Применение и конструктивные особенности задвижки шиберного типа

Для регулировки потоков рабочих сред в трубопроводах используют разнообразную арматуру. Одним из представителей запорно-регулирующих механизмов является шиберная задвижка. Яркий и самый давний пример использования шибера – задвижка в печном дымоходе. Принцип ее работы настолько прост и надежен, что шиберная арматура постепенно стала использоваться для регулировки рабочих сред во многих сферах быта и промышленности – от сброса стоков до нефтепереработки.

Назад к оглавлению

Конструктивные особенности устройства

Шиберная задвижка служит для полного или частичного перекрытия потока сыпучей, жидкой или газообразной среды в трубопроводе.

С относительно чистыми газами и жидкостями обычная арматура еще может справиться – мелкие частицы рабочей среды не мешают запорному элементу герметично совмещаться с седлом.

Обратите внимание! Надежно перекрыть путь плотному дыму, сточным водам бытового и промышленного происхождения и тем более песку способен только шибер-заслон – благодаря его конструкции даже крупные элементы в составе транспортируемого вещества не попадают между седлом и затвором.

Шиберная задвижка устроена примерно так же, как и другие виды запорно-регулирующей арматуры:

• корпус – тройник с расширением по центру, с полым ответвлением, который может быть разборным и иметь крышку, обеспечивающую доступ к затвору;
• седла – направляющие и герметизирующие элементы, расположенные в проходной части корпуса;
• затвор или заслонка – запорно-регулирующий элемент, расположенный перпендикулярно потоку, при изменении его расположения относительно седла и корпуса и происходит регулировка пропускной способности трубопровода;
• шток, расположенный в верхней части корпуса, перемещающий затвор;
• управляющий механизм: внешний винт, рычаг или привод, приводящий шток в движение;
• сальник – элемент, обеспечивающий герметичность соединения штока и корпуса.

Отличительной чертой шиберной арматуры является именно строение и механизм работы запорно-регулирующего элемента:

• в открытом положении затвор находится в верхней ли боковой полости, проходное отверстие корпуса свободно пропускает транспортируемые вещества,
• при движении штока заслонка опускается между седлами, уменьшая пропускную способность узла;
• в закрытом положении запирающий элемент полностью перекрывает корпус, образуя с седлами герметичное соединение.

https://www.youtube.com/watch?v=N5bvZT2fMeM
Назад к оглавлению

Разновидности конструкций шиберных задвижек

Запорно-регулирующий элемент шиберной арматуры может быть выполнен в виде клина или ножа. Задвижка, в зависимости от типа затвора, называется клиновидной или ножевой.

Кроме того, и запорные элементы каждого вида разделяются на несколько подвидов в зависимости от конструктивных особенностей самого затвора.

Задвижка клиновидная

Внутри корпуса такой шиберной арматуры располагается два седла под углом к корпусу и друг другу. Затвор имеет форму клина, поверхности которого расположены друг к другу под углом, равным углу между седлами.

В закрытом положении клин плотно встает между седлами, герметично перекрывая поток.

И хотя клиновидная задвижка выдерживает сильный напор транспортируемых веществ, при постоянном высоком давлении может быстро выйти из строя. Не подходит такой механизм и для перекрытия горячих рабочих сред, поскольку при нагревании клин расширяется и деформируется, делая соединение с седлами ненадежным. Также задвижку этого типа нерационально использовать в технических трубопроводах, транспортирующих крупные жесткие частицы, способные поцарапать заслонку.

Обратите внимание! Царапины и борозды снижают герметизирующую способность запорного элемента, а при попадании частиц рабочей среды между седлами и клином механизм может полностью выйти из строя.

