Запорная арматура: виды задвижек и заглушек для канализации
Заглушка на канализационную трубу – это пластинчатая или сферическая деталь, перекрывающая внутренний просвет трубопровода.
Заглушка для домашней пластиковой канализации
Задвижка – сложная арматура с запорным клапаном лепесткового, клиновидного типа для регулировки напора внутри ветки трубопровода или полного перекрытия протока. Устанавливается преимущественно при первичном монтаже на центральных ветках, общедомовых стояках, напорных магистралях.
Отверстие с блокиратором для быстрого ремонта
- В качестве запасных входов для новых сливных шлангов.
Что такое шиберная задвижка и сферы ее применения
Шиберной задвижкой называют разновидность запорной арматуры, у которой затвором служит плоская пластина, перемещающаяся перпендикулярно (в единичных моделях под углом) потоку транспортируемой среды.
Шибер задвижка отличается от клиновой тем, что ее запорная пластина имеет небольшую толщину и соответственно малую площадь торцевой поверхности при опускании в седло. Во многих конструкциях ее еще более снижают, придавая форму заостренного ножа, способного рассекать среду со взвешенными частицами. Это позволяет использовать изделия для перекрытия потока рабочего тела в трубопроводах, транспортирующих жидкости с высоким содержанием мягких загрязнений или небольшого размера твердых фракций.
Также шибер-задвижки отличаются от клиновых аналогов более простой конструкцией, меньшей строительной длиной и низким весом.
Шиберные задвижки применяют в промышленных отраслях, занимающихся производством текстиля, жидких и сыпучих пищевых продуктов, целлюлозы, бумаги, химических реагентов, добычей полезных ископаемых, отводом канализационных стоков.
Их используют в трубопроводных магистралях, транспортирующих товарную нефть и нефтепродукты — бензин, керосин, дизельное топливо, а также устанавливают в линии подачи канализационных стоков или сыпучих материалов.
При добыче полезных ископаемых их помещают в трубопроводы, транспортирующие шлам — смесь воды с мелкими твердыми фракциями, образующимися после промывки рудного продукта. В транспортируемой водной среде могут содержаться частицы угля, целлюлозы, золы.
Шибер задвижки используют в трубопроводах подачи газа, системах вентилирования воздуха, дымоходах.
Некоторые сферы их применения не связаны с трубопроводами. К примеру, шиберные затворы устанавливают под вертикальные накопительные бункеры, где они управляют раздачей засыпанного материала. В других областях специальные задвижки с прямоугольным шибером большого размера используются в качестве шлюзов (щитовые затворы).
Устройство шиберной задвижки и материалы ее изготовления
Основными узлами типовой шибер-задвижки являются:
Корпус. Состоит из основной части и крышки (во многих конструкциях имеет стойку с бугельным узлом), соединяемых между собой болтами. Основные материалы изготовления корпусных деталей — углеродистая сталь марки WCB (аналоги литьевые стали 20Л, 25Л, 30Л), нержавейки (например 20Х13, CF8, CF8M, AISI 304, AISI 310, AISI 316), серый (СЧ20, СЧ25) и высокопрочный шарографитовый чугун (ВЧШГ) марок GG-40 или GG-25.
К эксклюзивным материалам изготовления корпусов можно отнести алюминий, бронзу и ураниус AISI 904L.
Обычно корпуса задвижек покрывают эпоксидным или порошково-эпоксидным компаундом синего цвета толщиной около 250 мкм.
Шибер. Чаще всего затворную пластину выполняют из коррозионно устойчивых металлических сплавов, которыми являются нержавейки AISI 304, AISI 310 или AISI 316.
Шпиндель. Элемент отвечает за перемещение затворной пластины, обычно выполняется из нержавеющей стали (20Х13).
Уплотнения седел. Основные материалы седельных уплотнений в шибер-задвижках:
EPDM — этилен-пропилен-диеновый эластомер (ЭПДМ) используется в качестве уплотнителя при транспортировке сред рабочей температурой в + 90 °С и максимальной не более + 125 °С.
NBR — акрило-нитрил-бутадиеновый каучук, обладает относительно невысокой термостойкостью с максимальным порогом не более + 90 °С, при его использовании температура рабочей среды не должна быть выше + 80 °С.
