грундбукса задвижки что это такое
Грундбукса задвижки что это такое
Перечисленные набивки могут применяться при давлениях 0,6-4 Мпа в зависимости от температуры и используемого пропитывающего состава. Пропитка служит для улучшения герметизации и снижения коэффициента трения набивки о вал. Для пропитки набивок применяют сало, парафин, битум, графит, жидкое стекло, тавот, вискозин и т.п.
Из указанных выше набивок следует отметить фторопласт. Он имеет малый коэффициент трения, поэтому срок его службы в несколько десятков раз больше, чем у остальных материалов. Этому способствует также его высокая химическая стойкость. Недостатки фторопласта – сравнительно высокая твердость (что требует больших усилий при затяжке сальника) и высокая стоимость. Эти недостатки устраняются в набивке из асбестового шнура, пропитанного фторопластовой суспензией.
Для нормальной работы сальника необходимо, чтобы усилие прижатия нижних слоев к валу равнялось давлению среды. Усилие прижатия набивки к валу действует в радиальном направлении, тогда как поджим набивки нажимной втулкой производится в осевом направлении. Схема работы сальника изображена на рисунке 29. Если бы набивной служила идеальная жидкость, то осевое и радиальное усилие были бы равны (Р х = Р у ) во всех её участках. Однако, поскольку набивка является деформируемым твердым телом, то Р х Р у и, кроме того, сила прижатия набивки к валу будет изменяться по высоте сальниковой камеры вследствие трения набивки о вал и корпус при её деформации, т.е. при сжатии.
Связь осевого и радиального усилий можно выразить зависимостью:
, (1.39)
Величина m зависит от материала набивки, давления и лругих факторов и изменяется в пределах от 1,5 до 5.
Закон изменения осевой силы по высоте сальника можно представить следующим образом:
, (1.40)
Где S=(D-d)/2 ; f= m ТР /m ; m ТР – коэффициент трения набивки о вал и корпус сальника.
При совместном решении уравнений (1.39) и (1.40) получим закон изменения радиальной силы по высоте набивки, т.е. силы прижатия набивки к валу:
, (1.41)
Эпюра изменения силы прижатия набивки к валу изображена на рисунке 29. При удалении от нажимной втулки эта сила уменьшается. При большой высоте сальниковой набивки уменьшение радиальной силы будет значительным. Эффективное перераспределение радиальной силы может быть достигнуто в конструкции двойного сальника, однако, двойной сальник применения не находит, так как его эксплуатация очень сложна.
Если бы набивка являлась абсолютно твердым телом, то в противоположность допущению об идеальной жидкости, прижатие набивки к валу должно полностью отсутствовать. Для деформируемого твердого тела усилие прижатия набивки к валу будет составлять некоторую часть от осевого усилия. Увеличение силы прижатия можно достигнуть конструктивным приемом – изготовление колец уплотнительной набивки с конусными поверхностями. Для реальных набивок этот прием широко используется.
Определим мощность, теряемую на трение в сальнике. Для элемента набивки высотой dy сила трения равна:
, (1.42)
После подстановки значения Р х из уравнения (1.41) и интегрирования в пределах от 0 до h получаем:
, (1.43)
С учетом f= m тр /m имеем:
, (1.44)
Мощность теряемая на трение, будет равна:
, (1.45)
, (1.46)
Коэффициент трения f при вращении вала имеет меньшее значение, чем при неподвижном вале, кроме того, он изменяется при изменении давления. Учесть все это для разнообразных набивок при использовании уравнения (1.45) сложно, поэтому переходят к эмпирической зависимости (1.46), которая для практических расчетов принимает вид:
, (1.47)
Как делают задвижки и из какой стали шток? Состав и основные детали задвижек.
Принцип работы задвижки очень прост – затвор перемещается в одно из крайних положений при помощи воздействия оператора. Отсюда исходит высокая надежность и долговечность этого типа запорной арматуры. Но мало кто знает, что для достижения такой простоты в эксплуатации, целый ряд специалистов трудился не покладая рук. В процессе изготовления одной задвижки задействованы сталевары, литейщики, штамповщики, вальцовщики, токаря, инженеры-конструкторы. Каждая деталь выверяется до миллиметровой точности, чтобы не допустить аварий и остановки производства.
