Запорная арматура — это устройства, предназначенные для перекрытия потока жидкой, газообразной или сыпучей среды. В том числе находящегося под высоким давлением. Кроме основной функции она может играть в гидравлической системе регулирующую и предохранительную роль.

Что относится к запорной арматуре, для чего она предназначена и где используется — в этой статье.

Виды запорной арматуры и принцип действия 

Назначение и устройство запорной арматуры рассмотрим на изделиях, предназначенных для работы с потоком жидкой среды. Эти виды устройств монтируются в гидравлических системах, канализациях, очистных сооружениях.

Классификация по применению ​

По тому, с какой целью запорная арматура применяется, она может быть:

  • Запорной. Изделия служат только для полного перекрытия потока. Регулирование скорости течения жидкой среды с помощью этих элементов не рекомендовано или запрещено. Чтобы объяснить, запорная арматура — что это такое, следует вспомнить щитовой затвор, используемый в судоходных шлюзовых системах. При опускании щита он полностью перекрывает канал.
  • Регулирующей. Основная функция подобных изделий — регулировка потока путем изменения сечения проходного отверстия.
  • Запорно-регулирующей — комбинированной. В частности, к этой категории относятся вентили. Они рассчитаны как на полную остановку потока, так и на регулирование величины проходного отверстия. Что позволяет менять скорость движения жидкости, регулировать количество среды, проходящей через трубопровод в единицу времени.
  • Отсечной. Запорная отсечная арматура позволяет отсекать аварийную ветку трубопровода, автоматически определяя ее прорыв по косвенному признаку — резкому падению давления. Установка таких предохранительных устройств позволяет заметно снизить тяжесть последствий аварий и уменьшить площади разлива топлива, других токсичных жидких сред.

Какая арматура относится к запорной или называется запорно-регулирующей, каково ее назначение определить по внешнему виду изделия не всегда возможно. В этом случае ориентируются на схемы. Они в обязательном порядке составляются для промышленных гидравлических систем. По обозначению можно понять, что является запорной арматурой, а что вентилем. Также по значку на схеме можно определить тип изделия: нормально открытый или нормально закрытый, для клапанов точкой указывается вход.

Классификация по конструкции

Существуют используемая инженерами классификация по типу конструкции — строению запорной арматуры, принципу работы, из чего она состоит: детали, особенности, как выглядит ее перекрывающий элемент:

  • Шаровая. Запирающий элемент выполнен в форме шара с отверстием в центре. По диаметру оно близко к величине проходного отверстия трубы. При повороте на 90° ось отверстия совпадает с центром потока. Кран открыт. При втором повороте на 90° ток перекрывается. Наиболее распространенный вид изделий — шаровый кран. Напомним, что является запорной арматурой. Несмотря на то, что шаровой кран похож на вентиль, регулировать движение рабочей среды с его помощью не рекомендуется. Сложно предсказать возникающие эффекты кавитации и прочие негативные процессы при частичном закрытии проходного отверстия.
  • Клиновая или клиновидная. Запирающий элемент имеет форму клина. Это плоский прямоугольный щит с уменьшающейся к нижней части толщиной. Действие клиновидной запорной арматуры состоит в перекрытии потока при полном опускании перекрывающего элемента в жидкость и вхождение его в контакт с седлом — рамой из металлических направляющих и уплотнителя. Преимущество клиновидного элемента — он способен эффективно разделять среду и обеспечивать герметичное закрытие трубы. Например, при транспортировке жидкости с неабразивными загрязнениями или сыпучих материалов: цемент, строительные смеси.
  • Ножевая. Эти виды трубопроводной запорной арматуры комплектуются перекрывающим элементом с ножом в нижней части. Если клиновидная задвижка раздвигает среду, то ножевая способна разрезать волокна и другие загрязнения. Что позволяет исключить неплотное прилегание нижней грани перекрывающего элемента к уплотнителю и гарантирует герметичность перекрытия. Ножевые изделия используются в целлюлозно-бумажной промышленности, канализационных системах.
  • Поворотно-дисковые. Перекрывающий элемент — диск. Это объясняет, почему такая запорная арматура используется на круглых трубопроводах. Диаметр диска совпадает с размером проходного сечения трубы. Элемент закреплен на оси, перпендикулярной потоку. Он поворачивается с помощью ручки. В закрытом положении диск входит в контакт с уплотнением в седле. В открытом, после поворота ручки на 90°, элемент становится параллельно потоку и создает минимальное гидравлическое сопротивление.

По определению трубопроводная запорная и запорно-регулирующая арматура — это изделие, которое предназначено для установки на трубопроводы и газопроводы из круглых труб. Поэтому иногда она комплектуется фланцами. Они облегчают монтаж в разрез трубопровода.

Материалы для изготовления запорной арматуры производители подбирают так, чтобы обеспечить долгий срок службы и надежность. Используется прочная углеродистая сталь, нержавейка, чугун и так далее. Перекрывающие элементы также изготавливаются из материалов, устойчивых к коррозии. В некоторых изделиях дополнительно наносится прорезиненное покрытие — для повышения герметичности соединения с седлом и уменьшения уровня посторонних шумов при работе.

Регулировка запорной арматуры после установки обычно не требуется из-за сравнительно простой конструкции. Особенно в изделиях с ручным приводом. Но проводится регулярный осмотр задвижек, кранов, проверка их работоспособности.

Если не повторять цикл открытия / закрытия с определенной периодичностью, механизм может заклинить. Связано это с коррозионными процессами и химическим взаимодействием материалов и металлов в месте контакта.