Выделяют три вида клиновидных затворов:

1. Жесткий. Клин этого вида выполнен в виде цельной пластины с переменной толщиной. Самый простой в изготовлении затвор является самым сложным в подгонке седел. И при этом все вышеописанные минусы клиновидной задвижки характерны в большей степени именно для жесткого клина: засорение, заедание механизма, потеря герметичности при повреждениях и температурном расширении.
2. Двухдисковый. Клин образуют два гладких диска, жестко зафиксированных под определенным углом. Увеличение количества деталей механизма, обычно повышающее сложность изготовления конструкции и снижающее ее надежность, в данном случае, напротив, делает задвижку более простой в производстве и эксплуатации. Диски менее требовательны, чем жесткий клин, в отношении совпадения с седлами, и небольшая погрешность в подгонке не снижает герметичности задвижки в закрытом положении. Уплотнители в таком механизме изнашиваются меньше, конструкцию клинит реже, из-за чего общий срок межремонтной службы у двухдисковых задвижек больше, чем у жестких.
3. Упругий. В таком затворе два диска соединены упруго, соединительный элемент способен менять форму, подстраиваясь под угол между седлами. Благодаря такой подвижной конструкции при температурных и гидравлических деформациях корпуса задвижка не теряет работоспособности.

Назад к оглавлению

Задвижка ножевая

Второй тип шиберной арматуры имеет два седла, расположенных строго поперек проходного отверстия корпуса, и затвор – тонкую пластину. Отсекается поток так же, как режут любые вещества ножом, поэтому и заслонка имеет соответствующее название.

Нож движется между седлами, меняя пропускную способность узла. Затворы этого типа изготавливают из высокопрочных материалов, устойчивых к различным повреждениям, поэтому ножевые задвижки имеют продолжительный срок службы.

Существует два вида ножевых шиберных задвижек:

1. Одноножевая. Запирающая комбинация состоит из одного прочного и плотного ножа и пары седел, расположенных в корпусе. Недорогой вариант задвижки, распространенный в бытовых трубопроводах.
2. Двухножевая или параллельная. Запорный элемент состоит из двух параллельных ножей, взаимное расположение которых жестко зафиксировано. Обеспечивает большую герметичность, чем одноножевая задвижка, но стоит значительно дороже, поэтому используется только в крупной промышленности.

Назад к оглавлению

Типы привода

В зависимости от размеров и назначения трубопровода, на который устанавливается шиберная задвижка, требуется различное усилие для изменения положения регулирующего элемента – чем больше пропускная способность труб и чем выше плотность рабочей среды, тем сложнее открыть и закрыть заслонку.

Поэтому для регулировки используются различные варианты управления механизмом:

• Ручным способом – при помощи рукояти, винта или рычага – управляется арматура с небольшим внутренним диаметром, устанавливаемая на трубопроводы, транспортирующие жидкие и газообразные рабочие среды небольшой плотности без жестких частиц.
• Электрический привод позволяет точно регулировать пропускную способность узла без приложения физической силы. Электроприводные шиберные задвижки можно использовать на крупных трубопроводах и для регулировки потоков вязких и сыпучих рабочих сред. Единственный недостаток такого механизма – его энергозависимость.
• Пневмопривод приводит шток и запорный механизм в движение при помощи турбины со сжатым газом, работа которой напоминает работу обычного насоса. Сильной стороной пневматического управления является то, что весь управляющий механизм от штока до пневмотурбины размещается вне корпуса задвижки и не контактирует с рабочей средой, что увеличивает срок службы устройства.

Арматура с пневматическим приводом – самая сложная и дорогая. Ее устанавливают на трубопроводы, требующие удаленной регулировки, однако конструкция управляющего механизма такова, что в случае необходимости возможна ручная регулировка, которая благодаря пневматической турбине, не требует большой физической силы.
Назад к оглавлению

Сфера применения

Шиберная арматура способна выполнять всего две функции: перекрытие и регулировка потока, но благодаря конструктивным особенностям и вариативности исполнения, применяется в различных сферах:

• бытовое и промышленное водоснабжение и водоотведение;
• системы переработки сточных вод;
• транспортировка газа, нефти и продуктов их переработки;
• горнодобывающая промышленность;
• производство пищевых и непищевых товаров народного потребления;
• вентиляционные системы различного назначения.