В этом обзоре вы познакомитесь с основными принципами изготовления задвижек. Какие металлы используются? Как наносятся уплотнительные поверхности? Из чего отливают корпуса? Из какой стали делают шток задвижки? Как собирается клин и многое другое. Информация будет полезна как для главных технологов предприятий, так и для рабочего персонала, обслуживающего трубопроводные магистрали.
Составные части задвижки
Рисунок 1. Составные части
Задвижка состоит из 3 основных узлов:
На левой части рисунка приводится подробное описание всех элементов стальной задвижки с ручным приводом. Кроме такого варианта исполнения, заводы-изготовители выпускают приборы, укомплектованные электро-, гидро-, или пневмоприводом. При этом внутреннее строение изделий с разными приводами ничем не отличается от ручного исполнения.
Кроме стали, в производстве трубопроводной арматуры используются чугунные, нержавеющие и алюминиевые сплавы. Чугун обычно применяют в системах жилищно-коммунального хозяйства для обслуживания сетей водоснабжения, водоотведения и отопления.
Нержавеющие и алюминиевые сплавы применяются для особо холодных районов эксплуатации, а также для химического производства для магистралей, транспортирующих едкие и агрессивные среды.
Сталь является универсальным металлом для изготовления корпусных деталей. Задвижки, выполненные из такого материала, используются как на сетях ЖКХ, предприятиях нефте- и газовой промышленности, так и для обслуживания химической промышленности.
Принцип действия
Чтобы понять, почему тот или иной элемент задвижки изготавливается из определенного материала, надо разобраться с принципом работы изделия.
Затвор образован двумя элементами – подвижным клином с литыми или присоединенными дисками, а также неподвижными кольцами, установленными в седла корпуса.
Задвижка предназначается для работы в двух режимах:
Чтобы привести затвор в движение, работник должен повернуть штурвал, расположенный над бугельным узлом, по или против часовой стрелки. Направление перемещения указывается на корпусе.
В центре штурвала есть отверстие, в которое вставляется гайка привода, вращательное движение которой передается шпинделю. Благодаря резьбовому соединению гайки и шпинделя, последний совершает вращательно-поступательное движение.
Клин задвижки соединен со штоком при помощи т-образного соединения. За счет движения шпинделя, происходит перемещение затвора, открывая или закрывая проходное сечение корпуса.
Шпиндель и шток составляют единый элемент. По сути, один является продолжением другого. Их отличие заключается в том, что у шпинделя, по всей длине присутствует резьба. Поверхность штока напротив, является гладкой. Такая конструкция обусловлена наличием сальникового узла.
Штурвал и гайка
Приводная пара «гайка-шпиндель» в ручной задвижке приводится в движение с помощью штурвала. Для этого в маховике есть специальное установочное гнездо, в которое вставляется гайка.
Рисунок 2. Соединение штурвала
Так как гайка является неподвижным элементом, она жестко крепится к штурвалу. Разные модели задвижек могут иметь отличные варианты исполнения отверстий маховика, а соответственно, и гаек.
Что такое бугель задвижки?
Бугельный узел, или бугель, проектируется на задвижках с выдвижным шпинделем. Устройство нужно для того, чтобы клин затвора мог выполнить требуемый ход в положение «открыто».
Приводная гайка поднята над крышкой на высоту, равную или большую расстоянию хода затвора. Эта конструкция называется бугельным узлом. То есть, чтобы клин полностью вышел из проходного отверстия корпуса задвижки, а рабочая среда могла беспрепятственно циркулировать по трубе, наличие бугеля обязательно.
Сальниковый узел
Сальник выполняет функцию герметизации системы относительно окружающей среды.
Рисунок 3. Сальник
В качестве основного элемента, выполняющего функцию по герметизации, выступает сальниковая набивка. Она наматывается на шток, прижимается грундбуксой и затягивается откидными болтами. Устройство сальниковой камеры позволяет помещать набивку в специальный отсек. Благодаря такому исполнению достигается 100% герметичность корпуса задвижки относительно окружающей среды.
Шток имеет гладкую поверхность, благодаря чему в камере сальника набивка плотно прилегает к его поверхности.
Устройство фланца
Фланцевое соединение корпуса чугунных и стальных задвижек выполняется по типу «шип-паз», согласно ГОСТ 33259-2015г.
