Из чего состоит задвижка: Из чего состоит задвижка Статья от компании «Промэлемент»

Содержание

Из чего состоит задвижка Статья от компании «Промэлемент»

Задвижка — это одна из наиболее распространенных разновидностей запорной арматуры для трубопроводов. Принцип действия задвижки заключается в перекрытии потока рабочей среды при помощи запирающего элемента, перемещающегося перпендикулярно оси трубопровода. Диапазон внутренних диаметров трубопроводов, в которые монтируются задвижки, варьируется от десятков миллиметров до нескольких метров, давление в трубе может приближаться к 25 мегапаскалей, а температура транспортируемой среды достигать 565 градусов. Рассмотрим подробнее из чего состоит трубопроводная задвижка и какие у нее есть плюсы и минусы.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ СТАЛЬНЫХ ЗАДВИЖЕК

По типу управления данные устройства делятся на задвижки с ручным управлением (при помощи штурвала), электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом. Задвижки крупных диаметров как правило комплектуются редукторами, позволяющими существенно снизить усилия при перемещении затвора.

К ПРЕИМУЩЕСТВАМ ЗАДВИЖЕК ЧАЩЕ ВСЕГО ОТНОСЯТ СЛЕДУЮЩИЕ ОСОБЕННОСТИ:

  • простота конструкции в сравнении с другими типами запорной арматуры
  • малая длина устройства, облегчающая монтаж
  • широкий диапазон внешних условий, в которых допускается эксплуатация задвижек
  • низкое сопротивление потоку в открытом состоянии

В числе основных недостатков задвижек чаще всего упоминают следующие:

  • большое время полного открытия или закрытия
  • постепенный износ уплотнений в корпусе и затворе задвижки, в итоге приводящих к необходимости ремонта, который затруднительно выполнить без вывода задвижки из эксплуатации
  • требования к свободному пространству в месте установки задвижки, что обусловлено большой эксплуатационной высотой (в первую очередь у задвижек с выдвижным шпинделем) для обеспечения полного хода затвора.

СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ ЗАДВИЖКИ

В зависимости от принципа действия запорной части, различают клиновые, шиберные, параллельные и шланговые задвижки. Рассмотрим из чего состоит стальная задвижка на примере клиновой задвижки со шпинделем. Корпус и крышка задвижки образуют рабочую полость, внутри которой перемещается затвор (в данном случае клинового типа). На двух сторонах корпуса располагаются соединительные узлы для монтажа задвижки в состав трубопровода. Данные узлы чаще всего предназначены для фланцевого соединения, однако также встречаются варианты с монтажом при помощи муфты или путем сварного соединения. В внутренней полости корпуса располагаются 2 седла с уплотнительными поверхностями (в зависимости от типа затвора, эти поверхности могут быть расположены под углом друг к другу или параллельно), к которым в закрытом положении герметично прилегают уплотнительные поверхности клинового затвора. При помощи шпинделя и ходовой гайки, которые составляют резьбовую пару, затвор перемещается перпендикулярно оси трубопровода вдоль которой транспортируется рабочая среда. Такой способ перемещения затвора при помощи резьбовой пары используется в случае ручного или электрического привода задвижки. Если же задвижка оборудуется гидравлическим или пневматическим приводом, то шток, прикрепленный к затвору, совершает поступательное перемещение под воздействием привода. В нашем случае шпиндель проходит через уплотнительный сальник в крышке и соединяется со штурвалом, который и является органом управления задвижкой.

ЗАДВИЖКИ С ЖЕСТКИМ КЛИНОМ

Клиновые задвижки имеют несколько разновидностей, которые отличаются формой, видом и материалом клина. Вне зависимости от типа клина, общее устройство задвижки выглядит следующим образом. В корпусе располагаются седла, которые образуют по отношению друг к другу небольшой угол. На эти седла в закрытом положении плотно садится клин и полностью перекрывает пространство между ними. Если в конструкции задвижки применяется жесткий клин, то при условии соблюдения высокой точности обработки уплотнительных поверхностей клина и седел, обеспечивает отлична герметичность запирания. Однако у клина такого типа есть и недостатки, связанные с возможным заклиниванием затвора в случае приложения излишних усилий при его запирании, а также в случае температурных колебаний, вызванных изменением температуры окружающей среды или транспортируемых жидкости или газа. Коррозия или износ уплотнительных поверхностей также приводят к потере герметичности соединения или затруднениям в открытии задвижки.

ЗАДВИЖКИ С ДВУХДИСКОВЫМ КЛИНОМ

Для снижения риска заклинивания в конструкции задвижки применяется так называемый двухдисковый клин, который состоит из двух жестко соединенных дисков, размещенных под углом друг относительно друга. Таким образом, состав стальной задвижки с двухдисковым клином увеличивается на несколько деталей. Благодаря самоустановке дисков относительно седел, снижаются требования к идентичности углов расположения седел и дисков, а также повышается герметичность затвора в закрытом положении. Конструкция двухдискового клина сложнее, чем у традиционного, но в сложность компенсируется меньшим износом поверхностей уплотнения в процессе эксплуатации и сниженным усилием, прилагаемым для надежного закрытия задвижки. Запорная арматура с двухдисковым клином, применяемая на судах, также носит наименование клинкетной.

ЗАДВИЖКИ С УПРУГИМ КЛИНОМ

Промежуточным типом, который обладает удобствами двухдискового клина, в области компенсации деформаций корпуса задвижки вследствие температурных колебаний, и при этом представляющий собой более простую конструкцию, является упругий клин. В отличие от жесткого клина, он не требует такой точной подгонки поверхностей затвора и седел. Это связано с конструкцией упругого клина, которая представляет собой два диска, связанных упругим изгибающимся элементом, за счет которого обеспечивается необходимая герметичность контакта между уплотнительными поверхностями.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ И ШИБЕРНЫЕ ЗАДВИЖКИ

Конструкция параллельных задвижек отличается наличием двух параллельных дисков и двух седел параллельных друг другу. В закрытом положении диски плотно прижимаются к седлам при помощи опускающегося клиновидного грибка специальной конструкции. Разновидностью параллельной задвижки считается задвижка шиберного типа. В такой задвижке используется только один диск, что снижает герметичность запирания и обеспечивает возможность применения задвижки только в трубопроводах с одним направлением движения транспортируемой рабочей среды. Чаще всего задвижки такого типа применяются в трубопроводах для перекачки канализационных и прочих стоков, пульпы или шламов.

ЗАДВИЖКА ШЛАНГОВОГО ТИПА

Шланговая задвижка конструктивно полностью отличается от прочих типов запорной арматуры отсутствием седел и уплотнительных поверхностей затвора. Ответ на вопрос из чего состоит задвижка этого типа следующий. Такая задвижка содержит установленный в корпусе патрубок или шланг из эластичного материала, по которому транспортируется через задвижку рабочая среда. В процессе перекрытия задвижки осуществляется полное пережатие данного шланга вследствие воздействия на него штока. Применяются шланговые задвижки в трубопроводах, перекачивающих рабочие среды с повышенным показателем вязкости. К задвижкам такой тип арматуры относят потому, что принцип ее действия также связан с перемещением шпинделя или штока в плоскости, перпендикулярной оси трубопровода.

ВЫДВИЖНОЙ ИЛИ НЕВЫДВИЖНОЙ ШПИНДЕЛЬ

По расположению ходового узла, которое представляет собой резьбовую пару из шпинделя и гайки, входящих в состав трубопроводной задвижки, устройства делятся на арматуру с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Первый тип шпинделя подразумевает расположение шпинделя снаружи корпуса. В процессе открытия или закрытия задвижки происходит вращение ходовой гайки, что приводит к поступательному перемещению шпинделя, верхний конец которого выдвигается на величину, равную ходу затвора. Для обеспечения возможности движения шпинделя ходовая гайка размещена над верхней частью крышки. К примеру, задвижка стальная 30с41нж и 30лс41нж относится именно к такому типу с выдвижным шпинделем. Плюсом такой конструкции является отсутствие контакта данного узла с рабочей средой, которая может оказывать агрессивное воздействие, а также обеспечение свободного доступа к ходовому узлу для проведения процедур по его обслуживанию. К минусам данной конструкции относят требования к свободному месту для перемещения шпинделя, что приводит к большей строительной высоте при монтаже такой задвижки.

В задвижках с невыдвижным шпинделем достоинства и недостатки прямо противополжны предыдущей конструкции. В такой задвижке шпиндель совершает только вращательные движения, а ходовая гайка, которая соединена с затвором, в процессе открытия или закрытия задвижки наворачивается на шпиндель и перемещает затвор. Поскольку в конструкции данного типа ходовой узел находится под воздействием транспортируемой рабочей среды, задвижки с невыдвижным шпинделям применяют в трубопроводах, перекачивающих неагрессивные жидкости, масла и нефтепродукты. В связи с тем, что такая конструкция шпинделя существенно затрудняет доступ к нему для проведения процедур по обслуживанию, задвижки данного типа редко применяются в объектах повышенной ответственности. Зато низкие требования к наличию дополнительного места для монтажа задвижки, позволяют использовать ее в условиях ограниченного пространства для установки запорной арматуры, таких как скважины, колодцы и прочие подземные коммуникации.

СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАДВИЖЕК И ПРИМЕНЯЕМЫЕ В КОНСТРУКЦИИ МАТЕРИАЛЫ

Корпуса задвижек чаще всего изготовляются методом литья из сталей различных марок, чугуна или алюминиевого сплава. Однако, некоторые стальные корпуса, а также корпуса из титановых сплавов изготавливаются так называемым штампосварным методом, которые подразумевает на первом этапе штамповку заготовок из катаного листа, а втором этапе осуществление сварки заготовок (в инертной среде для титановых сплавов). Второй метод изготовления ничем не уступает литью, более того, по своим прочностным характеристикам, за счет использования материалов повышенной прочности и износостойкости, такие задвижки применяются в условиях увеличенных требований к характеристикам материала запорной арматуры. Применение в производстве современных методов контроля качества соединений, полученных методом сварки, позволяет гарантировать высочайшее качество сворных швов и обеспечивает возможность применения таких задвижек на объектах повышенной ответственности вплоть до атомных электростанций.

Для уплотнительных поверхностей большинства задвижек применяется латунь или фторопласт, сорта стали, устойчивой к коррозионному воздействию. В некоторых типах клиновых задвижек уплотнительные поверхности могут покрываться резиной, а задвижках шлангового типа из резины или аналогичных эластичных материалов изготавливается пережимной шланг.Остались вопросы?

Как делают задвижки | Состав задвижек

Инженерам проектных организаций, специалистам промышленных предприятий, мастерам коммунальных служб, которые занимаются коммуникациями, нужно знать, из какой стали делают шток задвижки, чем смазывается шпиндель, какие материалы используются для набивки сальника. Из статьи вы также узнаете, какие различия у конструкций самым ходовых моделей арматуры, как устроены разные затворы, как изготавливаются детали корпуса, привода, запорного механизма.

Принципиальное устройство запорной трубопроводной арматуры

Задвижки 30с41нж и другие марки трубопроводной арматуры в целом состоят из корпуса с крышкой, запорного механизма, привода. У корпуса по горизонтали расположены два фланцевых, муфтовых либо приварных монтажных конца для крепления изделия к трубопроводу. Крышка оснащена уплотнительным сальниковым узлом. В полости обычно находятся 2 параллельных или наклонных седла. К ним при перекрытом потоке прижимаются уплотнительные кольца затвора, который входит в состав запорного механизма. В привод входят узел «ходовая гайка-шпиндель» и маховик.


Рис.1. Принципиальное устройство задвижки (разрез, детализация)

Для перекрытия потока воды, пара, нефти или другой среды поворачивается маховик. Его вращательное движение превращается в поступательное перемещение штока, нижний конец которого соединен с затвором. Последний опускается в крайнее нижнее положение, в результате кольца заслонки плотно прижимаются к седлам и блокируют движение перекачиваемой среды. Для открытия задвижки штурвал поворачивается в обратном направлении.

Задвижек, принципиальное устройство которых одинаковое, различаются между собой материалами деталей, составными частями, способами монтажа.

1.      Технология изготовления корпуса. Арматура бывает сварная, литая, кованная либо штампованная, а также комбинированная. Последняя изготавливается с применением сварки из штампованных и кованных конструкционных элементов.

2.      Варианты уплотнения. Разделение ведется на изделия графитоармированные, жидкометаллические, сальниковые, сильфонные. У моделей сальникового типа шпиндель (или шток) уплотняется относительно перекачиваемой среды набивкой или пропитанной маслом прокладкой, прижатой накидной гайкой. При сильфонном уплотнении герметичность обеспечивается упругими гофрооболочками из синтетики и металла.

3.      Тип привода. Задвижки бывают ручные, электрические, гидравлические, пневматические. У ручных усилие передается через маховик и резьбовой шпиндель. У электрических перемещение затвора выполняется штоком, играющим роль якоря электрической катушки. Гидравлические модели работают за счет давления жидкости на шток, который расположен в закрытом цилиндре. У пневматических принцип работы той же, только вместо воды используется сжатый воздух.


Рис.2. Разные типы приводов задвижек

1.      Варианты присоединения к трубопроводу. Разделение ведется на арматуру фланцевую, муфтовую, приварную. У первой на двух противоположных горизонтальных концах расположены фланцы с отверстиями. Они присоединяются к таким же ответным деталями трубопровода болтами, шайбами, гайками. Муфтовая применяются на задвижках, условный проход которых не превышает DN 50. У патрубков приварной арматуры устроены гладкие концы. Они крепятся к трубам аргонодуговой сваркой.

Разные марки задвижек также различаются типом усилия, которое передается к затвору. У изделий с механическим или электрическим управлением шпиндель, обладающий резьбой, передвигается благодаря вращательному воздействию маховика. У арматуры, которая управляется гидравлическим либо пневматическим приводом, цилиндрический шток движется после передачи ему поступательного усилия.

Конструкции запорных органов

В клиновидную арматуру входят два наклонных седла, размещенных по центру в корпусе, и затвор, который визуально напоминает клин. Последний при перекрытом потоке плотно заходит в посадочное место, образованное седлами. Задвижки оснащаются клиньями трех видов: жесткими, упругими, двухдисковыми.


Рис.3. Клиновая задвижка (разрез)

1.      Жесткий клин. Система с таким затвором надежна и конструкционно проста. На стадии производства поверхности заслонки и сёдел точно подгоняются друг к другу, в результате обеспечивается высокая герметичность сопряжения деталей при закрытом состоянии задвижки. Поскольку шарнирно установленный клин опускается по направляющим корпуса, то затворная система выдерживает высокие перепады давления. Минусы такой арматуры — периодическое застревание заслонки при перепадах температуры, ржавление или износ уплотнительных поверхностей.

2.      Упругий клин. Состоит из 2 дисков, между которыми находится пружинящая перемычка. Благодаря упругости заслонки сёдла с клином в закрытом положении плотно прилегают друг к другу. Поэтому, если сравнивать с жестким вариантом, высокоточной подгонки поверхностей не требуется. Одно из преимуществ — исключается заклинивание затвора. Недостаток — контактирующие при эксплуатации детали быстро стираются.  

3.      Двухдисковый клин. В составе 2 наклонных жестко соединенных диска. Особенность — возможность самоустановки при сопряжении с сёдлами корпуса. По этой причине небольшие погрешности, которые могут возникать при устройстве сёдел, не уменьшают герметичности при перекрытом потоке среды.

Двухдисковые задвижки конструкционно сложнее устроены и дороже стоят, чем жесткие и упругие аналоги. Но при использовании такой арматуры практически не происходит заклинивания, минимально изнашиваются уплотнительные поверхности, не требуется прилагать большого усилия при эксплуатации задвижки.

Параллельные, шиберные, шланговые задвижки

Кроме клиновой арматуры, для перекачки разных сред применяются задвижки параллельные двухдисковые, шиберные, шланговые.

1.      Параллельные 2-дисковые задвижки. Состоят из 2 дисков, которые для блокировки потока воды, нефти или иной среды прижимаются к седлам с использованием специального грибка клиновидной формы.

2.      Шиберные задвижки. Состоят из параллельно расположенные сёдел и дисковой заслонку. При опускании запорного механизма проход герметично перекрывается благодаря давлению находящейся в трубопроводе среды. Такая арматура востребована при строительстве систем, транспортирующих шлам, пульпу, канализационные стоки, в том числе с механическими примесями. Затворы с заостренными краями называются шиберными ножевыми.

3.      Шланговые задвижки. Запорный орган такой арматуры абсолютно не похож на другие затворные системы. Вместо сёдел и уплотнительных поверхностей в конструкции присутствует патрубок в виде эластичного шланга. Он вмонтирован в корпус, и при необходимости перекрытия трубопровода пережимается штоком. Эти модели называются задвижками, поскольку шпиндель передвигается под прямым углом по отношению оси прохода в корпусе. Шланговая арматура устанавливается на трубопроводы, перекачивающие вязкие среды, агрессивные жидкости при температурах и давлениях, соответственно, до 110 °C, до 1,6 МПа.  


Рис.4. Виды задвижек по запорным механизмам (общий вид)

Расположение ходового узла

Выбор области применения арматуры во многом зависит от расположения ходового узла «шпиндель-гайка».

Задвижка с выдвижным шпинделем

Ходовая гайка и участок шпинделя с резьбой находятся вне корпуса задвижки (см. рис. 5). При открытии арматуры вращается гайка, шпиндель же вместе с заслонкой перемещается только поступательно. Величина его выдвижения соразмерна с высотой хода заслонки. Для корректности работы арматуры ходовая гайка статично возвышается над крышкой на величину поднятия затвора в конструкции бугельного узла.