Обратите внимание! В системах водоснабжения и водоотведения чаще всего используются клиновидные задвижки. Для остальных сфер применяют в основном ножевую арматуру, как более простую и надежную.

Назад к оглавлению

Шиберная задвижка для дымохода

Отдельного внимания заслуживает самая первая из шиберных задвижек – дымоходная. Она имеет давнюю историю и очень простую конструкцию: нет ни управляющего механизма, ни уплотнителей, только седла и заслонка-нож.

Это интересно! Устройство имеет немецкое происхождение, и название «шибер» означает «заслонка» или «задвижка» по-немецки. Поэтому весь запорно-регулирующий механизм и сам нож-затвор называют шибером.

Старинные печи и камины без задвижки не возводились, так как других способов регулировки тяги не существовало.

Ножевой затвор – прямоугольная чугунная пластина с ручкой – устанавливалась поперек дымохода. В стенках дымовой трубы на высоте чуть больше человеческого роста делались пазы, в которые устанавливалась чугунная рама, позволяющая задвижке свободно ходить вперед-назад, – она и служила комплектом седел. Ручка пластины-затвора выступала за пределы дымовой шахты, что позволяло устанавливать положение шибера от полностью открытого до полностью закрытого, плавно регулируя или полностью перекрывая поток воздуха в трубе.

При открытой задвижке тяга в дымоходе максимальная, дымовые газы отводятся в полном объеме, но и теплый воздух из помещений улетает в трубу. Обычно полностью открывают заслонку при растопке теплового прибора, а затем регулируют ее положение, добиваясь оптимальной тяги, при которой и огонь горит, и дом нагревается. Когда топливо прогорает и прекращается образование дыма, закрывают задвижку, чтобы не выпускать нагретый воздух через дымоход.

Современные печи, камины и котлы, особенно твердотопливные, по-прежнему нуждаются в этом нехитром механизме регулировки тяги. Но с появлением разнообразия в материалах для возведения дымохода появилась и необходимость модифицировать задвижки. Для дымовых шахт и комбинированных дымоотводящих конструкций прямоугольной формы до сих пор популярны чугунные шиберные задвижки. Круглые трубы приходится дорабатывать, устанавливая врезку с седлами, чтобы шибер мог свободно двигаться поперек дымохода.

Обратите внимание! Круглые дымоходы также оснащают поворотными задвижками, называемыми дроссельными заслонками. Так как этот механизм тоже выполняет функцию регулировки потока, его иногда называют поворотным шибером. Однако такая заслонка имеет совершенно другой механизм работы, более напоминающий поворотный клапан, а не классический ножевой затвор.

Назад к оглавлению

Способ установки

Монтаж шиберных заслонок выполняется четырьмя методами:

• Сварным — торцевые части труб и патрубки арматуры спаиваются с использованием сварочного оборудования. Получается надежный герметичный, но неразборный узел.
• Фланцевым – если торцевые части задвижки оснащены фланцами – круглыми или квадратными пластинами с отверстиями, в торцах труб также устанавливают фланцевые переходники. Для соединения элементов трубопровода фланцы совмещают и стягивают болтами, получая разъемный узел.
• Резьбовым – патрубки имеют резьбу, соединение выполняется при помощи накидных гаек. Метод используется редко, так как резьбовый узел от вибрации рабочей среды разбалтывается и нуждается в периодическом подтягивании.
• Закладным – корпус укладывается горизонтально между участками вертикальной трубы или шахт, узел цементируется. Используется только при монтаже дымовых шахт отопительных агрегатов.

По способу установки выделяют два вида задвижек:

• муфтовая – имеет полноценный корпус с патрубками, может присоединяться фланцевым, сварным и резьбовым способом;
• межфланцевая – корпус не имеет патрубков, в отдельных случаях корпус представляет собой только раму с седлами, такая задвижка устанавливается в разрез трубопровода или пазы в дымоходной шахте и присоединяется сварным, фланцевым или закладным методом.

https://www.youtube.com/watch?v=DW1rd956iPk