Рисунок 4. Уплотнение фланца
Чтобы обеспечить высокую герметичность, фланец дополнительно уплотняется прокладкой. В чугунных корпусах обычно используется резина EPDM. Для стального исполнения применяется паронит.
Аналогичное строение и у фланцев присоединительных патрубков. Для того чтобы присоединительные размеры задвижки и трубопровода соответствовали друг другу, фланцевые соединения выполняются по ГОСТ 33259.
Устройство затвора
В стальной клиновой задвижке главным рабочим органом является затвор.
Он образован 3 элементами.
За счет наличия уплотнительных поверхностей на дисках клина и кольцах корпуса, достигается заданный класс герметичности задвижки. Так как эти два элемента выполняются из дорогостоящих коррозионно-стойких сталей с высоким содержанием хрома и никеля, их наносят тонким слоем по краям каждого элемента методом наплавки. Современное оборудование заводов-изготовителей позволяет наносить сплавы лазерным методом.
Согласно ГОСТ 9544-2015, клиновые задвижки могут иметь следующие классы герметичности:
Также существует еще 6 градаций (от CC до G), отражающих низшие классы показателя герметичности затворов.
Сибирский завод трубопроводной арматуры выпускает стальные клиновые задвижки высоких классов герметичности затвора. По индивидуальному заказу, СибЗТА изготовит устройство классов от А до С. Для ознакомления с продукцией, посетите сайт компании (https://sibzta.su), или позвоните по номеру телефона 8-800-350-91-13.
Что такое седло задвижки?
Для возможности установки уплотнительного кольца, в корпусе образована выемка, называемая седлом.
Рисунок 6. Седло задвижки
Существует два метода устройства колец в корпусе.
Запрессовка производится при помощи натяга колец большего диаметра в седла меньшего диаметра. Такое соединение считается надежным и долговечным.
Материалы изготовления
Составные элементы запорной арматуры изготавливаются из различных сплавов, а также из неметаллических материалов. Это обусловлено характером и условиями работы той или иной части задвижки.
Рассмотрим составные элементы стальной модели 30с64нж, а также чугунной 30ч39р.
Корпус и крышка
Процесс изготовления стальных и чугунных корпусов отличается. В производстве основных элементов чугунных изделий применяется метод литья.
А вот как делают задвижки из стали:
При использовании второго метода, корпуса и крышки изготавливаются из листового металла при помощи воздействия механического пресса. Но в этом случае дополнительно применяется электродуговая сварка для соединения элементов корпуса или крышки.
В настоящее время заводы-изготовители трубопроводной арматуры производят внедрение новой технологии штамповки, получившей название: штамповка эластичными средами. Процесс осуществляется с использованием жидкой среды, которая под высоким давлением воздействует на металл, предварительно уложенный на требуемый макет (форму).
Корпус и крышка модели 30с64нж производятся методом литья из стали 25Л или WCB. В этих сплавах высокий процент содержания углерода (до 0,4%), что ставит их в один ряд с маркой 40Х, используемой для деталей с высокой осевой, продольной и поперечной нагрузкой.
Чугунный корпус 30ч39р отливается из сплава GGG40-50. Отличие этих марок заключается в химическом составе, и, как следствие, в предельной твердости. Так GGG40 имеет значение 140-190 единиц по шкале Бринеля, а GGG50 – 170-220 единиц.
Элементы привода
Штурвал задвижки с ручным управлением отливается из стали 25Л, в предварительно подготовленной форме.
Гайка шпинделя изготавливается обычно из латуни, марки ЛС59-1.
В состав этого сплава входят:
Латунь – медно-цинковый сплав желтовато-красного цвета. Обозначение в маркировке «С» указывает на то, что этот металл легирован свинцом. Последний нужен для того, чтобы улучшить антифрикционные свойства, а также повысить обрабатываемость детали резанием (нарезание резьбы). Гайка шпинделя, выполненная из латуни ЛС59-1 – отлично переносит высокие показатели температуры давления.
Антифрикционные свойства металла – свойства, при котором сплав обладает высоким сопротивлением деформации от трения.
Шпиндель (шток) задвижки изготавливается из стали 20Х13. Этот сплав относится к коррозионно-стойким, жаропрочным, класс – мартенситный. Его используют для отливки деталей машин, болтов и гаек, работающих в условиях высоких температур (свыше 500 0 С). В химическом составе 20Х13 присутствует от 12 до 14 процентов хрома, что придает дополнительную прочность.