Плюс такой системы — отсутствие негативного воздействия перекачиваемой жидкости на ходовой узел. Кроме того, пара «шпиндель-гайка» по причине свободного доступа легко обслуживается, а сальниковое уплотнение меньше изнашивается. Минус — относительно большая высота изделия, влекущая за собой необходимость оставлять свободное место под выдвигающийся резьбовой участок штока.  


Рис.5. Задвижки с выдвижным и невыдвижным шпинделями (разрезы)

Задвижка с невыдвижным шпинделем

Ходовая резьба расположена в полости арматуры (см. рис. 5). При воздействии на маховик шпиндель по высоте остается на прежнем месте, ходовая гайка же для пропуска среды накручивается по резьбе на шток. Затем поднимается в крайнее верхнее положение. В рассматриваемом случае ходовой узел, который погружен в транспортируемую жидкость, подвержен ржавлению и воздействию абразивных включений. Кроме того, из-за невозможности техобслуживания по ходу эксплуатации задвижек падает надежность функционирования сальникового и ходового узлов.

По указанным причинам арматура с невыдвижным шпинделем ограничивается в применении. Ее нельзя монтировать на трубопроводы, перекачивающие воду, нефть, масла, которые загрязненные твердыми включениями и отличаются высокими коррозионными свойствами. Уход за такими задвижками затруднен, поэтому они не интегрируются в коммуникационные системы объектов с повышенной ответственностью. 

Как делают задвижки
Составные части задвижек 30с41нж: материалы изготовления


1 – корпус; 2 – крышка; 3 – клиновый затвор; 4 – шпиндель; 5 – резьбовая втулка; 6 – гайка. 7 – болт или шпилька; 8 – откидной болт; 9 – уплотнитель; 10 – сальниковая набивка; 11 – маховик

Рис.6. Задвижка 30с41нж (разрез, вид слева)

Арматура клиновая стальная 30с41нж устанавливается на трубопроводах, перекачивающих воду, пар, воздух и нефть, нефтепродукты, аммиак. А также природный и другие неагрессивные газы. Рассчитана на эксплуатацию при температуре и давлении среды, соответственно, до 425 °C, до 1,6 МПа. Согласно маркировке у задвижки под регистрационным номером 41 стальной корпус и нержавеющие поверхности клина.

Корпусные детали

Для надежной работы в условиях высокой температуры среды корпус, крышка, маховик отливаются из стали марки 25Л. Литье выполняется по выплавляемым моделям. Такой метод изготовления обеспечивает высокую точность, благодаря чему детали вплотную подгоняются при сборке.

Кремний с марганцем, присутствующие в составе стали 25Л, нивелируют нежелательные последствия воздействия кислорода, в результате у корпусных конструкционных элементов повышается коррозионная стойкость. Включения хрома и меди также не позволяют деталям ржаветь и разрушаться. Никель придает сплаву прочности, пластичности. 

Приводной механизм

Состоит из шпинделя и гайки. Поскольку первый контактирует с транспортируемой средой и трется о спаренную деталь, то требования к ним предъявляются повышенные. Гайка создается из латунного круга ЛС59-1, состоящего из меди, цинка, свинца. Последний повышает антифрикционные качества и упрощает процесс обработки заготовки.

По ходу изготовления гайки от прутка по длине отрезается заготовка, в ней проделывается отверстие, затем фрезой нарезается резьба. Шпиндель производится из круга, при изготовлении которого использовалась сталь марки 20×13. Этот ферритно-мартенситный металл отличается жаропрочностью и коррозионной стойкостью.

Чтобы правильно эксплуатировать трубопроводную арматуру, нужно знать, какая резьба на штоке задвижки. У шпинделя арматуры привода она может быть левой либо правой. В рассматриваемой модели арматуры по действующему стандарту резьба нарезана правой. Маховик для перекрытия потока в этом случае нужно крутить по часовой стрелке. У некоторых задвижек с механическим редуктором резьба нарезана левая. Первопричина такого направления витков кроется в устройстве механической передачи, которая может быть конической либо червячной.

Сальниковый узел

Чтобы надежно отгородить внутреннее пространство арматуры от окружающей среды, выполняется герметизация с применением сальникового узла. Набивка сальника выдерживает разные нагрузки. Она трется о внешнюю поверхность шпинделя и противостоит внутреннему давлению. В качестве набивки, которая кольцами наматывается вокруг штока и фиксируется грандбуксой, используется паронит, асбестовый или ТРГ шнур. Асбоматериал может использоваться в разном исполнении:

  •          обработанный антифрикционным составом и усиленный проволокой;
  •          проклеенный, графитированный;
  •          армированный проволокой из латуни и обработанный графитовой смазкой;
  •          пропитанный специальным жиром после плетения.

Набивка из термически расширенного графита называется шнуром ТРГ. Этот современный уплотнитель отличается высокими антифрикционными свойствами. Грандбукса отливается из серого чугуна или стали 35Л. Если чугун для создания детали используется редко, то сталь широко применяется при условиях эксплуатации со средними нагрузками.

Детали затвора

Клин, непосредственная задача которого открывать и блокировать проход, несет повышенную ответственность при эксплуатации арматуры, поэтому он отливается из высокопрочной стали WCB. Его уплотнительные поверхности наплавляются на основу с помощью одной из сварок — дуговой, плазменной или лазерной. Проволока, которая используется для наплавки, может создаваться из трех сплавов. Дешевый металл 2Cr13 с содержанием хрома 13% отличается коррозионной стойкостью и жаропрочностью. У сплава 13Х25Т количество хрома еще выше — 28%.  

В конструкции затворного механизма также присутствуют запрессованные в корпус уплотнительные кольца. Поскольку последние после запрессовки не подлежат демонтажу и замене, то предъявляемые к ним требования исключительно высокие. Следом на кольца наносят металл марки 07Х26Н13 либо 08Х21Н10Гб. Сплаву 07Х26Н13, в состав которого входят хром, никель, марганец и кремний, свойственны прочность, кислото-, износоустойчивость, стойкость к ударам. У сплава 08Х21Н10Гб меньше никеля и хрома, но больше марганца, что положительно отражается на наплавочных свойствах.  

Фланцы

Арматура крепится к трубопроводу с помощью четырех фланцев — двух собственных и 2-х ответных. Они соединяются шпильками или болтами с гайками. Для плотного прилегания на сопрягаемых поверхностях выполняется соединительная проточка «шип-паз». Роль уплотнителя играет паронит, который изготавливается из асбеста и каучука, усиливается проволокой, пропитывается составами с кислото- и огнестойкими свойствами.

Фланцы создаются из стального сплава 25Л. На токарном, сверлильном, фрезерном станках вырезаются проточки «шип-паз», проделываются отверстия под болты, снимаются фаски. Затем готовые элементы крепятся к патрубкам задвижки с помощью сварки.

Составные части задвижек 30ч6бр: материалы изготовления 


Рис.6. Задвижка 30ч6бр (вид слева, разрез)

Арматура 30ч6бр монтируется на трубопроводы, транспортирующие воду, пар, нефть, масло. Выдерживает температуру и давление среды, соответственно, до 225 °С, до 1,6 МПа (1,0 МПа). Согласно маркировке корпус изготовлен из чугуна, кольцевые уплотнения сёдел — из бронзы. В конструкции изделия параллельный двухдисковый затвор, выдвижной шпиндель, фланцы для соединения с трубопроводом.

Устройство основных составных частей

Корпус и крышка, которые соединяются между собой 4 болтами, производятся из серого чугуна методом литья. Корпус оснащен затворными направляющими, 2 монтажными фланцами, седельными отверстиями с уплотнительными кольцами. Крышка состоит из рамы и втулки, с помощью резьбы которой перемещается вверх, вниз выдвижной шпиндель. Герметизацию между крышкой и корпусом обеспечивает термостойкая паронитовая прокладка. Заслонка включает в себя 2 параллельные коррозионно-, износостойкие шиберы, распорный грибок. При отливке большинства деталей используется ферритно-перлитный чугун марок СЧ18 и СЧ20.

Во избежание трения заслонки о сёдла в конструкции параллельных затворов используются раздвижные диски. По ходу вращения штурвала шток опускает заслонку в крайнее нижнее положение. Раздвижная деталь упирается в поверхность дна корпуса и для герметичного перекрытия прохода раздвигает пластины запорного механизма. При подъеме шпинделя расширительная деталь перестает работать, в результате диски сжимаются обратно.  

Материалы изготовления деталей

Шпиндель производится из высокоуглеродистых металлов с повышенными износостойкостью и твердостью. Преимущественно используется сталь СТ20, которая сохраняет свои свойства при температуре до 450 °C. Часто применяется марка 20Х13. У штоков из сталей СТ25, СТ30 более высокая не только прочность, но и хрупкость, поэтому они не подходят для эксплуатации при значительных нагрузках.  

Для изготовления седельных колец и затворных дисков используются цветные металлы.

1.      ЛЦ40С. В составе литейной латуни 40% цинка, 1% свинца. Сплав твердостью 80 МПа по Бринеллю плавится при температуре 885 °C.

2.      ЛЦ38МцС2. Твердость и температура плавления такая же. Включает в себя до 40% цинка, до 2,5% свинца и марганца.

3.      ЛС59. Основные характеристики такие же. Больше всего в составе меди (до 60%), цинка (до 40%). Максимальное содержание свинца составляет 1,9%.

Наиболее эффективное уплотнение шпинделя модели 30ч6бр обеспечивается набивкой АП-31 и кольцами ТРГ. Первая — это квадратный или круглый эластичный шнур из плетенной пропитанной жиром графитированной нити. Набивка применяется в уплотнителях сальника, выдерживает температуру от -70 до 300 °C и давление до 4,5 МПа. Кольца ТРГ изготавливаются из термически расширенного графита. Они выдерживают температуру в химически агрессивных и нейтральных средах, соответственно, до 400 и до 2500 °С. Применяются в системах, перекачивающих многие среды — от воздуха, воды, пара до альдегида, спирта, кислоты.  

Составные части задвижек 30ч39р: материалы изготовления


1 – корпус; 2 — затвор клиновый; 3 — шпиндель; 4, 6, 7, 9 — уплотнитель; 5 — болт; 8 — сальник; 10 – шпиндельная гайка; 11 — шайба; 12 — маховик

Рис.6. Задвижка 30ч39р (вид спереди, разрез)

Задвижка 30ч39р монтируется на трубопроводы, перекачивающие горячую и холодную воду температурой, соответственно, от 5 до 150 °C и  от 5 до 75 °C. Корпус арматуры — чугунный, клин — обрезиненный, шпиндель — невыдвижной. Управляется модель маховиком. При монтаже на трубопровод положение задвижки не ограничивается конкретным направлением. Поскольку арматура полнопроходная, то не создает условий для возникновения гидроударов. 

Устройство и использующиеся материалы

Основная часть состоит из крышки и корпуса, которые крепятся между собой болтами. Корпусные детали производятся обычно из серого чугуна СЧ20, иногда — из высокопрочного с шаровидным графитом аналога ВЧШГ. В полости изделия располагаются седельные затворные кольца из бронзы или латуни. Для защиты от коррозии корпус окрашивается эпоксидно-порошковым составом.

Затвор клинового вида перемещается вместе со штоком, который благодаря нарезанной на его поверхности резьбе вращается в крышке корпуса для открывания, закрывания прохода. В верхней части шток прикреплен к маховику (штурвалу) стальным болтом. Клин, как и маховик, изготавливается из чугуна СЧ20. Шпиндель создается из стойкой к коррозии стали, например, марки Х20Cr13.  

Для обрезинивания клина и герметизации соединения корпуса с крышкой используется каучук EPDM (этилен-пропилен-диеновый). Он обладает масло-, износостойкостью, не теряет свойств при контакте с химически агрессивными средами. Материал выдерживает температуру от -50 до 150 °C.

Эксплуатация, хранение, транспортировка

По ходу эксплуатации арматуру нужно проверять, обслуживать и после техосмотра ремонтировать. При проверках осмотру подлежат:

  •          сальниковый узел на предмет протечек;
  •          крышка с корпусом, которые не должны быть ржавыми, деформированными, треснувшими;
  •          соединение корпуса с крышкой на предмет герметичности и плотности прилегания;
  •          монтажные фланцы.

Прежде, чем смазать шток задвижки, также нужно проверить резьбу этой детали. Если она ржавая, то вызванные коррозией наслоения удаляются. Затем поверхность шпинделя обрабатывается солидолом, графитовой смазкой или средством ЦИАТИМ 221. 

Перевозка и хранение арматуры проводится в заводской таре. При транспортировке ящики нужно располагать в вагоне или грузовом автомобиле в соответствии с маркировочными обозначениями. После аккуратной выгрузки тара с товаром выгружается краном. При долгом хранении задвижек шток смазывается специальной пастой. Арматура в складском помещении обязана быть защищена от влаги и прямых солнечных лучей.

Устройство и типы задвижек — Технические описания и документации — Сибирь-Арма

Задвижка трубопровода состоит в общем виде из корпуса и крышки, которые образуют полость для рабочей среды. Внутри этой же полости находится затвор, который обеспечивает перекрытие потока рабочей среды. У корпуса имеется два конца для крепления к трубам. Используется один из трёх методов крепления: муфтовый, фланцевый и приварочный.
Внутри корпуса находятся так называемые «сёдла», к уплотнителям которых прижимается уплотнитель затвора, если задвижка находится в закрытом положении. Это создаёт максимальную герметичность внутри механизма.
Сам затвор перемещается перпендикулярно направлению потока рабочей среды. Движение обеспечивается шпинделем или штоком. При этом шпиндели используются чаще, поскольку позволяют сделать удобнее ручное или автоматизированное управление задвижкой.
По конструкции задвижки могут быть:
Клиновыми. В таких задвижках сёдла расположены под углом относительно друг друга, а затвор выполнен в виде жёсткого, упругого или двухдискового клина. Жёсткий клин даёт максимальную герметичность, но сложнее в изготовлении и эксплуатации. Кроме того, такую задвижку может заклинить. Двухдисковый клин состоит из двух жёстко закреплённых под углом дисков. Упругий элемент отличается от двухдискового тем, что его элементы скреплены эластичным материалом.
Параллельными. В отличие от клиновых, в таких задвижках уплотнители расположены параллельно друг другу. Затвор состоит из двух дисков.
Шиберными. Это аналог параллельной задвижки, но только диск затвора один. По сравнению с другими видами задвижек, этот даёт меньшую герметичность.
Шланговыми. Эти задвижки существенно отличаются от всех остальных. Его конструкция не имеет сёдел и уплотнительных поверхностей. Поток рабочей среды проходит через эластичный шланг, а перекрывается путём пережатия этого шланга.
Для эффективной работы задвижек любого типа важно расположение ходового узла. Он может быть выдвижным или невыдвижным.
Задвижка с выдвижным шпинделем обеспечивает более надежную работу арматуры. Нижний конец шпинделя соединён с затвором, и совершает только поступательное движение, а верхний конец выдвигается на величину хода затвора. Недостатком выдвижного шпинделя является необходимость запаса пространства из-за увеличения строительной высоты.
Невыдвижные шпиндели постоянно остаются внутри корпуса задвижки. Это позволяет рассчитывать строительную высоту из фактических размеров задвижки, но такой вид арматуры ограничен в областях применения.

Задвижка

закрыть

Здравствуйте!

Вы хотите получать продукцию со скидкой до 80%?

Задвижка — трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. Задвижки — очень распространённый тип запорной арматуры. Они широко применяются практически на любых технологических и транспортных трубопроводах диаметрами от 15 до 2000 миллиметров в системах жилищно-коммунального хозяйства, газо- и водоснабжения, нефтепроводах, объектах энергетики и многих других при рабочих давлениях до 25 МПа и температурах до 565 °C.

 


 

Широкое распространение задвижек объясняется рядом достоинств этих устройств, среди которых:
 

  • сравнительная простота конструкции;
  • относительно небольшая строительная длина;
  • возможность применения в разнообразных условиях эксплуатации;
  • малое гидравлическое сопротивление.

 

Последнее качество делает задвижки особенно ценными для использования в магистральных трубопроводах, для которых характерно постоянное высокоскоростное движение среды.

К недостаткам задвижек можно отнести:

  1. большую строительную высоту (особенно для задвижек с выдвижным шпинделем, что обусловлено тем, что ход затвора для полного открытия должен составить не менее одного диаметра прохода;
    значительное время открытия и закрытия;
    изнашивание уплотнительных поверхностей в корпусе и в затворе, сложность их ремонта в процессе эксплуатации.
  2. За редким исключением задвижки не предназначены для регулирования расхода среды, они используются преимущественно в качестве запорной арматуры — запирающий элемент в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто».
  3. Задвижки обычно изготовляются полнопроходными, то есть диаметр проходного отверстия арматуры примерно соответствует диаметру трубопровода, на который она устанавливается. Однако в некоторых случаях для уменьшения крутящих моментов, необходимых для управления арматурой, и снижения износа уплотнительных поверхностей, применяются суженные задвижки. Некоторое увеличение гидросопротивления при этом практически не влияет на работу системы, нежелательна установка таких задвижек лишь на магистральных трубопроводах больших диаметров.
  4. Наиболее распространено управление задвижкой с помощью штурвала (вручную), также задвижки могут оснащаться электроприводами, гидроприводами и, в редких случаях, пневмоприводами. На задвижках большого диаметра с ручным управлением, как правило, устанавливают редуктор для уменьшения усилий открытия-закрытия.
  5. По характеру движения шпинделя различаются задвижки с выдвижным или невыдвижным (вращаемым) шпинделем. В первом случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает поступательное или вращательно-поступательное движение, во втором — только вращательное.
  6. Основные различия задвижек — в конструкции запорного органа, по этому признаку задвижки различаются на клиновые, параллельные, шиберные и шланговые.

