Задвижки и дисковые затворы являются наиболее распространенными разновидностями промышленной трубопроводной арматуры. При этом они имеют целый ряд конструктивных отличий друг от друга, напрямую определяющих их достоинства и недостатки, сферы и условия применения.

Основным рабочим органом затвора является расположенный перпендикулярно потоку среды диск . Он жестко закрепляется на оси, которая в данном случае выступает в качестве штока, то есть служит для изменения положения запорного элемента. Полностью открытому положению затвора соответствует размещение диска вдоль оси корпуса арматуры. При полном закрытии он по всему периметру прилегает к седлу, тем самым перекрывая сечение. Таким образом, для полного закрытия или открытия затвора достаточно повернуть шток на 90 градусов.

Основной рабочий орган задвижки – шибер, клин или диск – перемещается перпендикулярно потоку среды между расположенными параллельно уплотнительными поверхностями . При этом в полностью открытом положении он находится вне проходного отверстия. Перемещение запирающего элемента осуществляется путем вращения выдвижного или невыдвижного шпинделя, который может приводиться в действие вручную при помощи штурвала, в том числе через редуктор, или автоматически –многооборотным электроприводом, гидроприводом или пневмоприводом.

Преимущества и недостатки задвижек и затворов

Основные преимущества дисковых затворов:

• небольшое гидравлическое сопротивление;
• малое время открытия и закрытия;
• простота конструкции, монтажа и обслуживания;
• небольшая строительная длина и высота;
• сравнительно небольшие габариты и масса.

К числу главных недостатков затвора относятся необходимость приложения значительных усилий для перемещения при сильном напоре и большом диаметре трубопровода, невысокая герметичность в закрытом положении, повышенный износ запирающего элемента, постоянно находящегося внутри потока, а также уплотнений, при частом закрытии и открытии. Первая проблема решается путем установки редукторов и приводных механизмов. Повышения ресурса уплотнительных поверхностей и герметичности позволяет добиться применение эксцентриковых затворов.

Основные преимущества задвижек:

• минимальное гидравлическое сопротивление в открытом положении;
• достаточно высокая герметичность;
• небольшая строительная длина;
• возможность перекрытия потока вязких и загрязненных сред;
• подходят для установки на трубопроводах с меняющимся направлением потока;
• высокая сейсмостойкость;
• незначительный износ уплотнительных поверхностей даже при частой смене положения запирающего элемента.

Главными недостатками задвижек являются обусловленная особенностями конструкции значительная монтажная высота и масса арматуры, а также невысокая скорость срабатывания, даже при условии использования исполнительных механизмов. Задвижки сложнее и дороже затворов с точки зрения монтажа, обслуживания и ремонта.

Сферы применения затворов и задвижек

Дисковые затворы устанавливаются в качестве запорной (реже запорно-регулирующей) арматуры на трубопроводах, предназначенных для транспортировки чистых сред. Они активно применяются в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения в коммунальном хозяйстве, в пищевой промышленности и других сферах, когда не предъявляются повышенные требования к герметичности. Трубопроводную арматуру этого типа целесообразно устанавливать на трубопроводах большого диаметра.

Задвижки, в отличие от затворов, менее критичны к чистоте среды, давлению и температуре, при этом способны обеспечить высокую герметичность и применимы для регулирования. Их используют в системах водоснабжения и водоотведения, нефтяной и химической промышленности, когда не критичны скорость срабатывания и значительные размеры оборудования. Их целесообразно устанавливать в районах с повышенной сейсмической активностью.

1. В затворах дисковых применяется наиболее надежное из существующих на данный момент уплотнение — эластичное, исключающее протечки во время эксплуатации затвора, т.е. обеспечивающее герметичность в затворе, так же как и у задвижки, по классу «А».Однако из-за уплотнения металл по металлу задвижка практически не имеет ресурса, т.к. любое попадание в среду твердых фракций выводит ее из строя. Ремонт же задвижек требует больших затpат и дорогостоящего специального оборудования. Ресурс работы затворов (с учетом замены единственного уязвимого узла затвора «вкладыш-диск») в три раза выше ресурса задвижек.
2. Упомянутый узел может быть заменен в течение 15–60 мин в зависимости от условного прохода затвора и не требует высокой квалификации исполнителя. А износостойкость используемой резины, по оценкам института резины, гарантируется в течение 5–10 лет. Установка дополнительных уплотнений при монтаже не требуется, т.к. как герметизация соединения «затвор–фланец» происходит за счет эластомерного вкладыша.
3. Применение защитных покрытий на основе эластомерных и полимерных материалов для деталей, непосредственно контактирующих с рабочей средой, обеспечивает стойкость арматуры к воздействию агрессивных сред. Эластомерный или металлорезиновый вкладыш исключает возможность контакта рабочей среды с корпусом затвора, а эластомерное или полимерное покрытие защищает диск.
4. Затвор дисковый выгодно отличают от задвижки такие показатели, как малое время открытия и закрытия и возможность плавного регулирования расхода среды. Открытие/закрытие затвора производится простым поворотом диска на 90°.
5. Затвор дисковый отличается малыми весогабаритными характеристиками. Так, вес одного затвора до 8 раз меньше веса задвижки того же условного прохода, что уменьшает весовую нагрузку на трубопровод, и упрощает монтажные работы, т.к. не требуется мощного грузоподъемного оборудования и специальных монтажных площадок.
6. Затвор дисковый не имеет резьбовых рабочих паp. Резьбовая пара втулка–шпиндель задвижки подвергается коррозии из-за воздействия внешней среды и выходит из строя, особенно в колодцах теплотрасс, имеющих теплую и влажную окружающую среду, а также при установке задвижек на открытых площадках. Говоря о колодцах, следует упомянуть о возможности установки в них дисковых затворов, используя колонки длиной до 2,5 м, набираемые из секций по 0,5 м каждая.
7. В проточной части затвор дисковый, в отличие от задвижки, не имеет застойных зон. В застойных зонах скапливаются различные механические примеси, присутствующие в проводимой среде, в результате чего наступает момент, когда задвижку невозможно закрыть и, тем более, обеспечить герметичное перекрытие потока.
8. В отличие от задвижки затвор дисковый удобен для установки на трубопроводах, имеющих теплоизоляцию. Наружный диаметр корпуса затвора не превышает наружного диаметра фланца трубопровода, а органы управления затвора расположены выше габаритного размера теплоизоляции.
9. Для затвора дискового а возможна любая автоматизация. Он может управляться как ручными средствами - рукояткой или редуктором, так и пневмо- или электроприводом отечественного либо западного производства.