Viton (FKM, FPM) — класс синтетических фторированных каучуков (СФК), обладающих максимальным температурным порогом в + 200 °С, могут длительное время эксплуатироваться при температуре + 180 °С.
PTFE (ПТФЭ) — известный многим фторопласт белого цвета с мыльной на ощупь поверхностью. Материал обладает очень низким коэффициентом трения и наивысшей термостойкостью среди всех уплотнителей в + 270 °С. Его в основном используют в качестве сальникового уплотнения, при работе в седлах фторопласт не обеспечивает 100% герметизацию.
Нитрил (Nitril) — синтетический бутадиен-нитрильный каучук (резина), стойкий к воздействию нефтепродуктов, масел, кислот и щелочей слабой концентрации. Выдерживает рабочие температуры до + 90 °С.
Hypalon (CSM) — продукт от компании Дюпон (DuPont), представляющий собой хлорсульфированный полиэтиленовый эластомер ХСПЭ (полихлоросульфат, CSPE). Хайпалон является каучуком общего применения с хорошими механическими свойствами и высокой устойчивостью истиранию, износу и агрессивным химическим реагентам. Максимальный температурный порог резин на основе ХСПЭ доходит до + 120 °С.
Силикон (Silicone) — кремнийорганический силиконовый каучук является эластичным материалом, способным функционировать в диапазоне температур от — 60 до + 300 °С (выдерживает 500 часов). Максимальная рабочая температура силиконовой резины при сроке эксплуатации в 20 лет — + 120 °С. Силикон устойчив к окислителям, маслам и органическим растворителям, имеет низкий коэффициент остаточной деформации, то есть легко восстанавливает свою форму. К недостаткам кремнийорганической силиконовой резины можно отнести ее недостаточно высокую прочность при растяжении на разрыв в сравнении с другими эластомерами.
Набивка сальника. В шибер задвижках сальник обеспечивает герметизацию в корпусе перемещающейся плоской пластины и имеет форму внутренней поверхности, соответствующую вытянутому прямоугольном шиберу. В качестве его набивки и кольцевых прокладок выступают следующие материалы:
- Сухое хлопчатобумажное волокно, используется в установках общего назначения, работающих с твердыми сыпучими материалами.
- Промасленное хлопковое волокно. Представляет собой сплетенные нити, пропитанные консистентной смазкой. Является набивкой для типовой запорной арматуры, работающей под давлением.
- Хлопчатобумажное волокно с ПТФЭ – это набивка общего назначения из плетеных волокон хлопка с тефлоновой пропиткой.
- Тефлоновое акриловое волокно. Представляет собой пропитанные тефлоном по технологии вакуумной дисперсии синтетические нити из акрила. Является типовой набивкой для задвижек, эксплуатируемых под давлением в среде агрессивных жидкостей (масла, окислители, щелочи и кислоты) или со взвешенными частицами.
- Волокнистый (смазанный) ПТФЭ. Фторопластовые волокна с диагональной системой переплетения могут функционировать при высоких скоростях перемещения шибера практически в любой агрессивной среде, а также содержащей твердые фракции.
- Термостойкое волокно из графита, представляет собой диагонально переплетенные нити, пропитанные смазкой из аналогичного материала. Набивка является универсальной, так как способна выдерживать не только высокие температуры паров, газов и жидкостей, но и их агрессивный химический состав. Графит не боится масел, растворителей, подавляющего числа щелочей и кислот.
- Керамическое волокно используется в шиберных затворах, работающих с высокотемпературным воздухом или газами при низких давлениях.
- Фторопласт PTFE, нитрил и ЭПДМ применяются в качестве прямоугольных прокладок.
Разновидности конструкций шиберных задвижек
Существует два вида шиберных задвижек для дымохода, водоснабжения, трубопроводных систем: клиновые и ножевые.
Задвижка клиновидная
Этот тип арматуры имеет два седла, расположенные под углом к корпусу и относительно друг друга. Затвор имеет клиновидную форму и размещается между седлами. Различают три типа затворов:
- С жестким клином, выполненным в форме цельной пластины с разной толщиной. Требует подгонки.