 

Устройство и принцип действия

 

 


 

В общем виде конструкция задвижки состоит из корпуса и крышки, образующих полость, в которой находится рабочая среда под давлением и внутри которой помещен затвор (на чертеже справа он клиновой). Корпус имеет два конца для присоединения задвижки к трубопроводу (применяются присоединительные концы фланцевые, муфтовые и под приварку). Внутри корпуса расположены, как правило два седла, параллельно или под углом друг к другу (как на рисунке), к их уплотнительным поверхностям в положении «закрыто» прижимаются уплотнительные поверхности затвора. Затвор перемещается в плоскости, перпендикулярной оси прохода среды через корпус, при помощи шпинделя или штока. Шпиндель с ходовой гайкой образует резьбовую пару, которая при вращении одного из этих элементов обеспечивает перемещение затвора в нужном направлении. Такое решение (см. поясняющий чертёж) наиболее распространено и применяется при управлении вручную или электроприводом.

При использовании гидро- или пневмопривода шток совершает вместе с затвором только поступательное движение. Шпиндель одним концом внутри корпуса соединён с затвором, а другим — проходит через крышку и сальник (который в основном применяется в качестве уплотнительного устройства в задвижках) для соединения с элементом управления задвижкой (в данном случае штурвалом).

Конструкции запорных органов

Клиновые задвижки

В клиновых задвижках сёдла в корпусе расположены под небольшим углом друг к другу, а затвор представляет собой устройство в виде клина — жёсткого, упругого или двухдискового, который в положении «закрыто» плотно входит в пространство между сёдлами (см. поясняющий чертёж, клин находится в нижнем положении, между сёдлами). В зависимости от условий эксплуатации выбирается тот или иной вид клина.

Жёсткий клин

Жёсткий клин обеспечивает надежную герметичность запорного органа, но для этого требуется повышенная точность обработки для совпадения угла клина с углом между сёдлами корпуса. Недостаток жёсткого клина — опасность заклинивания затвора и невозможность или трудность открытия задвижки в результате колебаний температур рабочей среды, износа или коррозии уплотнительных поверхностей.

Двухдисковый клин

Такой клин образуется двумя дисками, расположенными под углом к друг другу и жёстко скрепленными между собой. В нём диски имеют возможность самоустановки относительно сёдел корпуса, поэтому некоторые погрешности, допускаемые при изготовлении сёдел корпуса, не влияют на герметичность в положении «закрыто». Двухдисковый клиновой затвор существенно снижает возможность заклинивания, которое свойственно жёсткому клину, и, несмотря на некоторое усложнение конструкции, имеет ряд других достоинств — малый износ уплотнительных поверхностей, высокая герметичность запорного органа, меньшее усилие, необходимое для закрытия.

Клиновые двухдисковые задвижки, входящие в судовую арматуру называют также клинкетными.


 

Упругий клин

Это модификация двухдискового клина, диски которого связаны между собой упругим элементом, способным изгибаться, обеспечивая плотный контакт между уплотнительными поверхностями в положении «закрыто». В этом затворе снижены возможности самоустановки дисков по сравнении с двухдисковыми, хотя и сохраняется способность компенсировать некоторые деформации корпуса от нагрузок трубопровода и колебаний температур. Достоинства упругого клина — не требуется трудоёмкая пригонка затвора по корпусу (как для жёсткого клина) и конструкция более простая, чем у двухдискового. Таким образом, упругий клин в определённой степени сглаживает недостатки и сочетает достоинства двух других видов клиновых затворов.

Параллельные задвижки

В параллельных задвижках уплотнительные поверхности двух сёдел в корпусе расположены параллельно друг другу. Затвор состоит из двух дисков, которые в положении «закрыто» при помощи специального клинового грибка прижимаются к сёдлам, перекрывая проход рабочей среде через корпус.

Шиберная задвижка

 

Является однодисковой разновидностью параллельной задвижки, в которой затвор называется шиберным односторонним. Такие задвижки применяются в тех случаях, когда допускается одностороннее направление потока рабочей среды и не требуется высокая герметичность запорного органа. Они предназначены для установки в качестве запорных устройств на трубопроводах, транспортирующих канализационные стоки, шламы, пульпы и другие, загрязнённые механическими примесями среды. Иногда затвор выполняется ножевым для разрушения частиц в рабочей среде, в этом случае задвижки называются шиберными ножевыми.

Шланговая задвижка

Задвижки с таким запорным органом принципиально отличаются от других конструкций. Корпус не имеет сёдел, а затвор — уплотнительных поверхностей. Проход среды ведётся через эластичный шланг (патрубок), вставленный в корпус и полностью изолирующий металлические детали конструкции от рабочей среды. Для перекрытия прохода шланг полностью пережимается под воздействием шпинделя (штока), поэтому такие устройства называются шланговыми, задвижками их назвали потому, что шпиндель для управления арматурой перемещается перпендикулярно к оси прохода среды, то есть работает по принципу задвижки.

Шланговые задвижки предназначены для трубопроводов, транспортирующих вязкие, пульпообразные и другие подобные среды, а также слабоагрессивные и агрессивные жидкости. Шланги изготавливают из различных марок резин, которые обеспечивают работу задвижек при давлениях до 1,6 МПа и температурах до 110 °C.

Расположение ходового узла

Большое значение для работы и области применения задвижек имеет расположение ходового узла — резьбового соединения шпиндель-гайка. Он может быть расположен внутри задвижки в рабочей среде или вне полости корпуса.

Задвижки с выдвижным шпинделем применяют если нужно быть уверенным в надёжности арматуры. Эта задвижка является конструкцией с невыдвижным шпинделем.

Задвижка с выдвижным шпинделем

В такой конструкции резьба шпинделя и ходовая гайка расположены снаружи корпуса арматуры. Шпиндель нижним концом соединён с затвором и при вращении ходовой гайки для открытия задвижки совершает вместе с затвором только поступательное перемещение, при этом верхний конец шпинделя выдвигается на величину хода затвора. Для возможности перемещения шпинделя ходовая гайка поднята над верхней частью крышки (то есть над сальником) примерно на величину хода затвора в конструкции, которую называют бугельным узлом.

Достоинствами такой конструкции являются отсутствие вредного воздействия рабочей среды на ходовой узел и свободный доступ для его технического обслуживания, а следовательно меньший износ сальникового уплотнения и более высокая надёжность резьбовой пары и сальника.

Недостатком таких задвижек является увеличение строительной высоты и массы за счёт выхода шпинделя из крышки не менее, чем на диаметр прохода и необходимость по этой причине при монтаже оставлять свободное место для выхода шпинделя.

Задвижка с невыдвижным шпинделем

В этом случае ходовая резьба находится внутри полости задвижки и при открывании шпиндель не выдвигается из крышки, сохраняя своё первоначальное положение по высоте. Ходовая гайка в этих задвижках соединена с затвором и при вращении шпинделя для открытия прохода как бы наворачивается на него, увлекая за собой затвор.

В задвижках с невыдвижным шпинделем ходовой узел погружён в рабочую среду и поэтому подвержен действию коррозии и абразивных частиц в рабочей среде, к нему закрыт доступ и отсутствует возможность технического обслуживания во время эксплуатации, что приводит к снижению надёжности работы ходового и сальникового узлов.

В связи с этим такие задвижки имеют ограниченное применение — для трубопроводов, транспортирующих минеральные масла, нефть, воду, не засорённую твёрдыми примесями и не имеющими коррозионных свойств. Поскольку в задвижках с невыдвижным шпинделем затруднены наблюдение и уход за ходовым узлом, они не рекомендуются для ответственных объектов.

Достоинством такой конструкции является меньшая строительная высота, что делает целесообразным их применение для подземных коммуникаций, колодцев, нефтяных скважин и т.д.

Материалы и способы изготовления

Уплотнительные поверхности задвижек изготавливаются без колец, с кольцами из латуни, фторопласта, с наплавкой из коррозионностойкой стали, из резины (в клиновых задвижках ей может покрываться клин, а в шланговых из неё изготавливается пережимной шланг).

Задвижки с корпусами из чугуна и алюминиевого сплава выполняются при помощи литья. Этим же способом изготавливаются и стальные задвижки, но некоторые из них, а также задвижки из титановых сплавов изготавливаются методом сварки заготовок, полученных штамповкой из листового проката. Такие задвижки называют штампосварными. По своим характеристикам, эксплуатационным и прочностным, они не уступают литым задвижкам, а наоборот, детали корпусов и крышек таких задвижек изготавливаются из материала более прочного и тщательно проконтролированного, качество которого выше, чем литьё. При этом технология сварки и методы контроля сварных соединений обеспечивают высокое качество корпусных деталей, позволяющее применять такие задвижки на ответственных объектах, включая атомную энергетику.

Задвижка клиновая — виды, описание характеристик, установка

Автор Монтажник На чтение 12 мин Просмотров 20.1к. Обновлено

В отличие от бытовых коммуникаций с шаровыми кранами и вентилями, задача перекрытия потока рабочей среды в промышленных трубопроводах решается за счет применения специальной запорной арматуры. Одно из наиболее популярных и часто используемых для этих целей устройств — задвижка клиновая.

Данная разновидность арматуры имеет различные конструктивные варианты исполнения и материалы изготовления. Чтобы не ошибиться с выбором подходящих устройств, полезно изучить их области использования, разновидности, принцип работы, технические параметры клиновидных задвижек.

Рис. 1 Примеры размещения задвижек

Задвижка клиновая — назначение и область применения

Задвижкой называют тип запирающей арматуры с затворным элементом, сдвигающимся под углом 90 градусов относительно направления движения транспортируемого рабочего тела.

Обычно задвижки применяют в трубопроводных магистралях диаметром свыше 50 мм. Рабочей средой при их использовании выступают любые жидкости (нефть, обычная и морская вода), пар, газ, сыпучие вещества. Если для транспортировки используют агрессивные химические вещества или рабочее тело имеет высокую температуру, задвижки выпускают соответственно из коррозионно-устойчивых и термостойких материалов.

Стоит отметить, что чугунные задвижки по госстандарту не рекомендуется устанавливать в трубопроводы, транспортирующие газообразные вещества.

Рис. 2 Виды приводов затворной арматуры

Классификация задвижек с клином

Клиновые задвижки (ЗКЛ) в зависимости от конструкции и используемых при производстве материалов разбивают на следующие группы:

По типу привода:

  • Ручные — резьбовой шток (шпиндель) с закрепленным на нем клином перемещается за счет приложения физического усилия человека при вращении штурвала (маховика).
  • Электрические — шпиндель с затворным элементом вращает электромотор.
  • Гидравлические – клиновую заслонку возвратно-поступательно перемещает шпиндель, связанный с гидроприводом.
  • Пневматические — на шток с клином действует сжатый воздух, и он поступательно перемещается перпендикулярно транспортируемому потоку.

По материалу изготовления корпуса:

  • Сталь — арматура обладает наилучшими прочностными характеристиками.
  • Чугун — преимущества данного вида изделий – дешевизна.
  • Цветные металлы — арматура рассчитана на применение в химически агрессивной среде и обладает наихудшими прочностными характеристиками в сравнении со сталями и чугуном.

По технологии производства корпусных деталей:

  • Литые. Основной метод при изготовлении любых типов арматуры и единственный для чугуна.
  • Комбинированные. Корпусные детали получают методом штамповки или ковки, после соединяют между собой сваркой.

По конструкции затвора:

  • С цельноотлитым клином. Конструкция запорной детали выполнена из цельной заготовки с двумя скошенными контактными поверхностями.
  • С упругим клином. Клин состоит из двух дисковых затворов с ребрами, в которые упирается раздвигающий их пружинящий элемент.
  • С двумя дисками (составным клином). Между двумя рабочими дисками размещается грибообразный элемент, который прижимает их к седловым кольцам после контакта клина с ними или дном седла.

Считается, что такое конструктивное исполнение наиболее удачно с точки зрения износостойкости затворного узла.

Рис. 3 Задвижка клиновая Hawle (с неподвижным шпинделем)

Статья по теме:

Задвижка с обрезиненным клином 30ч39р – характеристики, применение. В статье подробно рассказывается про клиновые задвижки 30ч39р, где применяют, характеристики и типоразмеры, а также, как устанавливать и эксплуатировать. Возможно будет интересно почитать.

Технические характеристики

Основные размерные и физические параметры задвижек регламентированы ГОСТ 9698-86, согласно этому документу:

  • Их выпускают из стали, чугуна, цветных металлов и сплавов (в основном латуни).
  • Размеры задают условным проходом Ду, который примерно равен внутреннему диаметру. Значение Ду фиксированы и в основном подчиняются с некоторыми исключениями стандартному цифровому ряду.
  • Все виды задвижек из стали рассчитаны на эксплуатацию в температурном диапазоне от — 60 до + 565 °С при напоре подаваемой среды от 1,6 до 250 бар.
  • Условный проход стальных изделий зависит от их напорных параметров и располагается в диапазоне от 15 до 1600 мм.
  • Основные типы подсоединения к трубопроводу стальной арматуры: муфтовое (резьбовое), фланцевое и под приварку.
  • Диапазон рабочих температур задвижек чугунных от — 15 до + 300 °С и от — 40 до + 300 °С для изделий с напорными параметрами в 16 и 25 бар. Выдерживаемое всеми моделями давление лежит в пределах от 1,6 до 25 бар.
  • Условный проход изделий из чугуна от 40 до 2000 мм.
  • Чугунную арматуру устанавливают в трубопроводную магистраль только при помощи фланцев.
  • Для задвижек из цветных металлов и их сплавов номинальное давление составляет от 16 до 40 бар, их условные проходы располагаются в диапазоне от 15 до 300 мм.
  • Изделия из латуни допустимо эксплуатировать при температурах транспортируемой среды не более + 200 °С.
  • Методы подсоединения задвижек из латуни в трубопроводную магистраль — фланцевое, муфтовое (резьбовое) и под сварку.

Рис. 4 Схема типовых ЗКЛ

Конструкция и принцип действия ЗКЛ

Конструктивное устройство задвижки клинового типа содержит следующие узлы:

Корпус. Обычно состоит из двух частей — основной с канальным проходом и крышки. В главной части корпуса также размещаются седловое углубление и муфты, фланцы или гладкостенные патрубки под приварку для состыковки с трубопроводом.

В местах соприкосновения клина с рабочей поверхностью устанавливают седельные кольца из износостойких материалов. Они могут вворачиваться, впаиваться или наплавляться с последующей обработкой.

Крышку обычно соединяют с основной частью при помощи болтов (шпилек) с гайками, укладывая между ними герметичную прокладку. В середине крышки имеется резьба для вращения шпинделя (или она отсутствует), опорные подшипники и сальниковое уплотнение, предотвращающее протечки рабочего тела наружу.

Для повышения эстетичности вида и защиты от коррозионных процессов детали корпуса покрывают эпоксидно-порошковой краской.

Приводной узел. В задвижках с ручным приводом клин перемещается за счет вращения резьбового штока маховиком (штурвалом). Для облегчения работ шпиндель сажают на поддерживающий подшипник. Для его герметизации применяют сальниковую набивку, в которой часто используют терморасширенный графит.

Различают разновидности приборов с выдвижным и невыдвижным шпинделем. При первом варианте резьбовой шток перемещается в пространстве перпендикулярно корпусу благодаря вращению по внутренней резьбе в крышке. Во втором случае шпиндель имеет гладкие стенки при вращении в отверстии крышки, а его резьба на конце связана с резьбовым каналом клина через гайку вверху и перемещает его в возвратно-поступательном направлении.

Рис. 5 Выдвижной и невыдвижной шпиндели

Клиновидный затвор. Имеет различное конструктивное исполнение, его диски обычно изготавливают из износостойкого и устойчивого к коррозии материала — бронзы, коррозионностойкой стали с содержанием хрома около 13% (нержавейки). В некоторых моделях на седельных кольцах и клине применяют сверхпрочный материал – стеллит. Это сплав на основе кобальта хрома с добавками вольфрама и (или) молибдена, наплавляемый, напыляемый или напаиваемый на детали машин и механизмов.

Иногда для повышения герметизации проходного канала в затворе используют уплотнения из этилен-пропилен-диенового каучука EPDM или иных материалов (обрезиненный клин).

Конструкция большинства задвижек сделана таким образом, что расположенные внутри корпуса седельные кольца не оказывают влияния на сечение проходного канала (утоплены в корпус).

Принцип работы задвижки заключается в следующем.

При повороте маховика клиновый затвор плавно опускается в седло и ложится своими плоскостями на седельные кольца. Так как соприкасающиеся поверхности плотно подогнаны друг к другу или имеют эластичные уплотнители, место их контакта надежно герметизируется и перекрывает поток подаваемой среды. При вращении штурвала в обратном направлении запор поднимается вверх, освобождая канал для движения рабочего тела.

Рис. 6 Обрезиненная задвижка клиновая

Разновидности клиновых задвижек

Следует указать, что любая задвижка ЗКЛ не является регулирующим элементом и рассчитана на работу только в открытом или закрытом состоянии.

В клиновых типах запирающим элементом служит заслонка с расположенными под некоторым углом рабочими поверхностями. При опускании она ложится на седельные кольца, расположенные в пространстве с аналогичным уклоном.

