижки занимают свою нишу там, где шаровые краны уступают по экономике или конструктиву. На трубопроводах диаметром от DN 100 и выше стоимость задвижки существенно ниже сопоставимого по характеристикам крана. Именно задвижки устанавливают на магистральных водопроводных и тепловых сетях, в насосных станциях, на нефтеперекачивающих объектах. Стальные задвижки серии ЗКЛ и ЗКС, производимые российскими заводами, рассчитаны на рабочее давление до 160 кгс/кв. см и температуру до 450 градусов Цельсия. Для дистанционного управления задвижки комплектуют электроприводами или пневмоприводами с концевыми выключателями, фиксирующими крайние положения затвора. Главное ограничение задвижки: её нельзя использовать для регулирования расхода в промежуточных положениях, так как поток, ударяющий в частично открытый клин, быстро разрушает уплотнительные поверхности.