- С двухдисковым клином. В этом случае клин представляет собой совокупность двух гладких дисков с жесткой фиксацией под конкретным углом. У таких затворов более сложная конструкция, но подгонки и эксплуатация гораздо проще по сравнению с жестким клином.
- С упругим клином. Такие затворы имеют два упругих диска, которые могут подстраиваться под угол между седлами. Могут эксплуатироваться при значительных перепадах температуры и давления.
Клиновидные задвижки не применяют при транспортировке горячих сред, в технических трубопроводах, переносящих среду с крупными твердыми включениями.
Задвижка ножевая
У «ножевой» задвижки имеется два седла, расположенных поперек проходному отверстию корпуса. Затвор — тонкая пластина, отсекающая поток.
Различают одноножевую и двухножевую задвижку. Первая представляет собой комбинацию из одного ножа и двух седел в корпусе, вторая имеет два параллельно расположенных ножа с жесткой фиксацией. Последняя отличается лучшей герметичностью, применяется в промышленных целях.
Особенности канализационных задвижек
Канализационные стоки могут иметь неоднородный состав или механические вкрапления. Они представляют собой среду более агрессивную, чем питьевая или техническая вода. Это накладывает определенные ограничения на используемую арматуру. К особенностям затворных механизмов для сточных систем относятся:
- повышенная защита от протечек: кольцевая задвижка для канализации обеспечивает герметичность класса А;
- высокая прочность и износостойкость: уплотнение «металл к металлу» более устойчиво к износу, чем мягкие уплотнительные материалы;
- стойкость к агрессивному воздействию: задвижки могут использоваться не только с водой, но и иными средами;
- устойчивость к механическому воздействию, например, к твердым частицам, содержащимся в стоках;
- возможность автоматизации – задвижка для канализации с электроприводом упростит управление.
Технические характеристики
Общие технические условия на шиберные задвижки, используемые в магистральных нефтепроводах, приведены в ГОСТ Р 55020-2012. Некоторые положения этого документа:
- Номинальные диаметры (DN). Показатель (иногда обозначается как Ду) равен сечению внутреннего проходного канала, основные типоразмеры: 100 — 150 – 200 – 250 – 300 – 350 – 400 – 500 – 600 – 700 – 800 – 1000 – 1050 — 1200 мм.
- Номинальное давление (PN). Указывает на напорные характеристики транспортируемой среды при рабочих температурных параметрах, типовой ряд: 16 – 25 – 40 – 63 – 80 – 100 — 125 бар.
- Перепады давлений в максимуме при открытии заслонки: 16 – 25 – 30 – 40 – 50 — 63 – 70 — 80 – 100 бар.
- Температура транспортируемой среды: — 15 до + 80 °С.
- Герметичность: класса А без видимых протечек.
- Привод: ручной со штурвалом, редукторный, электрический.
- Климатическое исполнение: У1 (температура внешней среды до — 40 °С) и ХЛ1 (до — 60 °С).
- Варианты установки: подземный и надземный.
- Направление движения рабочего тела: двухстороннее.
- Процентное содержание взвесей в подаваемой среде: не более 20%.
- Тип подсоединения к трубам: сварное (с патрубками под сварку или с приварными катушками), фланцевое, с ответными фланцами под приварку, комбинированное (один патрубок с фланцем, второй под сварку).
- Конструктивное исполнение корпуса: литой, лито-сварной, лито-штампо-сварной, штампо-сварной.
- Конструктивное исполнение фланцев: литые, приваренные встык и плоские приварные.
- Срок эксплуатации: не меньше 50 лет.
- Назначенный эксплуатационной срок: от 30 лет.
- Полный и назначенный ресурс: соответственно 3000 и 1500 циклов.
- Срок службы и ресурс сменных деталей: соответственно 15 лет и 750 циклов.
Так как шибер-задвижки используют не только в трубопроводных магистралях с нефтепродуктами, указанные выше положения ГОСТ Р 55020-2012 не являются обязательным для их производителей.
Многие фирмы выпускают продукцию в более широком диапазоне условных проходов от 50 до 2000 и даже до 3000 мм.