С жестким клином

В данной конструкции клин представляет собой цельный элемент и опускается в канал по направляющим, предотвращающим его проворачивание вокруг своей оси.

Конструкция отличается простотой и надежностью, способна выдерживать значительные давления, однако требует при изготовлении высокоточной подгонки рабочих поверхностей заслонки и седельных колец.

К недостаткам жесткого клина относят ускоренный износ рабочих поверхностей и вероятность заклинивания при изменении температур рабочей среды как результат линейного расширения металлов.

Поэтому поверхность жесткого клина нередко делают обрезиненной — покрывают эластомерами, к примеру, бутадиен-нитрильным каучуком NBR или этилен-пропилен-диеновым каучуком EPDM.

Эластичное покрытие позволяет избежать практически всех перечисленных выше недостатков жесткого затвора.

Рис. 7 Конструкция ЗКЛ с жестким клином

Статья по теме:

Задвижка 30ч6бр – характеристики, монтаж, эксплуатация. В статье подробно рассказывается про трубопроводную арматуру 30ч6бр, применение, характеристики и типоразмеры, а также, как устанавливать и эксплуатировать. Возможно будет интересно почитать.

Клин с подвижными дисками

Данная конструкция клина включает в себя два взаимосвязанных между собой диска и обладает следующими особенностями:

  • Обеспечивает более качественное уплотнение и соответственно высокую степень герметичности в состоянии закрыто по сравнению с цельноотлитым затвором.
  • Не требуют в процессе производства сверхточной подгонки контактных поверхностей седельных колец и клина, что удешевляет производство.
  • Из-за гибкости соединения шпинделя с затвором через переходные элементы и самих дисков в клине, запорный узел не теряет своей герметичности при воздействии физических и температурных упругих деформаций. Таким образом сводится к нулю опасность заклинивания.
  • В двухдисковых задвижках износ поверхностей затворных элементов и седел намного ниже, чем в цельнолитых конструкциях.
  • Для их закрывания требуется меньшее приложение усилий.
  • К недостаткам двухдисковых затворов относят более сложную конструкцию, а также необходимость приложения большей силы для их открывания в моделях с упругим запором.

Рис. 8 Задвижка клиновая с упругим клином — устройство

Различают следующие разновидности двухдисковых клиновидных затворов:

С упругим клином. В данной конструкции (рис. 8 слева) затвор 3 выполнен в виде двух дисков, с внутренней стороны которых расположены упругие ребра 8. После опускания клина в седельное углубление дальнейший поворот штока приводит к давлению на ребра переходной клиновидной вставки. В результате дисковые кольца раздвигаются на некоторый угол и плотно прижимаются к седлам, обеспечивая таким способом герметичность соединения.

Задвижки клинового типа выпускают как с невыдвижным, так и с выдвижным (рис. 8 справа) шпинделем.

С составным клином. Обычная конструкция задвижки подобного типа (рис. 9 слева) включает в себя клин, состоящий из двух дисков 2, между которыми помещен разжимной элемент 7. Обычно он имеет форму грибка с шарообразной поверхностью, иногда связан с резьбовым штоком.

Усилия от резьбового шпинделя 4 передается посредством внутреннего диска 1 на грибок 7, которой упирается в подпятники 3, закрепленные с внутренней стороны дисков. После того, как дисковые элементы 2 затвора легли на седельные кольца, шток 4 продолжает давить на внутренний диск 1 и грибок 7, тот в свою очередь передает усилие на дисковые подпятники, осуществляя таким способом разжим самих дисков 2.

В итоге прижимание дисков к седельным кольцам обеспечивается за счет воздействия шпинделя на их внутреннюю поверхность и с большим усилием на разжимную деталь.

Так как двухдисковая конструкция в свободном состоянии распадается, ее помещают в обойму 5.

Рис. 9 Задвижка клиновая с составным клином и двумя дисками – конструкция

Нередко встречаются двухдисковые конструкции без подпятника (рис. 9 справа).

В таких моделях при опускании затвора в седло приводное усилие передается через обойму 3 на внутренний диск 4, который упирается в дно седла. После этого дисковый элемент начинает давить на грибок 5, который своей полусферой упирается во внутреннюю поверхность дисков 1, приводя к их раздвиганию и плотному контакту с седельными кольцами.

Главное преимущество двухдисковой конструкции с составным клином — отсутствие контакта рабочих поверхностей во время опускания и подъема затвора. То есть разжимание дисков происходит только после соприкосновения затвора с седельными кольцами или дном седла, когда клин находится в рабочем положении на уровне проходного канала.

Поэтому данная задвижка ЗКЛ обладает минимальным износом рабочих поверхностей затворного узла, не требует приложения значительных усилий при подъеме и опускании клина.

Также для повышения герметизации допускается использование в седлах и клине эластичных колец.

К недостаткам конструктивного исполнения двухдисковых моделей стоит отнести наличие во всей арматуре только выдвигаемого шпинделя.

Рис. 10 Конструкция задвижек Valwe и варианты их монтажа в трубопровод из разных материалов

Статья по теме:

Шиберная задвижка — сфера применения, конструкция, популярные марки. В статье подробно рассказывается про шиберные задвижки, где применяют, характеристики и типоразмеры, а также, как устанавливать и эксплуатировать. Возможно будет интересно почитать.

Рекомендации по монтажу задвижки клиновой

Обычно задвижки устанавливают специалисты государственных организаций, из чего следует, что к ним предъявляют определенные требования по соблюдению норм и правил ТБ.

Работники должны быть аттестованы, иметь средства индивидуальной защиты, обладать опытом работы с запорной арматурой.

Задвижка клиновая устанавливается в следующей последовательности:

  • После распаковки изделие проверяют на работоспособность, совершив не менее 3-х циклов открывания и закрывания.
  • Также производят внешний осмотр арматуры на наличие сколов, трещин, участков с поврежденным защитным покрытием.
  • При отсутствии или недостаточном количестве смазки, шпиндель дополнительно покрывают пастой марки ВНИИ НП-232 в соответствии с ГОСТ 14068.
  • Перед проведением работ перекрывают поток рабочей среды в системе и сбрасывают давление, сливая (стравливая) жидкость, пар или газ. При необходимости проводят промывку участка с монтируемой арматурой.
  • Очищают от грязи, ржавчины, известкового налета или отслоившейся краски подсоединительные фланцы на монтажном участке трубопровода.
  • Производят строповку изделия эластичными лентами, подвешивая их за корпус или сквозь специально предназначенные для этих целей ушки. Категорически запрещено использовать для крепежа моховик или шпиндель.
  • Аккуратно подводят задвидку к подсоединительным фланцам или патрубкам, стараясь избегать ударов корпуса о твердые предметы. При значительном весе изделия используют опоры.
  • Монтаж арматуры следует проводить строго на прямолинейном участке трубопровода, избегая отклонений в соосности и перекосов. Пространственное размещение шпинделя – любое, кроме положения вниз.
  • Вставляют шпильки в отверстия фланцев и накручивает на них гайки по диагонали. Зажимают гайки специальным ключом-трещоткой с нормированным усилием.
  • По окончании монтажа освобождают корпус клиновой задвижки от строп, извлекают опоры.

Рис. 11 Примеры монтажа ЗКЛ

Клиновая задвижка — один из самых востребованных видов запорной арматуры для работы в трубопроводных магистралях всех сфер народного хозяйства: коммунального, производственного и ресурсодобывающего назначения. Из-за высокого спроса задвижки данной категории выпускают в широком ассортименте разных конструктивных исполнений, размерных параметров, материалов изготовления.

Стальная задвижка: описание| Новые Технологии

Стальная задвижка

Данную задвижку на теплотрассе в германском городе Вупперталь можно показывать с гордостью и приводить в пример сотрудникам ЖКХ других стран — аккуратная термоизоляция на запорах, особого назначения колпак на выдвижном валу, цепь, фиксирующая запорный орган, для исключения различного влияния посторонних лиц.

Задвижка — трубопроводная арматура, в которой закрывающая или регулирующая часть двигается перпендикулярно оси направления рабочей среды. Задвижки — широко известный тип стопорной арматуры. Они достаточно активно применяются практически на всевозможных технологических и транспортных трубопроводах диаметрами от 15 до 2000 миллиметров в системах жилищно-коммунального хозяйства, газо- и водопровода, нефтепроводах, объектах энергетики и многих других при постоянных давлениях до 25 МПа и температурах до 565 С.

Популяризация задвижек выражается рядом достоинств этих устройств, среди которых:

  • достаточная простота конструкции;
  • сравнительно небольшая строительная длина;
  • возможность применения в разнообразных условиях эксплуатации;
  • малое гидравлическое сопротивление.

Последний пункт делает задвижки особенно ценными для применения в магистральных трубопроводах, для которых типично постоянное высокоскоростное движение среды.

Слабым звеном задвижек является:

  • большая строительная высота (в частности для задвижек с выдвижным шпинделем), что вызвано тем, что: ход затвора для полного открытия должен составить не менее одного диаметра прохода;
  • достаточно большое время открытия и перекрытия;
  • износ уплотнительных поверхностей в корпусе и в затворе;
  • трудоёмкость их ремонта в процессе эксплуатации.

Время от времени исключением задвижки не предназначены для настройки расхода среды, они применяются преимущественно в роли запорной арматуры — закрывающий элемент в процессе использования находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто».

Задвижки как правило производятся полнопроходными, так сказать диаметр проходного отверстия арматуры приблизительно соответствует диаметру трубопровода, на котором она располагается. Все же в некоторых случаях для уменьшения крутящих моментов, требующихся для управления арматурой, и снижения изнашивания уплотнительных поверхностей, используются суженные задвижки. Различное увеличение гидросопротивления при этом почти не влияет на работу системы, нежелательна установка таких задвижек лишь на магистральных трубопроводах больших диаметров..

Больше всего распространено управление задвижкой при помощи штурвала (вручную), еще задвижки могут оснащаться электроприводами, гидроприводами и, в иногда, пневмоприводами. На задвижках увеличенного диаметра с  ручным управлением, как правило, используют редуктор для уменьшения усилий открытия-закрытия.

По характеру движения шпинделя рознятся задвижки с выдвижным или невыдвижным (вращаемым) шпинделем. Первые же в случае при открытии и закрытии задвижки шпиндель совершает поступательное или вращательно-поступательное движение, во втором — исключительно вращательное.

Основное различие задвижек — в конструкции запорного устройства, по этому признаку задвижки делятся на клиновые, параллельные, шиберные и шланговые.

Устройство и принцип действия

В целом виде конструкция задвижки состоит из корпуса и крышки, образующих полость, в которой находится рабочая среда под давлением и внутри которой помещен затвор. Корпус носит два конца для подключения задвижки к трубопроводу (применяются соединительные концы фланцевые, муфтовые и под приварку). В середине корпуса размещены, как правило два седла, параллельно ил

и под углом друг к другу, к их уплотняющим плоскостям в положении «закрыто» продвигаются уплотнительные плоскости затвора. Затвор двигается в плоскости, перпендикулярной оси прохода среды сквозь корпус, при помощи шпинделя или штока. Шпиндель с ходовой гайкой создает резьбовую пару, которая при циркуляции одного из этих элементов задает движение затвора в нужном направлении. Такое решение наиболее известно и используется при ручном контроле или электроприводом. При применении гидро- или пневмопривода шток исполняет вместе с затвором только поступательное движение. Шпиндель одним концом внутри корпуса соединён с затвором, а другим — движется через крышку и сальник для подключения с элементом управления задвижкой (в этом случае штурвалом).

Конструкции запорных органов


-Клиновые задвижки

В клиновых задвижках сёдла в основании размешены под небольшим углом по отношению друг к другу, а затвор представляет собой систему в виде клина — жёсткого, упругого или двухдискового, который в положении «закрыто» крепко входит в пространство между сёдлами. В соответствии от условий эксплуатации подбирается тот или иной вид клина.

-Жёсткий клин

Жёсткий клин гарантирует надежную водонепроницаемость запорного органа, но для этого необходима повышенная точность обработки для совпадения угла клина с углом между сёдлами корпуса. Одним из недостатков жёсткого клина — опасность заедание затвора и невозможность или трудность открытия задвижки в результате колебаний температур рабочей среды, износа или коррозии уплотняющих поверхностей.

-Двухдисковый клин

Такой клин формируется двумя дисками, разместившимися под углом к друг другу и жёстко скрепленными между собой. В нём диски владеют возможностью самоустановки относительно сёдел корпуса, из-за этого некоторые погрешности, допускаемые при изготовлении сёдел корпуса, не несут угрозы на герметичность в закрытом положении. Двухдисковый клиновой затвор достаточно сильно уменьшает возможности заедания, которое распространено в кругу жёсткого клина, и, невзирая на некоторое трудности конструкции, имеет ряд хороших преимуществ — малый износ уплотнительных пластин, высокая герметичность запорного механизма, меньшее усилие, требующееся для перекрытия.

Клиновые двухдисковые задвижки, подходящие под судовую арматуру называют также клинкетными.


-Упругий клин

Это разновидность двухдискового клина, диски которого связаны посередине собой упругим объектом, способным гнутся, обеспечивая плотный контакт между уплотнительными пластинами в положении «перекрыто». В данном затворе уменьшены возможности самостоятельной установки дисков если сравнить с двухдисковыми, хотя и сохраняется работоспособность компенсировать некоторые изменения конструкции корпуса от нагрузок трубопровода и колебаний температурного режима. Преимущества упругого клина — нет необходимости трудоёмкой пригонки затвора по корпусу и конструкция упрощенная, по сравнению с двухдисковым. Из этого следует, упругий клин в определённой степени сглаживает недостатки и сочетает достоинства двух других видов клиновых затворов.

Параллельные задвижки

В параллельных задвижках уплотняющие поверхности двух сёдел в теле размещены параллельно относительно друг друга. Затвор состоит из двух дисков, которые в положении «перекрыто» с использованием специального клинового грибка прижимаются к сёдлам, закрывая проход рабочей среде через тело.

Шиберная задвижка

Является однодисковой версией параллельной задвижки, в варианте которой затвор называется шиберным моносторонним. Такого рода задвижки используются в том случае, когда допускается одностороннее направление потока рабочей области и нет необходимости высокой герметичность запорного клапана. Они рассчитаны для установки в виде запорных устройств на трубопроводах, транспортирующих канализационные стоки, шламы, пульпы и различными другие, загрязнённые механическими примесями среды. Изредка затвор выполняется ножевым для активного разбиения частиц в рабочем пространстве, в этом случае задвижки именуются шиберными ножевыми.

Шланговая задвижка

Задвижки с таким запорным органом кардинально отличаются от остальных конструкций. Тело не имеет сёдел, а затвор — уплотнительных пластин. Проход среды ведётся через эластичный шланг (патрубок), конструкционно встроен в корпус и целиком и полностью изолирующий металлические части конструкции от рабочей области. Для закрытия прохода трубка полностью пережимается под воздействием шпинделя (штока), именно из-за этого такие устройства называются шланговыми, задвижками их назвали просто из-за того, что шпиндель для управления арматурой двигается перпендикулярно к оси прохода рабочей области, то есть работает по принципу задвижки.

Шланговые задвижки имеют активное использование в трубопроводах, транспортирующие вязкие, пульпообразные и другие подобные среды, и различные слабоагрессивные и агрессивные жидкости. Делают шланги из различных марок резин, которые снабжают работу задвижек при давлениях до 1,6 МПа и температурных режимах до 110 C[3].

Расположение ходового узла

Огромную роль для работы и области предназначения задвижек имеет расположение ходового узла — резьбового соединения шпиндель-гайка. Он может иметь расположение внутри задвижки в рабочей области или вне полости корпуса.

Задвижка с выдвижным шпинделем

В подобной системе резьба шпинделя и ходовая гайка находятся снаружи корпуса арматуры. Шпиндель нижним концом присоединен с затвором и при подачи оборотов или вращении ходовой гайки для открытия задвижки совершает вместе с затвором только поступательное движения, при этом верхняя часть шпинделя перемещается на величину хода затвора. Для удобства вращения или перемещения шпинделя ходовая гайка приподнята над верхней частью крышки над самим сальником примерно на величину хода затвора в конструкции, которую именуют бугельным узлом.

Преимуществом такого рода конструкции являются отсутствие негативного воздействия рабочей среды на ходовой узел и свободный подход для его технического осмотра и обслуживания, а исходя из этого меньший износ сальникового уплотнения и более высокая стойкость резьбовой пары и сальника.

Слабым звеном таких задвижек представляется увеличение строительной высоты и массы из-за выхода шпинделя из крышки не менее, чем на диаметр прохода и потребность по этой причине при установке оставлять свободное пространство для прохода шпинделя.

Задвижка с невыдвижным шпинделем

При данных условиях ходовая резьба расположена внутри полости задвижки и при вскрытии шпиндель не выходит из крышки, сохраняя своё изначальное положение по расстоянию и высоте. Ходовая гайка в этих задвижках связана с затвором и при циркуляции шпинделя для открытия потока как бы наворачивается на него, увлекая за собой затвор.

В задвижках с не выдвижным шпинделем ходовой узел опущен в рабочую область и поэтому подвержен действию застаревания и абразивных частиц в рабочей среде, к нему закрыт доступ и отсутствует возможность технического обслуживания во время использования, что приводит к снижению надёжности работы ходового и сальникового узлов.

Из-за этого такие задвижки владеют ограниченным применение — для трубопроводов, доставляющих минеральные масла, нефть, воду, не засорённую твёрдыми примесями и не имеющими коррозионных характеристик. Так как в задвижках с неподвижным шпинделем затруднены наблюдение и уход за ходовым узлом, они не рекомендуются для серьезных и опасных объектов.

