Задвижки, продукт промышленной революции, уже давно занимают доминирующее положение в отрасли, несмотря на историческое присутствие многих других клапанов, таких как седельные клапаны и пробковые клапаны.. Однако, в последние годы, задвижки столкнулись с возросшей конкуренцией со стороны шаровых кранов и дроссельных заслонок., которые захватили большую долю рынка.
В отличие от шаровые краны, пробковые клапаны, и дисковые затворы, Задвижки имеют уникальный механизм закрытия. Запорный элемент, ворота или диск, перемещается линейно за счет многократного вращения штока или шпинделя. Он поднимается из пути и входит в верхнюю часть клапана. (называется капотом). Эти клапаны, линейное открытие, также известны как многооборотные или линейные клапаны, отличается от четвертьоборотных клапанов, в которых вращается шток 90 степени, обычно без восхождения.
Задвижки изготавливаются из различных материалов и с различным номинальным давлением., с размерами от маленького NPS ½ дюйма до такого же большого, как NPS 144 дюймы, обслуживает широкий спектр приложений. Преобладающая конструкция задвижек состоит из компонентов, изготовленных методом литья., ковкость, или сварка, дизайн литья является доминирующим.
Одним из примечательных особенностей задвижек является их способность полностью открываться., практически не создавая препятствий или трения на пути потока. Сопротивление потоку, обеспечиваемое полностью открытыми задвижками, примерно эквивалентно участку трубопровода с таким же размером порта.. Следовательно, задвижки по-прежнему широко используются в запорных или двухпозиционных устройствах.. В некоторой клапанной терминологии, задвижки также называют шаровыми клапанами.
Однако, задвижки могут быть не лучшим выбором для регулирования потока или работы в любом направлении, кроме полностью открытого или полностью закрытого.. Использование частично открытых задвижек для дросселирования или регулирования потока может привести к повреждению задвижки или седла клапана из-за столкновений в среде турбулентного потока, создаваемой при частичном открытии..
Внутренние конструкции задвижки
Хотя большинство задвижек могут выглядеть одинаково, их внутренний дизайн может различаться. Большинство задвижек состоят из корпуса и крышки., с крышкой, содержащей запорный элемент, называемый заслонкой или диском. Запирающий элемент соединен со штоком, проходящим через крышку., в конечном итоге соединен с маховиком или другим приводным устройством для работы штока. Давление вокруг штока ограничивается набивкой, сжатой в сальниковую коробку или камеру..
Внутреннее устройство задвижки, не связано с тонкостью или посадкой клапана, относятся к компонентам внутри клапана, которые выдерживают значительные нагрузки или подвергаются сильной эрозии и коррозии.. В задвижках, внутренние органы состоят из стебля, место для диска, сиденье для тела, и заднее сиденье. Обычные бронзовые или латунные клапаны обычно имеют внутренние детали, изготовленные из того же материала, что и корпус и крышка.. В клапанах из чугуна и ковкого чугуна используются либо полностью железные внутренние детали, либо внутренние детали из бронзы..
Стальные клапаны могут быть оснащены различными внутренними материалами., включая сплав вольфрама, хрома и кобальта, Сплав Хастеллой, 316SS, 347SS, Монель сплав, и сплав 20, обычно используется для внутренних частей задвижек.
Конструкция диска задвижки
Сердцевиной задвижек является запорный элемент., который поставляется в двух вариантах дизайна: клиновое и параллельное седло диска. клиновидная конструкция, популярен с момента его изобретения британским инженером Джеймсом Нэсмитом в 1843, использует затвор со слегка наклоненным углом, который соответствует углу сиденья корпуса для плотного закрытия. Клиновые клапаны надежно фиксируют затвор в седле, применяя крутящий момент..
Существует три типа конструкции клиновых ворот.:
- Цельный клин, древнейший и исторически распространенный, был почти универсален в какой-то момент. Однако, ему не хватает гибкости, и он может застрять в седле из-за резких колебаний температуры или напряжений в трубе, вызывающих деформацию.. Цельноклиновые ворота остаются стандартной конфигурацией для бронзы., чугун, водоснабжение, и компактные клапаны из углеродистой стали (API 602 тип).
- Полностью гибкий клин чрезвычайно гибок., адаптация к изменениям температуры и неблагоприятным нагрузкам на трубу без ограничений за счет добавления канавок или прорезей по ее периферии. Гибкие конструкции проще в изготовлении., компенсация мелких дефектов поверхности сиденья за счет гибкости ворот. На сегодняшний день, гибкие клиновые конструкции являются наиболее распространенным типом промышленных задвижек..
- Разъёмная танкетка состоит из двухсекционной конструкции., с совпадающими лицами на задней стороне каждых ворот. Эти совпадающие поверхности обеспечивают равномерную передачу направленного вниз усилия штока на поверхность и седло ворот.. Эта гибкая конструкция также предотвращает помехи, вызванные тепловым расширением.. Однако, у разделенных конструкций есть обратная сторона: в грязных приложениях, остатки или мусор могут скапливаться между половинками, вызывая перекос или даже блокировку. Разъемные клиновые конструкции часто используются в клапанах из нержавеющей стали и высоколегированных сплавов., а также множество маленьких бронзовых клапанов.