В сети интернета часто встречается такой вопрос: «Какая резьба на штоке задвижки?» Однозначного ответа на это вопрос нет. Вот в чем дело.
В задвижках с ручным управлением для того, чтобы переместить затвор в положение «закрыто», шпиндель надо вращать по часовой стрелке (требование ГОСТов и ТУ). Это соответствует правой резьбе на штоке.
Другое дело, когда привод задвижки электрический или механический. В последнем исполнении, в зависимости от типа передачи (червячная, коническая и др.) резьба штока может изготавливаться в левом исполнении.
Рисунок 7. Направление резьбы
Такое технологическое решение применяется для того, чтобы сохранить направление вращения штурвала по часовой стрелке для закрытия затвора. Поэтому резьба штока выполняется как в правом, так и в левом исполнении.
Уплотнители сальника
Сальниковая камера выполняет функцию герметизации трубопроводной среды относительно окружающей. Так как этот узел имеет подвижный элемент (шток), непосредственно контактирующий с затвором, требования к материалам уплотнителя здесь повышенные.
Рисунок 8. Уплотнитель сальника
На рисунке изображен сальниковый узел с намотанной набивкой, в качестве которой используется шнур ТРГ (черного цвета).
Шнуры ТРГ представляют собой терморасширенную графитовую нить, армированную:
Использование разного материала в качестве армирования определяет сферу применения запорной арматуры. Например, при герметизации сальника ТРГ с нержавеющей проволокой, задвижку можно использовать для перекрытия потока рабочей сред на предприятиях химической промышленности.
В процессе изготовления шнура ТРГ используется терморасширенный графит, пропитанный специальным клеящим составом.
АГИ – асбестовый шнур. Этот уплотнитель изготавливается из асбестовой нити, пропитанной клеем, согласно ГОСТа 5152-84г. Некоторые АГИ так же, как и ТРГ, имеют черный цвет. Это говорит о том, что в их составе имеется графитизированная смесь.
Завод СибЗТА изготавливает стальные клиновые задвижки марок 30с15нж, 30с41нж, 30с64нж, с использованием сальниковой набивки ТРГ. Вся выпускаемая продукция завода соответствует требованиям техрегламента Таможенного союза ТР ТС 010/2011. По вопросам приобретения продукции звоните по телефону 8-800-350-91-13.
Уплотнитель фланца
Для уплотнения фланца между корпусом и крышкой, а также фланцев присоединительных патрубков, используются:
Паронитовый уплотнитель имеет несколько разновидностей.
В качестве межфланцевого уплотнителя корпуса и крышки также используется пропитанный фторопластом ТРГ.
Используемые уплотнители фланцев проектируются, согласно требованиям ГОСТа 33259-2015.
Клин стальной задвижки изготавливается из сплавов разных марок. Выбор материала зависит от конкретной модели.
Рассмотрим, из каких сталей делаются клиновые затворы самой востребованной модели.
Модели под номером 1 являются универсальными.
Их используют в качестве запорной арматуры на магистралях, по которым транспортируется:
Уплотнители затвора
Особое внимание в конструкции запорной арматуры уделяется выбору материалов для уплотнительных поверхностей затвора. В стальных и чугунных задвижках применяются разные материалы. Это обусловлено технологическими процессами, для которых созданы эти приборы.
Чугунные изделия преимущественно эксплуатируются в системах водоснабжения, отопления и канализации, где рабочей средой является жидкая или газообразная вода. Поэтому использование металлов здесь нецелесообразно.
Для 30ч39р применяется:
Клин 30ч39р полностью покрывают одним из 3 вышеуказанных материалов. При этом наличие колец в корпусе не обязательно. Все перечисленные материалы не подвержены коррозионному разрушению под воздействием воды.
В стальных моделях задвижек, таких как 30с64нж, 30с41нж и др., в качестве уплотнителей применяются нержавеющие стали.
Рисунок 9. Уплотнители
Для наплавки уплотнительных поверхностей на диски клина применяют несколько марок сталей.
Для уплотнительных колец корпуса используются другие, более прочные сплавы. Это обусловлено тем, что кольца являются несъемным элементом затвора.