Отличительной чертой и хорошим тоном для такой конструкции есть меньшая строительная высота, что делает целесообразным их применение для подземных коммуникаций, колодцев, нефтяных скважин и т.д

Материалы и способы изготовления

Уплотняющие поверхности пластин изготавливаются без колец, с кольцами из латуни, фторопласта, с наваркой из коррозионностойкой стали, из резины (в клиновых задвижках ей может обрабатываться клин, а в шланговых из неё изготавливается пережимной шланг).

Задвижки с трубами из чугуна и алюминиевых сплавов выполняются при помощи литья. Таким-же способом изготавливают и металлические пластины, но некоторые из них, а также пластины из титановых сплавов изготавливаются методом сварки готовых болванок, изготовленных штамповкой из листового проката. Такие пластины называют штампосварными. Свойства таких пластин, эксплуатационным и прочностным, они не уступают литым задвижкам, а наоборот, детали корпусов и крышек таких задвижек изготавливаются из материала более прочного и тщательно проконтролированного, качество которого выше, чем литьё. При всё при этом технология сварки и методы контроля сварных швов обеспечивают высочайшее качество корпусных деталей, позволяющее использовать такие задвижки на ответственных объектах, включая атомную энергетику.

Какую конструкцию имеют чугунные задвижки и какие есть виды

Любой вид трубопровода требует наличия специальных комплектующих, что перекрывают поток рабочей жидкости. С этой целью могут использоваться краны и вентили, что регулируют расход жидкости.

Задвижки из чугуна

Однако наиболее распространенным вариантом, особенно часто применяемым для магистральных трубопроводов, является установка запорной арматуры, основным видом которой стали чугунные задвижки. Данная трубопроводная арматура может быть легко установлена своими руками, кроме того, это один из наиболее доступных видов комплектующих.

Именно благодаря своим положительным эксплуатационным характеристикам задвижка чугунная получила широкое распространение среди населения.

Вернуться к содержанию ↑

Что собой представляет задвижка

Запорная арматура полностью перекрывает движение жидкости или газа в трубе, так как имеет всего два рабочих положения — открыто и закрыто. Конструкция устройства состоит из таких элементов:

  • Корпус;
  • Запорный элемент, что выполнен в виде клина, шибера или параллельных дисков;
  • Стальной шпиндель;
  • Маховик или автоматический электропривод;
  • Крышка корпуса.

Выдвижной шпиндель требует особенно тщательного ухода: его необходимо регулярно чистить и смазывать.

Детальное устройство задвижки

Достоинства, которыми обладает запорная арматура для трубопровода:

  • Простая конструкция;
  • Компактный размер;
  • Небольшое гидравлическое сопротивление;
  • Стойкость к коррозии;
  • Устойчивость к химическому воздействию;
  • Возможность применения для различной рабочей среды;
  • Длительный срок эксплуатации.

Следует также отменить некоторые недостатки, которые характерны для изделий из чугуна:

  • Хрупкость;
  • Высокая вероятность механического повреждения.

Для предотвращения нарушения целостности изделий из чугуна, их запрещено крутить, проворачивать, сгибать или растягивать.

Чугунные задвижки

По типу присоединения к трубопроводу задвижка фланцевая. Основные параметры, которым соответствует фланцевая задвижка, включают:

  • Диаметр прохода трубы — от 50 до 3000 мм;
  • Рабочее давление — до 1, 6 МПа;
  • Температура — до 75 градусов;
  • Срок эксплуатации — приблизительно 8 лет.

В зависимости от типа затвора существуют следующие виды устройств из чугуна:

  • Задвижка клиновая чугунная;
  • Задвижка чугунная параллельная;
  • Задвижка чугунная шиберная.

В зависимости от диаметра фланцевая задвижка может быть следующих типов:

  • Полнопроходная;
  • Суженная.

Полнопроходная фланцевая задвижка имеет диаметр, что соответствует диаметру трубы и характеризуется наименьшим гидравлическим сопротивлением.

Суженная фланцевая задвижка имеет несколько меньший диаметр. С одной стороны это незначительно увеличивает гидравлическое сопротивление, однако использование имеет также положительные стороны: уменьшает износ уплотнительных элементов и снижает крутящий момент.

В зависимости от типа управления устройством различают:

  • Ручные устройства, что приводятся в действие маховиком;
  • Устройства с электроприводом.

Задвижка клиновая чугунная

Маховики устанавливаются в устройства с малым диаметром условного прохода (до 150 мм), электропривод — во всех остальных случаях. Электропривод позволяет управлять механизмом удаленно, превосходно подходит при размещении запорной арматуры в труднодоступном месте и автоматизирует технологический процесс.

Вернуться к содержанию ↑

Детальная характеристика арматуры по типам затворов

Фланцевая задвижка с клиновым затвором используется для магистральных трубопроводов, что имеют достаточно высокую рабочую температуру и давление. Такой вид запорной арматуры может быть установлен для системы водоснабжения, в том числе и питьевого.

Характерной особенностью является наличие невыдвижного штока и жесткого клина. Поток жидкости перекрывается за счет уплотнения между металлическими поверхностями двух элементов. Хотя на сегодняшний день в продаже можно встретить чугунные изделия с прорезиненным клином. Тогда герметичность перекрытия потока достигается благодаря соединению металла с резиной. Клиновая запорная арматура может быть не только фланцевая, но и резьбовая.

Параллельная задвижка бывает исключительно фланцевая. Она используется для инженерных сетей с небольшим давлением воды. В качестве запорного элемента применяется диск, что, соприкасаясь с выдвижным или невыдвижным штоком, перекрывает поток в системе.

Задвижки чугунные параллельные

Шиберная задвижка лучше всего подходит для труб, что транспортируют сыпучие, густые и вязкие рабочие среды. Как правило, она является межфланцевой, а поэтому имеет демократичную и доступную цену.

Вернуться к содержанию ↑

Использование запорной арматуры из чугуна

Задвижка чугунная используется преимущественно в жилищно-коммунальной сфере. Возможно использование запорной арматуры для таких инженерных сетей:

  • Холодное и горячее водоснабжение;
  • Канализация;
  • Отопление;
  • Газоснабжение;
  • Нефтяные трубопроводы.

В последнее время чугунная запорная арматура стала все реже использоваться для систем отопления и водоснабжения, однако ее роль для канализации, паровой системы и транспортировки сыпучих остается по-прежнему значительной.

Вернуться к содержанию ↑

Задвижка клиновая

Замена клапана: механический или тканевый?

Спросите у врача

Если вам нужен новый аортальный клапан, возраст является основным фактором при выборе типа клапана.

Q. Мне 66 лет, скоро мне заменят аортальный клапан. Мой хирург предложил тканевый клапан, но он также упомянул, что вместо него можно поставить механический клапан. Каковы основные различия между этими двумя вариантами?

А. В целом, оба типа сменных клапанов работают очень хорошо. Но есть плюсы и минусы у каждого. Исторически сложилось так, что возраст человека был основным фактором при выборе между ними. В настоящее время Американский колледж кардиологов и Американская кардиологическая ассоциация рекомендуют механические клапаны людям моложе 50 лет и биологические (тканевые) клапаны людям старше 70 лет. разное.

Механические клапаны изготавливаются из особого типа углерода или титана и других прочных материалов.Их главным преимуществом является долговечность: механический клапан обычно служит до конца жизни человека. Вот почему они исторически предпочитались молодым людям с ожидаемой продолжительностью жизни еще несколько десятилетий. Однако сгустки крови могут застрять в створках или петлях клапана и помешать работе клапана. Это может быть непосредственная опасная для жизни ситуация. Кроме того, эти сгустки могут отрываться и перемещаться по кровотоку. Если тромб блокирует артерию, ведущую к мозгу, это вызывает инсульт.

Чтобы избежать этой проблемы, почти все люди с механическими клапанами сердца должны всю оставшуюся жизнь принимать антикоагулянтные препараты, обычно варфарин (кумадин). Варфарин увеличивает риск кровотечения, которое может проявляться как кровотечение из носа, десен или при незначительных травмах, или, реже, как тревожное внутреннее кровотечение. Однако тщательный мониторинг степени воздействия варфарина на кровь может ограничить эту опасность.

Тканевые клапаны, изготовленные из клапанов сердца свиньи или ткани сердечной сумки коровы, обычно служат около 15 лет.Но они обычно не требуют пожизненного приема препаратов, препятствующих свертыванию крови. Пожилые люди более уязвимы к кровотечениям, побочным эффектам варфарина. Они также с меньшей вероятностью переживут свои новые клапаны. Поэтому для них тканевый клапан обычно считается лучшим выбором. Однако для людей, которые уже принимают варфарин по поводу другой проблемы, такой как мерцательная аритмия или тромбоз глубоких вен, механический клапан может иметь больше смысла.

Исследования несколько противоречивы в отношении того, какой клапан лучше всего подходит для людей в возрасте от 50 до 60 лет.В последние годы наблюдается тенденция к использованию тканевых клапанов у людей младшего возраста. Теория состоит в том, что к тому времени, когда этим людям понадобится второй клапан, его можно будет заменить с помощью минимально инвазивной процедуры — логичный, но непроверенный подход. В следующем десятилетии у нас должно быть гораздо больше данных, чтобы сделать обоснованную рекомендацию.

— Дипак Л. Бхатт, доктор медицинских наук, магистр здравоохранения.
Главный редактор, Harvard Heart Letter

В качестве услуги для наших читателей издательство Harvard Health Publishing предоставляет доступ к нашей библиотеке архивного контента.Обратите внимание на дату последней проверки или обновления всех статей. Никакой контент на этом сайте, независимо от даты, никогда не следует использовать в качестве замены прямой медицинской консультации от вашего врача или другого квалифицированного врача.

Структура и функция сердечного клапана в развитии и заболевании

Abstract

Зрелые клапаны сердца состоят из высокоорганизованного внеклеточного матрикса (ECM) и интерстициальных клеток клапана (VIC), окруженных слоем эндотелиальных клеток. ECM клапанов расслаивается на слои, богатые эластином, протеогликанами и коллагеном, которые придают различные биомеханические свойства створкам и поддерживающим структурам.Сигнальные пути играют важную роль в первичном вальвулогенезе, а также в поддержании структуры и функции клапана с течением времени. Модели животных предоставляют мощные инструменты для изучения развития клапанов и патологических процессов. Болезни клапанов являются серьезной проблемой общественного здравоохранения, и появляется все больше данных, свидетельствующих об аберрантных механизмах развития, лежащих в основе патогенеза. Необходимы дальнейшие исследования для определения взаимодействий регуляторных путей, лежащих в основе патогенеза, чтобы найти новые возможности для новых терапевтических средств.

Ключевые слова: сердце, развитие сердца, животные модели, заболевания клапанов. Клапаны представляют собой высокоорганизованные структуры соединительной ткани, населенные динамичными клеточными популяциями (1). Вальвулогенез происходит после начальных стадий кардиогенеза в результате формирования эндокардиальной подушки и экстенсивного ремоделирования внеклеточного матрикса (ECM) (2, 3).ECM клапана расслаивается, и локализованное распределение эластина, коллагена и протеогликанов лежит в основе биомеханических свойств зрелого клапана (4). Заболевания клапанов (стеноз или регургитация) представляют собой серьезную проблему общественного здравоохранения (5, 6). Существуют различные типы пороков развития и заболеваний клапанов, которые характеризуются нарушением регуляции внеклеточного матрикса, клеточным беспорядком и часто кальцинозом. Может быть поражен любой из четырех сердечных клапанов; однако аортальный клапан является наиболее частой локализацией заболевания (7).Пороки развития аортального клапана, в том числе двустворчатый аортальный клапан (ДАК), присутствуют у 1-2% населения в целом, что предполагает генетическое происхождение (8). Появляется все больше доказательств того, что аберрантные сигнальные пути развития лежат в основе патогенеза заболевания клапана (1–3). Неправильная регуляция этих взаимодействующих путей приводит к неадекватному ремоделированию ВКМ, малозаметным порокам развития и, в конечном итоге, к заболеванию.

АНАТОМИЯ И КОНСТРУКЦИЯ КЛАПАНА

Сложная анатомия клапана (). Митральный и трехстворчатый атриовентрикулярные (AV) клапаны отделяют предсердия от желудочков, а аортальный и легочный полулунный (SL) клапаны отделяют желудочки от крупных артерий.Клапаны AV имеют створки, а клапаны SL имеют створки. Существует специальная поддерживающая структура, характерная для атриовентрикулярных клапанов, в то время как отчетливая форма клапанов SL создает уникальную автономную поддерживающую структуру внутри корней артерий (9, 10). В отличие от аорты, корень аорты состоит из области фиброзного кольца клапана и артериальной ткани в пределах синусов Вальсальвы. Для атриовентрикулярных клапанов характерны большие асимметричные створки, шарнирно прикрепленные к кольцеобразным кольцам на закрепленном конце и соединенные с желудочками сложным аппаратом, состоящим из сухожильных хорд и папиллярных мышц на подвижном конце.Волокнистый скелет сердца является продолжением фиброзного кольца, которое представляет собой взаимосвязанный волокнисто-хрящевой поддерживающий аппарат трехстворчатого, митрального и аортального клапанов. Фиброзное кольцо соединяется с мышцей сердца аналогично прикреплению сухожилия к скелетной мышце (11, 12). Легочный клапан отделен от других клапанов мышечным рукавом и имеет плохо выраженную, менее прочную структуру кольца. Кольца атриовентрикулярных клапанов кольцеобразные; однако кольцо аортального клапана имеет форму короны, что приводит к «полулунной» форме отдельных створок (13, 14).

Клапаны SL и AV с различными структурными и функциональными особенностями присутствуют в сердце человека (A). Митральный клапан (МК) является АВ-клапаном и соединяет левое предсердие (ЛА) с левым желудочком (ЛЖ). МК состоит из кольца (А, синяя линия), створок и сухожильных хорд (СТ), которые прикрепляются к папиллярным мышцам (ПМ) в стенке миокарда. Аортальный клапан (AoV) представляет собой клапан SL и соединяет LV с аортой (Ao). AoV состоит из кольца (A, красная линия) и створок, закрепленных в корне аорты (Root).Окрашивание пентахромом показывает структуру и состав ECM клапана в аортальных клапанах человека (B, C) и мыши (D, E). При малом увеличении ткань клапана SL демонстрирует области бугорка и кольца у человека и мыши (B, D). При большом увеличении архитектура створок аортального клапана демонстрирует схожую организацию ВКМ у человека и мыши (C, E). Богатый коллагеном слой фиброзной ткани (F) ориентирован на артериальной стороне створки, в то время как богатый эластином желудочковый слой (V) ориентирован на желудочковой стороне створки.Богатый протеогликанами губчатый слой (S) соединяет волокна коллагена и эластина. МЖП межжелудочковой перегородки. (Панель А из ссылки (115), с разрешения.)

Митральный клапан состоит из двух створок: передней (или аортальной) и задней створок. Поддерживающие сухожильные тяжи (chordae tendineae) на вентрикулярной стороне створок клапана прикрепляются к двум хорошо выраженным папиллярным мышцам, которые переходят в миокард левого желудочка. Задняя створка занимает большую часть окружности кольца митрального клапана, но передняя створка крупнее и занимает большую площадь.И наоборот, трехстворчатый клапан состоит из трех створок, передней, задней и септальной створок, которые прикрепляются к желудочкам через сухожильные хорды к большому и вариабельному количеству кажущихся неорганизованными сосочковых мышц в пределах трабекулярного правого желудочка (9). Аортальный клапан состоит из трех створок: левой коронарной, правой коронарной и некоронарной, названных в честь их связи с коронарными артериями (15). Клапан легочной артерии расположен кпереди и влево по отношению к аортальному клапану, а зеркальные отражения, «обращенные» к створкам клапана легочной артерии, выровнены в ортогональной плоскости (13).Толщина клапана человека варьируется в зависимости от клапана и области клапана, но у всех клапанов она обычно составляет менее 1 мм (16, 17). Клапаны AV немного толще, чем клапаны SL, а левосторонние клапаны немного толще, чем правосторонние клапаны. Основание и кончик створок, как правило, толще, особенно у створок SL. Передняя створка митрального клапана находится в непосредственной непрерывности с аортальным клапаном в отличие от трехстворчатого клапана, который отделен мышечной тканью от клапана легочной артерии. Несмотря на общие функциональные требования всех сердечных клапанов, каждый клапан структурно отличается, и появляются молекулярные доказательства того, что отдельные створки и створки сохраняют различные структурные и биомеханические характеристики, потенциально связанные с различной внутренней уязвимостью к заболеваниям.

РАЗВИТИЕ КЛАПАНА

Морфогенез клапана

Во время эмбрионального развития сердце является первым органом, который начинает функционировать, и первоначально оно формируется как примитивная трубка, состоящая из слоя клеток миокарда, окружающего слой эндотелиальных клеток эндокарда (3). Первым признаком развития клапана во время эмбриогенеза позвоночных является формирование эндокардиальных подушек в области оттока (OFT) и атриовентрикулярного (AV) канала примитивной сердечной трубки (rev. (18)).Формирование эндокардиальной подушки инициируется, когда сигнальные факторы, исходящие из миокарда, индуцируют эпителиально-мезенхимальный переход (EMT) соседних эндокардиальных эндотелиальных клеток (19). Этот EMT генерирует мезенхимальные клетки-предшественники, которые вносят вклад в вальвулосептальные структуры и интерстициальные клетки взрослых клапанов (20, 21). Первоначально мезенхимальные клетки эндокардиальных подушек сильно пролиферативны и встроены в рыхло организованный внеклеточный матрикс (22). Отеки эндокардиальной подушки в OFT и AV канале функционируют как клапаны, управляющие однонаправленным кровотоком в примитивной сердечной трубке (23).Зачатки клапанов, соответствующие отдельным створкам четырех клапанов, возникают при разделении OFT и слиянии подушек AV-канала. Формирование створок клапана характеризуется истончением и удлинением зачатков клапана, а также ремоделированием внеклеточного матрикса на слои, богатые эластином (предсердная часть атриовентрикулярных клапанов/желудочковая часть клапанов SL), фибриллярным коллагеном (фиброзом) и протеогликанами (спонгиозом). 18, 24). Точно так же пролиферация клапанных клеток снижается во время ремоделирования, и пролиферация взрослых VIC практически отсутствует (24, 25).