Классификация по типу привода

  • Ручная. В изделии предусмотрена ручка или штурвал для управления перекрывающим элементом силами рук человека. Преимущество этого вида — отсутствие необходимости подвода электропитания или пневмопривода. Ограничение — невозможность привести в движение вручную массивные и находящиеся под высоким давлением задвижки. Частично проблема решается установкой гидравлического механизма или редуктора.
  • Электрическая. Получила широкое распространение благодаря удобству удаленного управления. Задвижки с электроприводом могут открываться/закрываться по команде диспетчера, автоматики шкафов управления, компьютерного программного обеспечения.
  • Пневматическая. В изделиях предусмотрено два входных патрубка, которые подключаются к пневмоприводам. При подаче сжатого воздуха в один из них происходит открытие задвижки. При подаче в другой — закрытие. Пневматический привод, как и электрический, может активироваться удаленно. Что позволяет использовать подобные завижки в распределенных гидравлических системах с централизованным управлением.

Запорная арматура — распространенные варианты исполнения, устройство

Приведенные ниже типы описания изделий — это запорно регулирующая арматура для трубопроводов, которая предназначена для работы в системах водоснабжения, отопления, канализации, очистных сооружениях и в других инженерных системах. Поэтому они востребованы на большинстве промышленных объектов и используются в жилищно-коммунальной сфере.

Щитовой затвор

Характеристики и применение щитовых затворов могут в значительной степени зависеть от типа объекта, для которого они изготовлены. В частности, это оборудование используют для управления потоком в судоходных каналах. В этом случае его ширина может достигать 6 метров и более.

Запорная арматура - что это такое

Общими элементами щитовых затворов всех исполнений являются:

  • Несущая рама. Изготавливается из прочных стальных профилей. Принимает и нагрузку, создаваемую массой перекрываемого потока жидкой среды, и передает ее на боковые стенки канала.
  • Рабочая часть. Представлена прочным щитом, подвижно закрепленным в пазах рамы. Двигается перекрывающий элемент перпендикулярно направлению потока рабочей среды.
  • Силовой механизм. Используется для поднятия / опускания щита. Может оснащаться гидравлическим механизмом, электроприводом. Небольшие по размерам модели поднимаются и опускаются вручную.

Поворотный дисковый затвор

Конструкцию и назначение этой арматуры для трубопроводов удобно рассмотреть на примере простейшей модели, управляемой ручным приводом. Перекрывающий элемент — диск, закрепленный на поворотной оси, перпендикулярной потоку.

Поворотный затвор

При открытом положении диск становится в плоскости, параллельной прямому току жидкой среды. Он создает небольшое гидравлическое сопротивление. Но оно пренебрежимо мало. При повороте ручки на 90° диск входит в контакт с уплотнительным кольцом, расположенным на внутренней стенке корпуса. Поток надежно перекрывается.

Двухстворчатый клапан

Принцип действия и конструкция предохранительной запорной арматуры использует силу упругости пружин, усиленную гравитацией — при установке в восходящих гидравлических системах. Перекрывающий элемент представляет собой два полудиска, закрепленных на одной оси.

Двустворчатый клапан

В открытом состоянии половинки дисков из нержавеющей стали или иного металла отогнуты к центру под влиянием давления, создаваемого жидкой средой. Поэтому открывается клапан автоматически. При прекращении тока в прямом направлении давление потока снижается и становится меньше силы упругости пружин лепестков клапана. Арматура закрывается. Двухстворчатый клапан предотвращает течение жидкости в обратном направлении.

Канализационный обратный клапан

Предназначение и применение запорной арматуры этого вида заключено в названии. Устанавливаются такие клапаны в системах канализации. Конструкция включает перекрывающий элемент в форме диска. Он закреплен в одной точке на внутренней стороне корпуса. Проходное отверстие эквивалентно сечению трубы.

Канализационный обратный клапан

Основное, разрешенное, направление потока обозначено стрелкой на внешней стороне корпуса. При таком течении жидкость прижимает перекрывающий элемент к стенке. Благодаря своим конструктивным особенностям он имеет минимальное гидравлическое сопротивление. При падении давления в прямом направлении диск опускается в седло под действием гравитации и/или под весом столба жидкости над ним. Для эффективной работы канализационный обратный клапан устанавливается в вертикальных восходящих трубах.

Задвижки

Задвижки — запорно-регулирующая трубопроводная арматура, предназначенная для перекрытия потока с помощью плоского перекрывающего элемента клиновидной и ножевой формы. Применяются в водоснабжении, промышленных гидравлических системах.

Задвижка

Аналогичные по принципу работы изделия находят применение в воздуховодах вентиляции, дымоходов. С поправкой на особенности применяемых в них материалов и уплотнителей. Пример — запорно-регулирующая арматура газопровода.

Изделия с перекрывающей деталью с ножом в нижней части получили собственное название — шиберные задвижки. Они имеют ряд преимуществ при установке в канализационных, промышленных очистных сооружениях перед клиновидными — так как могут разрезать волокна различной природы.

Щит движется в плоскости, пересекающей направление потока под прямым углом. В изделиях, которые управляются вручную, задвижка опускается с помощью вращения штурвала. В массивных моделях дополнительно устанавливается гидравлический механизм. Также есть модели с пневматическим и электрическим приводами.

Изделия, предназначенные для установки на круглые трубы, комплектуются фланцами. Что позволяет устанавливать их в разрыв трубопроводов с использованием сварки или иных методов соединения, осуществлять замену вышедших из строя элементов трубопроводной арматуры. Применение фланцев облегчает обслуживание гидравлических систем.

Автор статьи:
инженер отдела продаж Алексей Бочкарев