Отличие затворов дисковых от задвижек: в их корпусах не застаивается среда даже при длительной остановке системы. При этом поворотные затворы во много раз меньше по габаритам и весу и могут устанавливаться в любом положении.

За счет высокой химической и износостойкости материалов сфера применения затворов дисковых по рабочим средам достаточно широка: помимо бытовой и промышленной воды, это также морская вода и насыщенный пар, химически активные среды (кислые и щелочные), нефтепродукты, трансформаторное масло, природный газ, пищевые и биологические среды, сыпучие материалы, гидро- и пневмопульпы с крупностью частиц до 2 мм.

Затворы и задвижки в различных конструкциях выполняют схожую функцию. Но различаются они между собой заметно. В чем специфика соответствующих механизмов?

Что представляет собой затвор?

Прежде всего, стоит отметить, что затворы и задвижки можно рассматривать в разных контекстах. В основном они сопоставляются как элементы, выполняющие определенные функции в конструкции трубопроводов.

Затвор

Затвор - чаще всего запорное устройство. Но в некоторых случаях он используется и для регулирования интенсивности потока жидкости или газа в трубопроводе.

Затвор имеет довольно простую конструкцию: в нем есть блокирующий клапан в форме диска, который можно посредством рычага поворачивать вокруг оси. В положении «закрыт» данный диск перпендикулярен потоку воды. В положении «открыт» - параллелен ему.

Конструкция затвора может предусматривать также размещение регулирующего клапана и в промежуточных положениях - так, чтобы движение потока в трубопроводе осуществлялось с желаемой интенсивностью.

Как правило, герметичность блокировки потока с использованием затворов - если говорить о положении «закрыто» клапана - относительно невысока. Поэтому соответствующее устройство чаще всего задействуется в крупных трубопроводах. В них обычно нет высоких требований к герметичности запорной арматуры, поскольку давление в потоке, как правило, в таких типах инфраструктуры относительно небольшое. К подобным трубопроводам относятся те, что входят в состав вентиляционных, тепловых, газовых магистралей.

Основные достоинства затворов:

• несложная конструкция;
• простота монтажа и поддержания функциональности;
• небольшой вес, длина;
• оперативность установки регулирующего диска в крайние положения - «открыто» и «закрыто».

В числе недостатков соответствующих устройств:

• невысокая герметичность;
• необходимость задействования во многих случаях больших энергозатрат для смены позиции диска с «открыт» на «закрыт» и наоборот;
• важность инсталляции в ряде случаев редуктора по причине возможности появления крутящих моментов в процессе работы дисков.

Что представляет собой задвижка?

Задвижка - это, как и затвор, запорное устройство, используемое в конструкции трубопроводов. В большей степени, чем затвор, оно приспособлено к регулированию интенсивности потока жидкости или газа в магистрали. Конструкция задвижки также не отличается особой сложностью: в ней, как и в затворе, есть блокирующий клапан, однако не поворотный, а передвигающийся поперек трубопровода вправо-влево или вверх-вниз.

Условно говоря, в крайнем левом или верхнем положении задвижка может обеспечивать свободный поток жидкости или газа по магистрали. В крайнем правом или нижнем соответственно - полностью блокировать движение вещества. В срединном положении задвижка, таким образом, снижает интенсивность потока примерно на 50 %. При ее движении левее или вверх (если следовать нашему примеру) данный процент увеличивается. При перемещении задвижки правее или вниз - наоборот, уменьшается.

Следовательно, рассматриваемое запорное устройство позволяет очень плавно регулировать интенсивность потока жидкости или газа в трубопроводе, и в этом заключается его главное преимущество. Задвижка к тому же характеризуется высокой герметичностью. Поэтому ее можно инсталлировать на трубопроводах с небольшим диаметром и значительным давлением потока. Например, на водопроводных трубах, нефтепроводах.

Но есть у задвижек и недостатки:

• во многих случаях сложный ремонт и обслуживание;
• относительно невысокая оперативность доведения клапана до позиции полного открытия или закрытия;
• размещение зачастую на большой строительной высоте - в силу специфики конструкции.

Сравнение

Главное отличие затвора от задвижки заключается в том, что в первом запорном элементе клапан представлен диском, который вращается вокруг своей оси. Во втором - перемещается вверх-вниз или вправо-влево перпендикулярно потоку. Разница между рассматриваемыми устройствами также заметна с точки зрения:

• их герметичности;
• приспособленности к работе под высоким давлением потока;
• оперативности выставления блокирующих клапанов в положение «открыто» или «закрыто» на устройствах.

Как следствие - могут наблюдаться отличия между рассматриваемыми запорными приспособлениями и с точки зрения сферы их применения.

Более наглядно изучить то, в чем разница между затвором и задвижкой заключается с точки зрения указанных параметров, нам поможет небольшая таблица.

Таблица