Эмбриональное происхождение клеток-предшественников клапана

Клетки сердечного клапана происходят из нескольких источников в развивающемся эмбрионе. Эндотелиальные клетки, окружающие створки клапана, образуют непрерывный слой эпителиальных клеток с эндокардом (2). В OFT как эндокардиальные, так и миокардиальные предшественники возникают из вторичного поля сердца (26). На ранних стадиях формирования эндокардиальной подушки мезенхимальные клетки подушки AV и OFT происходят из эндотелиальных клеток, как определено путем отслеживания репортерной линии Tie2-Cre; ROSA26R у мышей (27).В зрелых атриовентрикулярных клапанах VICs также происходят главным образом, если не полностью, из эндотелиальных клеток, экспрессирующих Tie2-Cre (20, 21). У мышей вклад VICs в АВ клапаны из клеток эпикардиального происхождения незначителен, если вообще присутствует, на что указывает анализ линии Wilms Tumor 1 (WT1)-Cre (28). Однако исследования химер цыпленка-перепела на птичьих эмбрионах показали значительный вклад клеток, происходящих из эпикарда, в развитие AV-клапанов (27, 29). В развивающихся подушках OFT имеется значительное количество клеток, происходящих из нервного гребня, что продемонстрировано исследованиями линии Wnt1-Cre на мышах (27).В зрелых клапанах SL клетки происхождения нервного гребня сохраняются и концентрируются в отдельных створках легочного и аортального клапанов (30) (Mead and Yutzey, неопубликовано). В целом, исследования по отслеживанию клонов на мышах демонстрируют, что большинство VIC возникают из эндотелиально происходящих предшественников в эндокардиальных подушках. Однако появляется все больше доказательств того, что специфические субпопуляции в отдельных створках клапана возникают из разных эмбриональных источников. Неизвестно, представляют ли эти клетки разного эмбрионального происхождения разные субпопуляции VICs со специфическим вкладом в структуру и функцию зрелого клапана.

Молекулярная регуляция вальвулогенеза

Несколько важных для развития сигнальных путей выполняют критические функции в индукции эндокардиальной подушки и ЭМП. Передача сигналов BMP2 от миокарда к эндокарду в OFT и AV канале необходима для начальной индукции EMT (31). Каноническая передача сигналов Wnt, так же как и передача сигналов TGF-beta, также необходимы для EMT и пролиферации мезенхимальных эндокардиальных подушек (19, 32, 33). Передача сигналов Notch в эндокарде регулирует репрессию экспрессии генов эндотелиальных клеток и также необходима для EMT (34).Мезенхимальные клетки эндокардиальных подушек высоко пролиферативны и экспрессируют транскрипционные факторы Twist1 и Msx, характерные для популяций мезенхимальных предшественников многих систем органов (18, 35). Twist1 вместе с Tbx20 способствует клеточной пролиферации, миграции и экспрессии примитивного гена ECM в эндокардиальных подушках и впоследствии подавляется во время ремоделирования клапана (36, 37). Вместе клетки-предшественники клапана эндокардиальных подушек экспрессируют многие гены и клеточные свойства типов мезенхимальных клеток, участвующих в развитии и регенерации, а также в метастазировании опухоли.

Генерация компартментов ECM стратифицированных створок клапана контролируется регуляторными взаимодействиями, общими для родственных типов соединительной ткани (12, 18). Переход от эндокардиальной подушки к ремоделированию клапана требует фактора транскрипции NFATc1, который способствует экспрессии гена фермента ремоделирования ВКМ катепсина К в эндотелиальных клетках клапана, а также остеокластов при ремоделировании кости (38-40). Исследования последних нескольких лет продемонстрировали поразительные параллели во взаимодействиях между сигнальными молекулами, транскрипционными факторами и структурными белками, которые контролируют дифференцировку соединительных тканей, таких как хрящи, сухожилия и кости, а также регулируют компартментализованную экспрессию генов ECM в развивающихся клапанах. (12).Напр., передача сигналов BMP2 активирует фактор транскрипции Sox9 и экспрессию гена aggrecan в предшественниках хрящей, а также в предшественниках клапанов (41, 42). Кроме того, передача сигналов FGF4 активирует Scleraxis и tenascin в развивающихся сухожилиях, а также в ремоделирующих клапанах (41, 42). Передача сигналов Wnt, активная в развивающихся клапанах и критическая для раннего формирования кости, способствует экспрессии генов, характерных для богатого коллагеном фиброзного слоя в культивируемых интерстициальных клетках клапана (43).На начало и поддержание расслоения створок клапана, вероятно, влияют гемодинамика и биомеханические силы, воздействующие на клапаны во время сердечного цикла (44). Однако молекулярная основа для интеграции функции клапана и физиологии сердечно-сосудистой системы с компартментализацией ВКМ во время развития и в более позднем возрасте не выяснена.

Регуляторные взаимодействия сигнальных путей и факторов транскрипции в развитии клапанов сердца. Сигнальные пути, включая Notch, трансформирующий фактор роста (TGF), костный морфогенетический белок (BMP) и Wnt, с факторами транскрипции, включая Twist1, Tbx20 и Msx1/2, участвуют в формировании эндокардиальной подушки (EC) во время раннего вальвулогенеза.Передача сигналов NFATc1 способствует удлинению и ремоделированию EC. Во время созревания клапана передача сигналов BMP индуцирует связанные с хрящом гены Sox9 и aggrecan . Передача сигналов фактора роста фибробластов (FGF) способствует экспрессии scleraxis и тенасцина , которые характерны для линий сухожильных клеток. Эти гены и пути, участвующие в развитии клапана, также активны при заболеваниях клапана у взрослых.

СОСТАВ И ФУНКЦИЯ КЛАПАНА

Состав и организация ВКМ в развивающихся и зрелых клапанах

Нормальная функция клапана требует скоординированной деятельности сложных структур.Gross и Kugel систематически описали гистологию клапанов сердца человека в 1931 г., и в настоящее время установлена ​​предлагаемая номенклатура организации ткани клапана (45). Структура зрелого клапана состоит из высокоорганизованного внеклеточного матрикса, разделенного на три слоя: фиброзный, спонгиозный и либо желудочковый клапанов SL, либо предсердный атриовентрикулярных клапанов. Фиброзная ткань, расположенная на желудочковой стороне атриовентрикулярных клапанов и артериальной стороне клапанов SL, состоит преимущественно из фибриллярных коллагенов (типы I и III), которые ориентированы по окружности и обеспечивают жесткость при растяжении (46–49).Предсердный слой атриовентрикулярных клапанов и желудочковый слой клапанов SL состоят в основном из радиально ориентированных нитевидных эластических волокон, которые облегчают движение тканей (50, 51). Эластические волокна простираются от шарнира клапана до закрывающего или закрывающего края и, следовательно, не проходят по всей длине клапана. Слой atrialis/ventricularis способствует движению ткани клапана, позволяя клапану вытягиваться и втягиваться во время сердечного цикла. Губчатая оболочка составляет среднюю часть и состоит в основном из протеогликанов с вкраплениями коллагеновых волокон.Протеогликаны присутствуют по всей толщине клапана, но являются преобладающим компонентом матрикса среднего слоя и служат интерфейсом между ортогонально расположенными фиброзными и предсердно-желудочковыми слоями, обеспечивая сжимаемость и целостность ткани. Кольцо, состоящее в основном из волокнистого коллагена, обеспечивает опору для рассеивания сил, а для стабилизации ткани требуется фиксация свободных краев бугорка/листка. В атриовентрикулярных клапанах створки соединены с желудочковым миокардом сухожильными хордами, в то время как в SL-клапанах створки прикрепляются непосредственно к корням артерий.На кончиках как атриовентрикулярного, так и SL-клапанов имеется избыточная ткань, которая обеспечивает функциональное закрытие клапана или коаптацию створок/створок клапана и, в конечном счете, способность при закрытом клапане. Должен быть точный баланс между жесткостью и гибкостью. Поэтому стехиометрия и распределение компонентов ECM имеют решающее значение для правильной работы клапана.

Мыши, у которых отсутствуют специфические белки ECM, имеют дефекты развития в формировании и функционировании клапана (). В отличие от высокоструктурированных стратифицированных слоев ВКМ зрелого клапана, ВКМ эндокардиальной подушки первоначально состоит в основном из гиалуроновой кислоты, а мезенхимальные клетки генерируют рыхло организованную коллагеновую сеть, допускающую миграцию клеток (22).У мышей, лишенных синтетического гиалуронанового фермента Has2, наблюдается потеря отека эндокардиальной подушки и отсутствие EMT (52). Потеря протеогликанов perlecan или versican также приводит к аномалиям подушки OFT и эмбриональной летальности (53, 54). Аналогичным образом, потеря хрящевого связующего белка 1 (Crtl1), который взаимодействует с гиалуроновой кислотой и версиканом, также приводит к вальвулосептальным дефектам (55). Экспрессия гена эластина инициируется в ремоделирующих клапанах на поздних эмбриональных и неонатальных стадиях (24). Мыши, лишенные эластина, не выживают после рождения из-за сосудистой обструкции, а гетерозиготные мыши с эластином имеют аномалии аортального клапана как в структуре, так и в функции во взрослом возрасте (56-58).Периостин регулирует фибриллогенез коллагена в различных соединительных тканях, а потеря периостина у мышей приводит к аномальному морфогенезу клапана и организации коллагена (59, 60). Аналогичным образом, потеря сшивающих коллагенов 5a1 и 11a1 приводит к утолщению клапанов SL и AV с измененными соотношениями фибриллярных коллагенов 1 и 3, что указывает на дефекты ремоделирования (61). Вместе эти исследования демонстрируют, что экспрессия и организация разнообразных компонентов ECM существенна для морфогенеза и структурной целостности клапанов во время развития и, следовательно, после рождения.

Таблица 1

Мышиные мутации в генах ВКМ, связанные с аномалиями клапанов сердца Протеогликан 0 0 HALLOR — / — Летал E9.5 A ; Отсутствие эндокардиальных подушек (52) Versican hdf Летальный E10.5; Отсутствие эндокардиальных подушек; дефекты OFT (53) Perlecan Perlecan −/− Lethal E10-P0; дефекты подушки ОФТ; другие пороки сердца (104) Белок хрящевой связи Crtl1 -/- Летальный P0; Valvuloseptal Defuls и другие нарушения0 (55)0 Adamts9 +/-0 (98) Эластичное волокно связано Elastin ELN0 ELN — / —0 P0 Смерть от сосудистых обструкции0 (56)0 90020 ELN +/-0 AORTIC CARD CUSP и Annulus Разработка (58) Fibrillin-10 FBN1 FBN1 — / —0 Летальность на P14 из сосудистых осложнений0 (105)

0

0 FBN1 +/-0 Митральный клапан0 (94) Фибулин-4 Фибулин4-R/R Утолщенные аортальные клапаны и сосудистые дефекты у взрослых (106) Fibrillar Collagen — 80 PostN0 Postn — / —0 Спектр смертоно-не летальных клапанов Дефекты0 (59) Коллаген 1a1 OIM 0 Утолщение полулунных клапанов у взрослых (Yutzey, неопубликовано) Коллаген 3a1 Col3a1 -/- Аневризма аорты; клапаны не исследованы (95) Коллаген 11 Col11a1 -/- P0 летальность; Утолщенные клапаны сердца (61, 107)

Состав ВКМ зрелых клапанов зависит от синтетической активности интерстициальных клеток клапана (VIC).Во время ремоделирования клапана VICs экспрессируют гены, которые кодируют фибриллярные коллагены, хондроитинсульфатные протеогликаны и эластин, ассоциированные со стратифицированным ECM створок клапана (24, 25). Локализованная экспрессия специфических белков ECM, характерных для разных типов клеток соединительной ткани, предполагает, что существуют разные субпопуляции VICs в стратифицированных клапанах, но это еще окончательно не продемонстрировано. Дополнительные ферменты ремоделирования ВКМ, такие как матриксные металлопротеазы (MMPs), тканевые ингибиторы матриксных металлопротеаз (TIMPS) и катепсины, также экспрессируются во время созревания клапана (17, 25).VIC из ремоделирующих клапанов являются высокосинтетическими, и пролиферация клеток снижена по сравнению с клетками эндокардиальной подушки (21, 24). В нормальных взрослых клапанах VICs в значительной степени находятся в состоянии покоя с незначительной пролиферацией клеток или без нее и поддерживают базовые уровни экспрессии генов ECM, необходимые для гомеостаза клапана (25).

Биомеханика и гемодинамика

Взаимосвязь между структурой и функцией клапана дает важную информацию для понимания механизмов гомеостаза клапана, а также процессов развития и болезней.Клапаны сердца функционируют в основном для поддержания беспрепятственного однонаправленного кровотока. Гемодинамика нормального зрелого сердца хорошо известна (62). Кровь течет из предсердий с низким давлением в желудочки с более высоким давлением, которые, в свою очередь, кровоснабжают крупные артерии. Левая сторона сердца поддерживает значительно более высокое давление, чем правая сторона. В результате воздействие различных физиологических сил зависит от положения и гемодинамической среды клапана. Состав и биомеханика клапана отражают лежащую в основе гемодинамику.Существует три основных состояния нагрузки, которые воздействуют на ткань клапана во время сердечного цикла: изгиб, сдвиг и растяжение. Изгиб возникает, когда клапан активно открывается или закрывается, сдвиг возникает, когда кровь проходит через открытый клапан, а напряжение возникает, когда клапан закрыт (4, 63). Сдвигающие, сжимающие и продольные напряжения способствуют деформации клапана или смещению ткани клапана во время постоянного движения сердечного цикла (64). Ткань клапана подвергается исключительно высокому напряжению, поскольку с каждым сердечным сокращением ткань переходит в полностью разгруженное состояние (49).Эти силы деформации приводят к компенсаторному балансу в составе клеточного матрикса. Например, сравнение аортального и легочного клапанов свиней показывает, что левосторонний аортальный клапан толще, преимущественно в результате повышенной экспрессии коллагена и увеличения толщины фиброзного слоя (Alfieri, Carruthers, Yutzey, and Sacks, неопубликованные данные). Сердце бьется более 100 000 раз в день, пропуская около 5 литров крови в минуту. В течение средней жизни человек совершает более 3 миллиардов сердечных сокращений или сердечных циклов.Недостаточность клапана может быть результатом лежащего в основе предрасполагающего генотипа и порока развития клапана, который изменяет реакцию на физиологические стрессы. Давнее понимание возрастной дегенерации («износа») и латентного заболевания клапана может на самом деле представлять тонкие дефекты в поддержании ткани клапана, регулируемые путями развития.

ПОРОКИ И ЗАБОЛЕВАНИЯ КЛАПАНОВ

Заболевания клапанов являются проблемой общественного здравоохранения

Заболевания клапанов ежегодно приводят к примерно 20 000 смертей (65).Распространенность порока аортального клапана составляет 2,5% в США с поправкой на возраст (66). Склероз аортального клапана, маркер заболевания клапана и сердечно-сосудистого риска, присутствует более чем у 25% пожилых людей (67). Фактические прямые затраты на заболевание клапанов только в Соединенных Штатах оцениваются в 1 миллиард долларов в год (68). В совокупности влияние заболеваний клапанов на общественное здравоохранение и бремя для общества недооцениваются. Заболевание клапана может проявляться как стеноз , препятствие оттоку или регургитация , дефект закрытия, приводящий к обратному току.Пороки клапанов имеют тенденцию к прогрессированию. В конечном итоге функция желудочков может быть нарушена. Стеноз аортального клапана является наиболее распространенной формой порока клапана и обычно проявляется стенокардией, обмороками и сердечной недостаточностью. Диагноз может быть поставлен клинически и подтвержден с помощью эхокардиографии, которая позволяет количественно оценить тяжесть и, со временем, прогрессирование заболевания (62). Большинство заболеваний клапанов в любом возрасте имеют в основе пороки развития клапана, что предполагает генетическую основу (8).

