Конструктивные особенности и технология производства стальных литых клиновых задвижек с выдвижным шпинделем

Конструкция стальной литой клиновой задвижки

Затвор перекрывает поток, перемещая клин между двумя седлами внутри цельного корпуса. Отливка не имеет сварных швов в зоне рабочего давления. Конструкция стальной литой клиновой задвижки с выдвижным шпинделем включает корпус, крышку, клин, седла, шпиндель, сальниковый узел и привод. Такую компоновку имеют клиновые задвижки зкс, рассчитанные на высокое рабочее давление в трубопроводе.

Клин, седло и уплотнительные поверхности

Клин — подвижный запорный элемент, цельный или двухдисковый. Седло — ответная поверхность корпуса с наплавленным пояском. Малый угол наклона уплотнительных поверхностей создаёт расклинивание: клин садится с натягом, и контакт сохраняется при изгибе корпуса под давлением. Твёрдость наплавки обычно 35–45 HRC, шероховатость поверхностей — Ra 0,63–1,6 мкм.

Выдвижной шпиндель, крышка и сальниковый узел

Трапецеидальная резьба преобразует вращение привода в поступательное движение клина. При открытии шпиндель выходит наружу, а указатель хода показывает положение клина; в невыдвижной схеме резьба скрыта в среде и недоступна для осмотра. Крышка образует сальниковую камеру: набивка поджимается грундбуксой, стык с корпусом уплотняет прокладка.

Как работает затвор при открытии и закрытии

Ход клина и крутящий момент на приводе

Ход клина близок к высоте прохода. Момент на приводе растёт при посадке клина в седло и в первый момент открытия, когда трение преодолевают сразу на двух парах поверхностей. Клиновой затвор требует большего усилия, чем параллельный: у него две трущиеся пары вместо одной.

Влияние направления потока на прижатие и износ

Давление под клином усиливает прижатие к седлу со стороны входа и помогает герметичности в закрытом положении. Оно же повышает усилие открытия. Быстрее изнашивается седло со стороны потока, поэтому подача среды под клин продлевает срок службы уплотнений.

Производство: от формы до сборки

Формовка, стержни и заливка металла

Корпус формуют в песчано-смоляной смеси, полости прохода образуют стержни. Литниковая система и прибыли питают отливку при усадке и выводят неметаллические включения. Углеродистую сталь заливают при 1550–1600 °C.

Термообработка и механическая обработка заготовок

Отливку нормализуют при 900–950 °C с высоким отпуском 600–650 °C: снимаются внутренние напряжения, формируется структура металла. Затем растачивают посадочные поверхности, получая требуемые соосность и шероховатость.

Наплавка уплотнений и сборка узлов

На седла и клин наплавляют хромоникелевые или кобальтовые сплавы: твёрдый слой хуже схватывается с ответной поверхностью и сопротивляется эрозии. После наплавки узлы собирают, регулируют ход клина и поджимают сальник.

Контроль качества и испытания

Методы неразрушающего контроля отливок

Дефекты выявляют визуально-измерительным контролем, радиографией, ультразвуковой дефектоскопией, капиллярным и магнитопорошковым методами. Допустима одиночная пора, не снижающая прочность стенки. Трещины, неспаи и сквозная пористость в зоне давления — брак.

Гидравлические испытания на прочность и герметичность

Корпус проверяют пробным давлением, обычно 1,5 от номинального, затвор и сальник — при 1,1. Класс герметичности по ГОСТ 9544-2015 обозначают латинскими буквами: чем меньше допустимая утечка, тем выше класс. Порядок операций по ГОСТ 24054:

1. Заполнить полость водой и удалить воздух.
2. Поднять давление до пробного и выдержать от 2 до 10 минут в зависимости от диаметра.
3. Осмотреть корпус: потение и течи не допускаются.
4. Снизить давление до испытания затвора и замерить утечку.

Эксплуатационные ограничения и типовые отказы

Заклинивание и рост усилия на шпинделе

После работы при высокой температуре клин заклинивает: тепловое расширение и нагар на поясках увеличивают трение. Усилие растёт также из-за перекоса шпинделя и потери смазки в резьбовой паре. Признаки — тугой ход маховика и появившийся люфт.

Износ уплотнений, резьбы и коррозионное разрушение

• задиры и потемнение наплавленных поясков;
• течь по сальнику при подтянутой грундбуксе;
• пропуск по стыку крышки и корпуса;
• люфт и шум в резьбовой паре.

Параметры, определяющие применимость задвижки

Диаметр, давление, температура и характер среды

Применимость задают номинальный диаметр, номинальное давление, температура и свойства среды. Углеродистые стали (25Л, WCB) пригодны примерно до 425 °C, хладостойкие марки сохраняют вязкость при отрицательных температурах, нержавеющие — до 600 °C. Абразивные примеси ускоряют износ поясков и резьбы.

Различия между цельным и двухдисковым клином