А вот из каких металлов они изготавливаются.
Все марки сталей, используемые для уплотнителей дисков и колец, выпускаются в виде наплавочной проволоки. Соответственно, они наносятся методом наплавки.
Способы нанесения уплотнителей
Существует два метода нанесения уплотнительных поверхностей на стальных частях затвора (диски и кольца).
Рисунок 10. Лазерная сварка
Второй метод является более современным, точным, надежным, но, естественно, очень дорогостоящим. Наплавляемые поверхности при лазерной сварке получаются ровные, с одинаковой глубиной проплавления. Швы, полученные таким методом, не подлежат шлифовке.
Для наплавки дисков и колец затворов используется макросварка, глубиной проплавления от 1 мм и более.
Контроль состояния деталей
В конструкции запорной арматуры слабым звеном является уплотнитель сальника. При частом открывании и закрывании затвора, набивка истирается, приходит в негодность и может произойти выход рабочей среды из трубопровода.
Рисунок 11. Протечка
Если вовремя не заменить изношенный уплотнитель, то рабочая среда (особенно агрессивная) может нанести вред корпусу задвижки, шпинделю и другим элементам.
Для того чтобы своевременно установить степень износа деталей, на предприятии, эксплуатирующем трубопроводную магистраль, должны вестись журналы осмотра устройств запорной арматуры.
Контролю подлежат:
Визуальный осмотр, в идеале, должен проводиться при каждой пересмене рабочего персонала. Периодичность разборки сальниковых узлов, а также фланцев для контроля состояния уплотнителей, устанавливается заводом-изготовителем в руководстве по эксплуатации или нормативными документами предприятия.
Кран-букса — выбор и ремонт
Кран-букса: что это, в чём отличие от буксы, где необходима, основные виды, отечественные, импортные, как выбрать, проблема совместимости, как ремонтировать, в каких случаях, особенности устройств для ванной и эксплуатации – обо всём этом ниже в статье.
Что такое кран-букса
Букса – осевая коробка, металлический ящик для оси (например, паровоза).
Совсем другое – кран-буксы (КБ), они же вентильные головки. Если у буксы главное – передать движение, то у КБ – пропускание/закрытие воды. Она тоже содержит вращающийся элемент – затвор, который своим поворотом приоткрывает канал для прохождения воды либо наоборот.
Словосочетание кран-букса, вместе со словом букса, содержит и слово кран, которое объясняет разницу от задвижки. Оба устройства принадлежат к запорной арматуре, но запирающий элемент задвижки находится в основном вне конструкции и движется поперёк течения.
Затвор же полностью внутри устройства (в штоке), его движение может быть перпендикулярно потоку, с небольшим наклоном, параллельным.
В основном КБ латунные, иногда – стальные.
Принцип работы и устройство кран-буксы
Существуют разные конструкции КБ, но общая конструкция состоит из:
В более качественных моделях КБ используются жировые камеры – для смягчения хода, увеличения ресурса.
Принцип работы : вместе с вентильной головкой рука поворачивает затвор в штоке, регулируя степень открытости водному потоку.
Для чего устройство необходимо
Основное применение кран-буксы – в смесителях, смешивающих холодную и горячую воду. И поэтому у неё к открытию/закрытию воды добавляются ещё две функции – изменение скорости воды, её температуры.
Виды кран-буксы
Конструкция штока задаёт виды КБ:
Резиновая (с червячным механизмом)
Внутри жировой камеры (пространство, обозначенное на рисунке сверху) вращение штока передаётся в возвратно-поступательное продвижение поршня, так как шестигранный конец поршня упирается в шестигранные стенки буксы, и с поворотом штока поршень выдвигается вместе с запорной прокладкой на другом конце, закрывает отверстие для движущейся жидкости.
Герметичное пространство жировой камеры закрывает шток от воды и пыли. Поэтому смазанный винт штока вращается легко. Срок его эксплуатации заметно превосходит аналоги без жировой камеры.
запорную накладку лучше прижимать к поршню накидной гайкой – колпак предохраняет резьбу от воды, а шестигранная форма крепче удерживает прокладку.
Керамическая
Кран букса не сплошь керамика, а лишь верхняя с нижней пластины (на нижнем правом рисунке)
Синие стрелки показывают направление движения воды: через пластиковый шумогаситель в боковые отверстия.