Врожденные пороки клапанов сердца встречаются примерно у 2% живорожденных, и считается, что частота значительно выше, поскольку многие случаи остаются субклиническими и, следовательно, неидентифицированными.Двумя наиболее распространенными типами пороков развития клапана являются двустворчатый аортальный клапан (ДАК), аортальный клапан с двумя, а не тремя створками, и пролапс митрального клапана (ПМК), митральный клапан с избыточными вздутыми створками, которые выпадают в левое предсердие. По оценкам, BAV встречается у 2%, а ПМК — до 5% населения в целом (5). Кроме того, пороки клапана встречаются примерно в 30% сердечно-сосудистых пороков развития (CVM), включая сложные пороки, когда порок клапана является одним из компонентов диагноза, например.грамм. стеноз аортального клапана является частью синдрома гипоплазии левых отделов сердца, а стеноз легочного клапана является частью тетрады Фалло (69). Имеются убедительные доказательства того, что врожденные пороки развития клапана имеют генетическую основу и, следовательно, представляют собой аномалии развития (69). BAV и MVP являются частыми находками у пациентов с генными мутациями, влияющими на гомеостаз соединительной ткани (4). В несиндромальных семьях мутации NOTCh2 были идентифицированы в случаях ДАК и кальциноза аортального клапана (70).Исследования семейного сцепления выявили локусы болезни на хромосомах 18q, 13q и 5q для BAV и 16p, 11p и 13q для MVP, однако гены не были идентифицированы (71–74). Важно отметить, что эти исследования сцепления представляют собой значительную долю случаев и, следовательно, вероятно, скрывают причины пороков развития и заболеваний. Анализ родословной согласуется со сложным наследованием, и в контексте сниженной пенетрантности и переменной экспрессивности пороки развития клапана могут быть результатом множественных предрасполагающих генотипов.Взятые вместе, пороки клапана представляют собой малозаметный и жизнеспособный генетический дефект, который обычно проявляется в виде серьезного заболевания в более позднем возрасте.

Таблица 2

Мутации человека в генах ВКМ, связанные с аномалиями клапанов сердца

0 Marfan0 Aortic root, BAV7 A , MVP0 Elastin (ELN) 0 Williams0 SVAS , BAV, MVP0 (109) TGFβReCeptor-1 (TGFBR1) 0 Loeys-Dietz0 аневризм анаорта, MVP (110)0 аортырный клапан пролапс, MVP (96)0 Collagen-3 (Col3a1) 0 Notch-1 0 BAV, Cavd, CVM (70)0 ACTA-2 0 аневризм аорты0 MyH-11 900 200 (113)0 0 BAV, MVP0 (114)0 (114)
Ген Синдром Клапанный фенотип Ref.
Fibrillin-1 (FBN1)
(108)
Collagen-1 (Col1a1) Остеогенез несовершенция
EHLERS-DANLOS Aortic Root Dilation, BAV, MVP (111)
(112)
аневризм аорты

клапан Разработание клапанов лежит в основе болезнь клапана

Хотя заболевание клапана было долгое время признаваемый важной причиной заболеваемости и смертности, только в 1950-х годах изолированное заболевание аортального клапана в контексте порока развития клапана было оценено.Следовательно, возникла идея, что латентное заболевание возникает из-за малозаметных аномалий развития (75, 76). Впоследствии крупномасштабные исследования показали, что в любом возрасте, в том числе в пожилом возрасте, в большинстве случаев порока клапана имеет место аномалия клапана (8, 77–80), что позволяет предположить, что заболевание клапана связано с аберрантными механизмами развития (81). В этом контексте заболевание клапана может развиться в результате предрасполагающих генотипов в сочетании с неадекватным сохранением ткани клапана, что со временем приводит к заболеванию клапана.В дополнение к связи между заболеванием клапана и более тяжелым врожденным ЦВМ, заболевание клапана также может быть связано с другими «приобретенными» ЦВМ. Например, примерно у 20% пациентов с пороком развития аортального клапана также имеется аортопатия, что поднимает фундаментальные вопросы как этиологии, так и терапии. Помимо аномалий аорты, de Sa et al. продемонстрировали, что пациенты с пороками развития аортального клапана имели гистологические аномалии в легочной артерии, подтверждая идею о том, что аномалии развития имеют множественные эффекты, которые могут быть клинически значимыми (82).По мере того, как будет узнаваться больше о патогенезе сопутствующих заболеваний, появится молекулярная таксономия, которая облегчит принятие клинических решений.

Гистопатология клапана идентифицирует два основных болезненных процесса

Гистопатология клапана имеет тенденцию соответствовать одному из двух типов: миксоматозному изменению или фиброзному изменению. Миоматозная дегенерация характеризуется накоплением протеогликанов, деградацией коллагена и фрагментацией эластических волокон. Эти изменения приводят к «гибкому» клапану, который склонен к пролапсу и регургитации.И наоборот, фиброз характеризуется накоплением коллагена, деградацией протеогликанов и фрагментацией эластических волокон. Эти изменения приводят к «жесткому» клапану, который склонен к ограничению движения и стенозу. Стеноз аортального клапана обычно характеризуется склерозом («уплотнением») и прогрессирующим фиброзом с прогрессирующим заболеванием, отмеченным кальцинозом. Кальциноз является частым поздним обнаружением. Этиология кальцификации плохо изучена; тем не менее, этот аспект заболевания клапанов вызвал значительный интерес как потенциальное направление для разработки новых терапевтических средств.Одним из преимуществ изучения порока клапана у детей является то, что выявленная гистопатология не смешивается с общими сопутствующими заболеваниями во взрослом возрасте, а именно с ишемической болезнью сердца и артериальной гипертензией. Поскольку заболевание аортального клапана часто возникает в контексте заболевания коронарных артерий, существует значительный интерес к применению парадигм лечения заболевания коронарных артерий при заболеваниях клапана. Например, терапия статинами гипотетически привлекательна и показала ранние доказательства положительного воздействия in vitro; к сожалению, крупное клиническое исследование показало, что терапия статинами, по-видимому, не влияет на частоту или прогрессирование заболевания аортального клапана (83).Выяснение генетической и молекулярной основы пороков развития клапана откроет возможности для разработки новых методов лечения.

На клеточном уровне заболевание сердечных клапанов характеризуется активацией VIC, а также повышенной экспрессией внеклеточного матрикса и фермента ремоделирования () (24, 84, 85). Активация VIC проявляется в повышенной клеточной пролиферации и индукции маркеров миофибробластов, таких как виментин, MMP-13, гладкомышечный α-актин (SMA) и эмбриональная немышечная тяжелая цепь миозина (SMemb) (84).Эти маркеры также экспрессируются в клетках-предшественниках клапана во время развития, подтверждая идею о том, что активированные VICs в пораженных клапанах представляют собой фенотип развития. Это подтверждается наблюдением, что транскрипционный фактор Twist1, критический для мезенхимы эндокардиальной подушки, также экспрессируется в пораженных сердечных клапанах человека (Chakraborty, Wirrig, Hinton, and Yutzey, неопубликовано). Во время кальцификации аортального клапана человека индуцируется экспрессия нескольких генов, связанных с остеогенезом, в том числе Sox9 , Runx2 , остеокальцина , остеопонтина , щелочной фосфатазы и костного сиалопротеина 8,020 (7,6).Появляется все больше свидетельств того, что кальциноз клапана повторяет регуляторные взаимодействия генов, характерные для остеогенеза.

Фенотип интерстициальных клеток клапана (VIC) относится к неадекватным и патологическим сигнальным путям. Покойные VIC демонстрируют небольшую пролиферацию или экспрессию генов, в то время как активированные VIC демонстрируют повышенную пролиферацию и повышенную экспрессию генов, ассоциированных с миофибробластами. Активация VIC может быть адаптивной или неадекватной, и паттерны экспрессии генов сигнального пути могут различать эти особенности.Некоторая неадекватная активация VIC и индукция генов, связанных с формированием кости, проявляются при кальцификации ткани клапана. α-актин гладких мышц СМА; матриксная металлопротеаза ММР; OCN остеокальцин; костный сиалопротеин BSP; ЩФ щелочная фосфатаза.

Происхождение и индуктивные механизмы активации ВИК при заболеваниях клапанов не установлены. Имеются первоначальные доказательства из первичных клеточных культур, что взаимодействие VIC с окружающим ECM способствует активации VIC и индукции остеогенного гена (88).Было показано, что некоторые VIC являются динамичными и играют активную роль в обслуживании ECM (85, 89). Возможно, активированные ВИК возникают из покоящихся ВИК, находящихся в створках клапана. Альтернативно, незрелые клапанные предшественники, возникающие во время развития, могут оставаться во взрослых клапанах как потенциальные эффекторы регенерации и репарации. Присутствие экзогенной популяции стволовых клеток, рекрутируемых в клапаны во время заболевания, подтверждается сообщениями о производных гемопоэтических стволовых клеток в клапанах сердца взрослых (90, 91).Необходимы дальнейшие исследования для определения регенеративного потенциала или патологических механизмов, связанных с активацией VIC при заболеваниях клапанов.

Генетические синдромы и животные модели заболеваний клапана

Нормальная функция сердечного клапана зависит от биомеханических свойств стратифицированного ВКМ, а мутации в различных генах ВКМ связаны с заболеванием клапанов сердца у человека (). Несколько генетических синдромов, характеризующихся нарушениями соединительной ткани, включают пороки развития клапана и прогрессирующую дисфункцию клапана.Синдром Марфана, вызванный мутациями в FIBRILLIN-1 , характеризуется утолщением митрального и аортального клапанов в дополнение к характерным аномалиям корня аорты и скелета (92). Точно так же синдром Вильямса, связанный с гетерозиготными мутациями ELASTIN , включает артериопатию, проявляющуюся как надклапанный аортальный стеноз, а также заболевание аортального клапана (93). Многие фенотипы клапанов при генетических синдромах человека воспроизводятся с помощью целенаправленного мутагенеза на животных моделях (4).У мышей с дефицитом фибриллина-1 развивается пролапс митрального клапана, сходный с таковым у людей (94). Сходным образом, у гетерозиготных мышей с эластином ( eln +/-) развиваются прогрессирующие пороки развития аортального клапана и латентная болезнь аортального клапана, сходные с людьми с дегенеративным заболеванием аортального клапана (56-58). Интересно, что у этих мышей есть как болезнь клапана, так и аортопатия, при этом область кольца участвует в проявлении болезни. Эти данные поднимают фундаментальные вопросы как о происхождении, так и о функциональных возможностях аортального клапана и корня аорты.

Синдром Элерса-Данлоса вызывается различными мутациями генов коллагена и тенасцина, которые влияют на структуру и функцию соединительной ткани во многих органах, включая сердечные клапаны (рассмотрено в (12)). В настоящее время нет мышиной модели аномалий клапанов, связанных с синдромом Элерса-Данлоса, но мыши, лишенные коллагена 3a1, повторяют фенотип разрыва аорты (95). В будущем было бы интересно определить, есть ли у этих мышей аномалии и дисфункция клапанов, связанные с синдромом Элерса-Данлоса у человека.Мутации в COL1A1 связаны с состоянием костей человека несовершенным остеогенезом , и у этой популяции пациентов может происходить пролапс аортального и митрального клапанов (96). Была создана модель мыши с целевой мутацией Col1a1 oim , и у этих животных во взрослом возрасте развивается прогрессирующее утолщение полулунных клапанов с повышенным отложением протеогликана (97) (Wirrig, Cheek and Yutzey, неопубликовано). Интересно отметить, что о заболеваниях клапанов у человека, связанных с мутациями гена протеогликана, не сообщалось.Однако мыши, гетерозиготные по гену протеазы, разрушающей версикан, Adamts9 , имеют утолщение полулунных клапанов и хондрогенные узелки в области кольца (98). Мутации в дополнительных изолированных генах ECM связаны с пороками развития и заболеваниями аортального и митрального клапанов человека, в то время как нарушение регуляции организации и отложения ECM створок клапана является общим признаком заболевания клапана независимо от этиологии.

Появляется все больше доказательств того, что нарушение ВКМ клапана индуцирует сигнальные пути, которые приводят к неадекватному ремоделированию ВКМ и, в конечном итоге, к заболеванию клапана.Фенотипы аортального и митрального клапана при синдроме Марфана связаны с повышенной передачей сигналов TGF-бета, что способствует общей дисрегуляции коллагена и потере целостности матрикса этих структур в моделях на животных (94). Поразительно, что ингибирование передачи сигналов TGF-бета при лечении лозартаном уменьшает патологию в мышиной модели синдрома Марфана, а также была продемонстрирована эффективность у людей (99, 100). Сходным образом у взрослых мышей гетерозиготная потеря эластина или гомозиготная потеря периостина влияет на передачу сигналов TGF-бета, связанную с дегенерацией и дисфункцией аортального клапана (58, 59).Также сообщалось, что передача сигналов Notch и Wnt изменяется в животных моделях болезни аортального клапана, а также у пациентов-людей, но механизмы индукции еще не определены (70, 101). Передача сигналов TGF-beta, Notch и Wnt необходима для нормального развития сердечного клапана во время эмбриогенеза, и появляется все больше доказательств того, что эти пути в сочетании с нарушением регуляции ECM способствуют прогрессирующему патогенезу клапана, что приводит к множеству фенотипов заболеваний в более позднем возрасте.

Лечение заболеваний клапанов

Лечение заболеваний клапанов остается в основном хирургическим. Может быть поражен любой из четырех сердечных клапанов; однако аортальный клапан является наиболее частой локализацией заболевания (7). Показаниями к замене клапана являются клинические симптомы, желудочковая дисфункция или непереносимость физической нагрузки у бессимптомных пациентов. Замена аортального клапана является второй наиболее распространенной кардиоторакальной процедурой, и часто требуется повторное вмешательство. Ежегодно в США проводится около 100 000 операций по замене клапана, и большинство из них — замена аортального клапана (6).Замена клапана биопротезом становится все более популярной, однако по-прежнему страдает от проблем с долговечностью. Были достигнуты впечатляющие успехи в интервенционной катетеризации сердца, включая чрескожное введение легочного клапана (102). Этот подход был одобрен в январе 2010 года Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в рамках программы освобождения от гуманитарных устройств (www.fda.gov/NewsEvents/ucm198597.htm) и отсрочивает потребность в операции на открытом сердце. Это также может быть привлекательной альтернативой в случаях высокого риска.Кроме того, транскатетерная имплантация аортального клапана с использованием либо трансфеморального ретроградного, либо трансапикального антеградного доступа изучается у людей, прежде всего в Европе, и показывает ранние перспективы (103). Как только осуществимость будет установлена, будут организованы клинические испытания.

Для улучшения ухода за пациентами с пороками клапанов необходимо определить маркеры будущего заболевания и прогрессирования заболевания. Раннее выявление заболевания позволит раннее вмешательство и потенциально профилактические подходы к заболеваниям клапанов.Современная медикаментозная терапия заболеваний клапанов лечит симптомы сердечно-сосудистых заболеваний. Например, некоторые лекарства направлены на важные симптомы, возникающие в результате застойной сердечной недостаточности, но не воздействуют на основную причину или основную проблему — заболевание клапана. По мере выяснения генетической и связанной с развитием основы пороков развития и заболеваний клапанов появятся возможности для новых медицинских методов лечения, которые потенциально исключат или отсрочат необходимость хирургического вмешательства. Определение регуляции поддержания ткани клапана и гомеостаза предоставит захватывающие возможности для клеточной или молекулярной терапии заболеваний клапана.

Как работают сменные сердечные клапаны?

Замена сердечного клапана может дать новую жизнь людям с пороками сердца. Доктор Пабло Ламата объясняет старшей медсестре-кардиологу Эмили Макграт различные типы клапанов. Кроме того, посмотрите наши новые анимации, чтобы увидеть, как работают здоровые и замененные сердечные клапаны.

Зачем вам замена сердечного клапана?

Клапаны сердца могут заболеть или повредиться, что означает, что они либо не открываются должным образом (стеноз), либо не закрываются должным образом (регургитация).Это может помешать вашему сердцу работать должным образом, поэтому используется запасной клапан, который выполняет работу клапана по открытию и закрытию.

Как работают сменные сердечные клапаны?

Сменные клапаны действуют как ворота, пропускающие кровь через сердце. Это означает открытие в нужное время, чтобы кровь могла течь в следующую камеру вашего сердца или течь по направлению к остальной части вашего тела; а также закрываться в нужное время, чтобы ваше сердце могло эффективно работать, а кровь не текла в обратном направлении.

В вашем сердце четыре клапана, но есть два — аортальный и митральный — которые, как правило, нуждаются в замене.

В чем разница между тканевым и механическим сердечным клапаном?

Механические клапаны изготовлены из углерода и металла. Тканевые (биологические или биопротезные) клапаны обычно изготавливаются из ткани свиньи или коровы, а иногда и из тканей человека (в этом случае их можно назвать клапанами-гомотрансплантатами), которые были обработаны, чтобы убедиться, что они не отторгаются организмом.Они созданы для создания точных механических свойств клапана.

Каковы плюсы и минусы механических и тканевых клапанов?

Механические клапаны обычно служат всю жизнь, но ваша кровь с большей вероятностью скапливается и прилипает к клапану, вызывая образование тромба. Если это прервется, это может вызвать сердечный приступ или инсульт. Если вы решите установить механический клапан, вам нужно будет принимать варфарин, разжижающий кровь препарат (антикоагулянт), каждый день на протяжении всей жизни, чтобы снизить риск образования тромбов.Вам понадобятся регулярные анализы крови в хирургическом отделении общей практики или в клинике антикоагулянтов, или вы можете проверить свою собственную кровь дома, если купите набор для домашнего тестирования.

С тканевыми клапанами вам не нужно принимать разжижающие кровь лекарства всю жизнь, хотя вам, возможно, придется принимать их в течение нескольких месяцев после операции. Однако этот тип клапана не прослужит так же долго, как механический клапан, и может потребоваться замена или ремонт через 10–20 лет.

Каковы различия между различными механическими клапанами?

Основное различие между механическими клапанами заключается в том, как компании решают спроектировать механизм открытия и закрытия.

Насколько велики механические клапаны?

Они бывают разных размеров, в зависимости от вашего размера — и, следовательно, размера вашего сердца — и того, какой клапан заменяется. Аортальный клапан обычно имеет диаметр 2–3 см (около дюйма), а митральный клапан обычно составляет 2,7–3,5 см (1,1–1,4 дюйма). Хирург подберет для вас оптимальный размер.