Также в сравнении с ГОСТ Р 55020-2012 могут отличаться и напорные характеристики выпускаемых изделий — к примеру любой показатель в диапазоне от 1 до 10, 25 или 40 бар, а также их температурные параметры, типы привода (гидро- и пневмопривод). Многие производители поставляют продукцию с иным более широким рядом климатических исполнений.
Рабочие среды и температурные режимы
Шиберные задвижки предполагают эксплуатацию в рабочих средах из холодной и горячей воды, химических жидкостей, пара и газов, сыпучих составов. Допустимый диапазон температуры рабочей среды – от -15 до +80 градусов.
Особенности конструкции шиберных задвижек
Шиберные задвижки используют для надежного запора канализации: они способны держать большое давление. Тип изделия определяется формой запорной детали, и бывает двух видов. У клиновых конструкций основная запорная деталь, а также седла устройства с уплотнителями клиновидной формы. Выбирая этот тип арматуры, важно учитывать диаметр изделия – он должен совпадать с сечением трубных отрезков.
Достоинство клиновой задвижки состоит в том, что ее можно обслуживать без особо сложных действий. Запорный блок с поступательным или возвратным перемещением под прямым углом к потоку сточных вод перекрывает либо открывает путь для его передвижения. Когда внутренняя часть трубы полностью перекрыта, происходит деформация запорного клина из-за воздействующей нагрузки, что увеличивает герметичность. Однако клиновая арматура не выдерживает интенсивных потоков и может выйти из строя вследствие коррозии.
Большей надежностью обладают шиберные задвижки с одним либо двумя ножами. Их применяют в магистралях большого сечения – от 250 мм, стальных либо чугунных. На предприятиях их оснащают электроприводом или используют пневматические и гидравлические устройства регулировки.
В отличие от клина, нож-шибер имеет острую кромку. Иногда его выполняют в форме гильотины. Такие детали позволяют быстро перекрыть поток даже вязких, содержащих много посторонних включений стоков.
Шиберные вентили для ручного управления бывают двух типов – выдвижные и невыдвижные. К первым причисляют устройства, в которых шпиндель полностью выдвигают из трубопровода наружу для открытия протока. К невыдвижным относятся приборы с оборотным, а также шаровым механизмом.
Видеообзор:
Критерии выбора
Выбирая запорное устройство, обращают внимание на следующие моменты:
- способ регулировки и управления;
- соответствие рабочей среде в магистрали;
- сечение трубы;
- условия эксплуатации;
- марка производителя.
К примеру, существуют шиберные канализационные задвижки, показывающие отличную эффективность при больших температурах, до 400 градусов, но способные выйти из строя в холодной среде.
Сечение шиберных задвижек бывает разным, от 5 до 220 см, и зависит от области применения и диаметра труб. Рабочее давление, которое способны выдержать такие устройства, не должно быть больше 60 атмосфер.
Способы установки
Шиберные задвижки могут устанавливаться на трубопровод четырьмя способами: с помощью приварки, фланцев, резьбовым или закладным методом. При сварке схема подключения шиберной задвижки такова: торцы труб свариваются с патрубками арматуры для получения герметичного неразъемного соединения.
Фланцы позволяют организовать разборное соединение. Части трубопровода и арматуры, оснащенные фланцами, стягиваются при помощи болтов или шпилек.
Резьбовой метод используется редко. Монтаж задвижек осуществляется с помощью накидных гаек. Основной минус — ослабевание соединения в процессе эксплуатации трубопровода из-за воздействия вибраций. Узел нуждается в периодической подтяжке.
При закладном способе корпус задвижки устанавливается горизонтально между вертикальными участками трубопровода или шахты, затем цементируется. Этот метод применяется только при монтаже дымовых шахт.
По методу монтажа различают:
- муфтовые задвижки с полноценным корпусом, оснащенным патрубками. Может подсоединяться с помощью фланцев, сварки или резьбовым способом;
- межфланцевые. В этом случае на корпусе задвижки нет патрубков. Иногда это просто рама с седлами. Межфланцевые заслонки монтируются в разрез трубы или в пазы дымохода. Присоединение — фланцевое, приварное, закладным способом.
Хранение и транспортировка
Учитывая массу задвижек, их перемещают с применением погрузочных механизмов, с захватом подготовленными стропами с грузоподъемностью по массе груза.