Кран-букса керамическая (рисунок справа) имеет корпус с продольными пазами для боковых выступов нижней керамической пластины, жёстко фиксируя последнюю. Что касается верхней керамической пластины, то она соединяется своим пазом с выступом на конце штока с шумогасителем. Поэтому шток вращается рукоятью вместе с шумогасителем и верхней керамической пластиной, то приоткрывая ход воде, то закрывая.
Крепление пластины и шумогасителя со штоком
За счёт резинового кольца на конце КБ (рисунок подвижной части) букса и корпус смесителя плотное прилегают друг к другу, но не перекрывается вода (что отличает от резиновой прокладки в резиновой КБ).
Шумогаситель обеспечивает отсутствие неприятных звуков при открывании и течении воды.
Пластины на самом деле металлокерамические, тщательно отшлифованные. Со временем отшлифованность нарушается, КБ необходимо менять.
Сравнение резиновой и керамической кран-букс
Плюсы резиновой КБ :
Минусы резиновой КБ :
Совместимость устройств
Керамическая кран букса и резиновая взаимозаменяемы, если подходят размеры и резьба под корпус смесителя.
Отечественные головки кран-букс имеют размеры
В то время как импортные:
Практически взаимозаменяемость проверяется так:
Ещё проверяют количество шлиц. Они находятся на верхней части штока – для маховика. Их 20 или 24.
Российские с иностранными кран-буксы зачастую не совместимы. Замена возможна только в комплекте с маховиком.
Критерии выбора кран-буксы
При выборе типа КБ (резиновая или керамическая), надо исходить из того, что важнее покупателю: цена или удобство пользования, а также возможность ремонта. Керамическая дороже, не подлежит ремонту, зато долговечнее и удобнее в использовании. Но не всегда, так как чувствительна к качеству воды, требует оснащения фильтром.
При покупке КБ на замену надо приходить в магазин с выкрученной протекающей, неисправной буксой.
По назначению выделяется кран букса для ванны и раковины без душа и кран букса для душа.
В КБ для смесителей без душа отсутствует золотниковый механизм. Поэтому они не переключаются на душ. И выглядят такие буксы обычным образом.
Смеситель для душа имеет золотниковый механизм:
На рисунке он находится в передней части устройства. При этом сама букса обычная.
Смесители для душа подразделяются на двухвентильные и однорычажные:
Двухвентильный смеситель Однорычажный смеситель
В двухвентильном смесителе кран-букса принимает воду из двух вентилей (холодной и горячей воды) и при посредстве золотникового устройства направляет смешанную воду либо в душ, либо в ванну. Это устройство более простое, чем однорычажный смеситель, в котором рычаг может двигаться в двух плоскостях – поворачиваться по горизонтали и двигаться по вертикали. Такие движения достигаются за счёт шара со специальными прорезями, сквозь которые течёт холодная вода и горячая. С изменением угла меняется напор воды. А уже смешанная вода может переключаться золотником (нажатием на кнопку) на душ или ванну.
Популярные производители
Grohe
Немецкий бренд. Акцент на керамические кран-буксы, изготавливаемые по инновационным технологиям. Результат – высокая устойчивость букс к повреждениям, ударам, воде с примесями. Простота конструкции позволяет большинство протечек устранять самостоятельно.
VIDIMA
Более 60 лет на рынке. Хорошая репутация, поскольку продукция качественна, надёжна, доступна по цене. Производство сосредоточено в Болгарии.
Каждое изделие проходит индивидуальную проверку качества под высоким давлением воды.
Немецкий бренд. Специализация на керамических КБ. Производство керамических элементов запатентовано. Как результат – 5-летняя гарантия независимо от качества воды. Надёжность смесителей выше принятых европейских норм в 4 раза.
Сервисные центры в 30 российских городах.
Как производить замену и ремонт
В случае протечки крана требуется замена кран буксы. Для современных устройств требуется опыт обращения с ними. Так, многие думают, что знают, как выкрутить кран буксу. Для этого в хозяйстве держат разводной ключ. Это заблуждение. Современные покрытия (например, хромированное) хрупки.
Чтобы не повредить внешний вид, а тем более сердцевину, нужно при выкручивании КБ использовать накидную головку на 17.