Клиновые затворы направляются канавками или ребрами, отлитыми или приваренными к корпусу клапана и направленными седлом.. Эти клиновые направляющие устройства сохраняют выравнивание во время открытия или закрытия., предотвращение скольжения на заднем седле во время этих процессов.
Еще один тип диска задвижки для задвижек — это конструкция седла диска с параллельным расположением.. Параллельные седла могут устанавливать пружины для более плотного уплотнения или обеспечивать надежное уплотнение в направлении вверх по потоку.. Параллельное сиденье – это позиционное сиденье.; положение ворот определяет эффект уплотнения, а не величина силы (крутящий момент) наносится штоком на ворота.
Конструкция кузова/капота
Задвижки обычно состоят из двух основных частей.: кузов и капот, формирование находящейся под давлением оболочки задвижки. Существуют различные конструкции интерфейса между этими двумя компонентами..
- Резьбовые соединения являются самой простой конструкцией, но используются только для недорогих соединений., бронзовые клапаны низкого давления.
- Соединительные соединения также в основном используются для бронзовых клапанов., но конструкция штуцера облегчает разборку, облегчение обслуживания и ремонта.
- Болтовые соединения крышки являются наиболее популярными соединениями., используется для подавляющего большинства задвижек в современном промышленном применении. В отличие от резьбовых и накидных крышек, для болтовых соединений крышки требуются прокладки для герметизации стыка между корпусом и крышкой..
- Соединения с герметичным уплотнением активируются давлением жидкости внутри корпуса клапана, воздействующим на клин из мягкого железа или графита, вставленный между корпусом и крышкой.. В герметичных клапанах, тем выше давление в полости тела, тем больше сила, действующая на прокладку. Крышки с герметичным уплотнением широко используются в системах высокого давления., высокотемпературные приложения, например, в энергетике.
- Сварные соединения крышки являются очень популярным соединением корпуса и крышки для компактных стальных клапанов размером от ½ дюйма до 2 дюймов и номинальное давление от 800 к 2500, не требующий разборки.
Материалы и стандарты
Сталь и железо являются наиболее часто используемыми материалами в конструкции задвижек.. Стальные материалы подходят для большинства промышленных применений., в то время как железные материалы подходят для таких применений, как вода, сточные воды, и отопление, вентиляция, и кондиционер (ОВиК). Другие часто используемые материалы для изготовления задвижек включают нержавеющую сталь., бронза, и высоколегированные материалы, такие как Hastelloy и сплавы хром-никель-железо..
О стандартах проектирования и изготовления задвижек, внутренние стандарты включают национальные стандарты GB и GB/T, а также отраслевые стандарты JB и JB/T, наряду со стандартами группы и стандартами предприятия. На международном уровне, стандарты устанавливаются такими организациями, как Американский институт нефти. (API), Общество стандартизации производителей (МСС), Американская ассоциация водопроводных предприятий (АВВА), и Американское общество инженеров-механиков (АСМЭ).
Субмаркеты задвижек
Несмотря на то, что четвертьоборотные клапаны за последнее время заняли значительную долю рынка задвижек, 50 годы, некоторые отрасли промышленности по-прежнему в значительной степени полагаются на задвижки, включая нефтяную и газовую промышленность. Несмотря на развитие шаровых кранов на газопроводах, трубопроводы сырой нефти или жидкости остаются оплотом задвижек с параллельными седлами. В клапанах большего размера, задвижки по-прежнему остаются основным выбором для большинства применений., в том числе нефтеперерабатывающая промышленность. Стабильность конструкции и экономичность совокупной стоимости являются решающими факторами, влияющими на внедрение этих клапанов..
С точки зрения применения, во многих перерабатывающих отраслях используются температуры, превышающие безопасную рабочую температуру политетрафторэтилена. (ПТФЭ), основной материал седла для плавающих шаровых кранов. Высокопроизводительные дисковые затворы и шаровые краны с металлическим седлом получили все большее распространение в нефтеперерабатывающей промышленности., хотя их общая стоимость обычно выше, чем у задвижек.. В секторе водоснабжения, железные задвижки по-прежнему доминируют, доказали свою экономичность и долговечность даже в подземных условиях.
В энергетике используются задвижки из сплавов для применений, связанных с чрезвычайно высоким давлением и температурой.. Несмотря на появление некоторых новых шаровых кранов Y-образного типа и шаровых кранов с металлическим седлом, предназначенных для дросселирования., задвижки по-прежнему пользуются популярностью в коммунальном секторе.
Сегодня, Задвижки, известны своей высокой экономичностью, остаются основным выбором для многих сервисных приложений. Марк Твен однажды сказал, “Слухи о моей смерти сильно преувеличены.” В то время как шаровые краны, пробковые клапаны, и поворотные затворы за последние десятилетия увеличили свою долю на рынке., давняя задвижка не является исключением из мнения Твена — слухи о ее кончине сильно преувеличены!