Как мне решить, какой тип замены сердечного клапана мне нужен?

Окончательный выбор достигается по-разному для каждого пациента, поскольку многие факторы (включая ваше физическое состояние, любые другие заболевания, которые у вас могут быть, и ваш возраст) учитываются под руководством вашего врача.

Тканевые клапаны, как правило, являются предпочтительным выбором:

  • пожилые люди (старше 70 лет), поскольку им может не понадобиться еще одна операция на клапане в течение жизни
  • человека, у которых есть риск кровотечения и которые не хотят принимать варфарин
  • человек, которым запланированы другие серьезные операции, и которые не хотят принимать препараты, разжижающие кровь
  • человек, которые планируют иметь детей и избегают риска приема варфарина во время беременности

Тканевые клапаны имеют такой же риск инфицирования, как и механические клапаны.

Механические клапаны, как правило, являются предпочтительным выбором:

  • молодые люди (младше 65 лет), так как это уменьшит вероятность необходимости повторной операции с клапаном, поскольку клапан будет служить в течение всей жизни
  • 90 584 человека подвержены риску быстрого износа сменного тканевого клапана 90 585
  • человека, которые уже принимают варфарин по другим причинам
  • человека, которые подверглись бы риску, если бы потребовалась еще одна операция клапана

Как вставляются сменные сердечные клапаны?

Традиционный хирургический подход включает вскрытие грудной клетки и рассечение грудины, чтобы добраться до области клапана.На время замены клапана необходимо остановить работу сердца, поэтому во время операции для циркуляции крови по всему телу используется аппарат искусственного кровообращения. Это очень сложная процедура. Однако в настоящее время транскатетерная имплантация аортального клапана (TAVI) может заменить все это для подходящих пациентов.

В нем используется тонкая трубка, которая вводится, как правило, через пах или запястье, чтобы добраться до клапана и развернуть складчатый клапан, который разворачивается и располагается поверх естественного клапана. Сердце не нужно останавливать и старый клапан не удалять.

В последнее время транскатетерная реконструкция или замена митрального клапана становится вариантом для отдельных пациентов. MitraClip недавно был одобрен NICE и представляет собой небольшую клипсу, прикрепленную к митральному клапану. Это лечит митральную регургитацию, помогая вашему клапану закрыться более полно.

Во время процедуры MitraClip хирург проводит тонкую трубку (или катетер) к митральному клапану через вену в паху.

Может ли ваш организм «отказаться» от сердечного клапана?

Все сменные клапаны являются «биосовместимыми», что означает, что ваш новый клапан не будет отвергнут вашей иммунной системой.

Каковы риски операции по замене сердечного клапана?

Как и при любой операции, существуют риски, связанные с анестезией и самой процедурой. Уровень риска будет зависеть от вашего возраста, других имеющихся у вас заболеваний и количества процедур, выполняемых за одну операцию. Основные риски включают инфекции, образование тромбов, инсульты, временное нарушение сердечного ритма (аритмию) и снижение функции почек на несколько дней.

Риск смерти от замены аортального клапана составляет около 1-2%, что намного меньше, чем риск оставить без лечения серьезные проблемы с аортальным клапаном.При операции по замене митрального клапана риск смерти составляет от 2 до 6 процентов. Большинство людей, переживших операцию, имеют ожидаемую продолжительность жизни, близкую к нормальной.

Как проходит восстановление после операции на сердечном клапане и сколько времени оно занимает?

Если все пройдет хорошо, вам помогут встать с постели на следующий день после операции, и вы можете ожидать некоторого дискомфорта после операции, и вам дадут обезболивающее. Ваш уровень боли будет контролироваться, чтобы убедиться, что вы чувствуете себя максимально комфортно.

У вас будет структурированная ежедневная программа, которая поможет вам снова встать на ноги. Многие люди возвращаются домой примерно через неделю после операции. В среднем для полного выздоровления требуется от двух до трех месяцев, но это может сильно варьироваться, поскольку это зависит от вашего индивидуального состояния и типа операции, которую вы перенесли.

При традиционном хирургическом подходе может потребоваться более длительный период восстановления, в то время как восстановление может занять меньше времени при транскатетерном подходе.

После операции качество вашей жизни должно улучшиться.Вскоре после того, как вы отправитесь домой, ваша хирургическая бригада посоветует вам, как постепенно начинать тренироваться.

Важно посещать кардиологическую реабилитацию, где вам могут помочь безопасно заниматься спортом, получить консультацию о ваших лекарствах, вашем питании и любую психологическую поддержку, которая может вам понадобиться.

Какие исследования проводятся?

Британский кардиологический фонд финансирует мое исследование оптимального времени для замены клапана.

Есть два основных аспекта, которые определяют это: насколько неисправный клапан вызовет дополнительные проблемы для сердца, и способность сердца справиться с этим без особого труда.Мы ориентируемся на первое.

Когда клапан не работает должным образом, это вызывает потерю давления, поэтому сердце не может так же эффективно перекачивать кровь в остальные части тела. Поэтому мы работаем над лучшими методами измерения этой потери давления. Мы фиксируем скорость кровотока с помощью медицинских изображений и оцениваем фактическое давление, управляющее кровотоком, с помощью моделей физики жидкости.

Объединив передовые технологии визуализации и компьютерного моделирования, мы можем точно понять, насколько неэффективен неисправный клапан, не вводя инвазивный датчик в сердце.

Познакомьтесь с экспертом

Д-р Пабло Ламата является лектором по компьютерной кардиологии и старшим научным сотрудником Wellcome Trust в Королевском колледже Лондона.

Его исследования сосредоточены на сочетании технологий визуализации и компьютерного моделирования для улучшения лечения заболеваний сердца и системы кровообращения.

Типы заменяемых сердечных клапанов

Если вам необходимо заменить сердечный клапан, у вас есть несколько вариантов, которые следует учитывать при обсуждении вариантов сердечного клапана со своим врачом.Тип клапана и хирургический подход влияют как на краткосрочное восстановление, так и на долгосрочное качество жизни.

Сменный клапан для долговечности и производительности

Идеальный сменный клапан обеспечивает отличную работу клапана и работает в координации со всей системой кровообращения. Ваша медицинская бригада может назвать это «отличными гемодинамическими показателями».

Риски замены клапана и требования к лекарствам

Идеальный сменный клапан также обеспечивает длительный срок службы без значительного увеличения риска образования опасных тромбов.

*Лекарства для разжижения крови могут снизить риск инсульта или эмболии, связанной со сгустком крови (путешествующий сгусток). Риск образования тромбов выше у людей с механическими клапанами. Люди, принимающие препараты для разжижения крови, должны находиться под тщательным наблюдением, потому что слишком жидкая кровь может увеличить риск кровотечения.

Пациенты и их медицинский персонал должны обсудить варианты лечения и принять участие в процессе принятия решений, чтобы выбрать наиболее подходящее лечение.

Посмотреть иллюстрации механических и тканевых клапанов.

Возможные варианты:

Изготовленный механический клапан

Эти клапаны изготовлены из прочных и долговечных материалов. Это самый долговечный тип сменного клапана. Большинство из них будет длиться в течение всей жизни пациента.

Пациенты, получившие искусственный клапан, почти всегда будут нуждаться в разжижающих кровь препаратах до конца жизни. Разбавитель крови предотвратит образование сгустков, что очень важно, поскольку сгустки могут застрять в створках клапана или петлях и вызвать неисправность.Сгустки также могут отрываться и образовывать эмболы (перемещающиеся сгустки), которые могут перемещаться по кровотоку и застревать в сосудах, где это может привести к таким проблемам, как сердечный приступ или инсульт.

Имплантация донорского клапана

Клапаны доноров человека часто используются для тех, кто страдает от состояния, поражающего клапан, такого как инфекционный эндокардит. Можно ожидать, что донорский клапан прослужит от 10 до 20 лет.

Тканевый клапан

Тканевые клапаны создаются из клапанов доноров животных или тканей животных, которые являются прочными и гибкими.Тканевые клапаны могут служить от 10 до 20 лет и обычно не требуют длительного применения лекарств. Для молодого человека с тканевой заменой клапана весьма вероятна необходимость в дополнительной операции или другой замене клапана в более позднем возрасте.

Перед каждой операцией, при которой необходимо заменить клапан, необходимо тщательно продумать срок службы клапана, варианты медикаментозного лечения и риски. Если вам нужна процедура клапана, рекомендуется обратиться в центры передового опыта по клапану сердца. Центры расположены по всей стране и должны соответствовать очень высоким стандартам обслуживания.

Предоперационный контрольный список (PDF) | Испанский (PDF)

Контрольный список этапов восстановления

(PDF) | Испанский (PDF)

Аортальный стеноз: рекомендации по замене аортального клапана (PDF)

Механический сердечный клапан часто является самым безопасным выбором | Центр новостей

Однако в руководствах ассоциаций не проводится различие между заменой митрального или аортального клапана.

«Если вы думаете об этом только с точки зрения возраста, чем вы старше, тем меньше вероятность того, что вы переживете долговечность биологического клапана», — сказал Ву.Он добавил, что в последние годы хирурги заметили тенденцию к тому, что более молодые пациенты выбирают биологические клапаны, в первую очередь потому, что они не хотят иметь дело с пожизненным приемом антикоагулянтов и сопутствующими диетическими ограничениями и рутинными анализами крови, которые необходимы при использовании механического клапана.

Это исследование определенно изменит информацию, которую я даю своим пациентам.

По оценкам Американской кардиологической ассоциации, 5 миллионов американцев страдают от заболеваний сердечных клапанов, которые заставляют сердце работать с большей нагрузкой, чтобы перекачивать кровь, и могут привести к сердечной недостаточности и внезапной смерти.Болезнь может присутствовать при рождении или быть результатом инфекций, сердечных приступов или других сердечных заболеваний.

Когда клапан настолько поражен, что препятствует доставке крови к телу, обычно рекомендуется операция на открытом сердце с заменой клапана на новый. Согласно исследованию, каждый год более 50 000 человек в Соединенных Штатах подвергаются операции по замене аортального или митрального клапана.

Чтобы сравнить долгосрочные риски и преимущества механических и биологических сердечных клапанов, исследователи изучили показатели смертности, инсультов, кровотечений и повторных операций у пациентов, перенесших операции на сердечных клапанах в 142 больницах Калифорнии в период с 1996 по 2013 год.Записи о пациентах были получены из баз данных Калифорнийского управления планирования и развития здравоохранения штата.

Исследователи изучили записи 9 942 пациентов, перенесших замену аортального клапана, и 15 503 пациентов, перенесших замену митрального клапана в течение периода исследования.

«Наше исследование, вероятно, включает наибольшее количество пациентов, когда-либо изученных для изучения этой проблемы», — сказал Ву.

Разительное отличие

Результаты показали резкую разницу в пользе для здоровья в зависимости от того, какой клапан был заменен, сказал Ву.Исследование показало, что долгосрочная смертность, связанная с механическим клапаном, по сравнению с биологическим клапаном, сохранялась до 70 лет у пациентов, перенесших замену митрального клапана. Для тех, кто подвергался замене аортального клапана, это преимущество сохранялось только до 55 лет.

«Это исследование определенно изменит информацию, которую я даю своим пациентам», — сказала Дженнифер Лоутон, доктор медицинских наук, профессор хирургии и руководитель отделения кардиохирургии Университета Джона Хопкинса, которая не участвовала в исследовании.Лоутон, как и Ву, ежедневно обсуждает со своими пациентами, какой клапан выбрать. «Преимущество этого исследования в том, что в нем рассматривается так много пациентов в течение определенного периода времени», — сказала она. «До сих пор проводились только небольшие исследования, на которых основаны рекомендации».

Нынешние национальные рекомендации основаны на данных не только небольших исследований, но и изучения использования устаревших клапанов, имплантированных более 30 лет назад, говорится в новом исследовании.

«За последние 15 или 20 лет во всем мире произошел резкий сдвиг в более широком использовании биопротезов клапанов, — сказал Майкл Ардженциано, доктор медицинских наук, профессор хирургии и заведующий отделением взрослой кардиохирургии Колумбийского университета.«Это первая статья, в которой представлены убедительные доказательства того, что, возможно, мы слишком быстро уходим от механического клапана». Ардженциано не участвовал в исследовании.

Обмен результатами этого исследования с пациентами особенно актуален сейчас из-за растущей тенденции к тому, что более молодые пациенты выбирают биологические клапаны, сказал Ву.

«Люди просто не хотят принимать препараты, разжижающие кровь», — сказал Ву, добавив, что пациенты также надеются, что экспериментальная транскатетерная технология, которая позволит заменить клапан без операции на открытом сердце, будет доступна для них через 10–15 лет. лет, когда им потенциально может понадобиться еще одна операция.

Лоутон согласилась, что наблюдает аналогичную тенденцию и считает, что она, вероятно, наблюдается в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

«Люди не хотят менять свой образ жизни, особенно женщины, которые хотят иметь детей и не хотят принимать препараты для разжижения крови», — сказала она.

Это новое исследование должно предоставить как пациентам, так и их хирургам ценную новую информацию, сказал Ву.

«Большинство кардиохирургов, которым каждый божий день приходится сталкиваться с этим разговором, очень сильно думают об этом выборе, — сказал Ву.«Для многих кардиохирургов по всей стране и за ее пределами это исследование может иметь большое значение».

Работа является примером того, что Стэнфордская медицина уделяет особое внимание точному здоровью, цель которого состоит в том, чтобы предвидеть и предотвращать заболевания у здоровых, а также точно диагностировать и лечить заболевания у больных.

Другие соавторы из Стэнфорда: резидент кардиоторакальной хирургии Питер Чиу, доктор медицины; Майкл Байокки, доктор медицинских наук, доцент медицины; программист-статистик Бхарати Лингала, доктор философии; студент-медик Уильям Патрик; и Майкл Фишбайн, доктор медицинских наук, доцент кардиоторакальной хирургии.

Исследование было поддержано Национальным институтом здравоохранения (гранты TL1TR001084 и KL2TR001083) и Агентством исследований и качества в области здравоохранения.

Отделение кардиоторакальной хирургии Стэнфорда также поддержало работу.

Какие клапаны сердца лучше механические или биологические?

Джозеф Ву, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой кардиоторакальной хирургии в Стэнфорде, недавно встретился со мной, чтобы обсудить его исследование, проведенное в ноябре 2017 года, о новых доказательствах, помогающих пациентам с сердцем сделать выбор между механической или биологической заменой клапана.

Из-за конструктивных ограничений каждого типа клапана это сложный выбор, зависящий от ожидаемой продолжительности жизни и образа жизни пациента. Механические клапаны могут служить всю жизнь, но они сопряжены с повышенным риском образования тромбов, что требует длительного использования препаратов, разжижающих кровь. Биологические клапаны, изготовленные из ткани свиньи или коровы, обычно не вызывают тромбообразования, но они быстрее изнашиваются, что часто требует от пациентов повторной операции.

Чтобы принять это решение, Ву и его команда проанализировали данные об исходах из электронных медицинских карт более 25 000 пациентов, перенесших операции на сердечных клапанах в 142 больницах Калифорнии в период с 1996 по 2013 год.Они смотрели на показатели смертности, инсульта, кровотечения и повторных операций.

Выводы группы, которые отменили рекомендации, установленные более 30 лет назад, показали, что в некоторых случаях механические клапаны сердца могут быть более безопасными, чем клапаны, изготовленные из тканей животных, и их следует чаще использовать у более молодых пациентов. Его результаты также показали, что для пациентов, перенесших замену митрального клапана, механический клапан полезен до 70 лет.

Когда его спросили, что примечательного в этом исследовании, он сказал: «Оно продемонстрировало, как данные в электронных медицинских картах можно анализировать с помощью передовых статистических методов, чтобы ответить на важные клинические вопросы, когда рандомизированное исследование нецелесообразно или неэтично.

18 апреля Ву и его команда получат награду за достижения в десятке лучших клинических исследований 2018 года за это исследование. Лауреаты были выбраны Форумом клинических исследований, национальной организацией, которая награждает самые инновационные и эффективные рецензируемые исследования, опубликованные в предыдущем году.

Фото StockSnap

Операция по восстановлению или замене сердечного клапана

В больнице

После операции член хирургической бригады отвезет вас в послеоперационная палата, а затем отделение интенсивной терапии (ОИТ), чтобы наблюдаю несколько дней.Медсестра подключит вас к аппаратам, которые будет постоянно отображать вашу электрокардиограмму (ЭКГ), кровь давление, другие показания давления, частота дыхания и ваш кислород уровень. Операция по восстановлению или замене клапана на открытом сердце обычно требует пребывания в стационаре в течение нескольких дней и более.

Скорее всего, у вас в горле есть трубка, соединенная с вентилятор, чтобы помочь вам дышать, пока вы не станете достаточно стабильным, чтобы дышать твой собственный. Когда вы просыпаетесь от наркоза больше и начинаете дышать самостоятельно, ваш врач может настроить дыхательный аппарат, чтобы вы могли взять на себя больше дыхания.Когда вы достаточно проснулись, чтобы дышать полностью самостоятельно и в состоянии кашлять, врач снимите дыхательную трубку. Он или она может также удалить желудочный зонд. В настоящее время.

После извлечения дыхательной трубки медсестра поможет вам откашляться и принять глубокие вдохи каждые пару часов. Это будет неудобно из-за болезненность, но очень важно, чтобы вы делали это, чтобы слизь не собираясь в легких и, возможно, вызывая пневмонию. Ваша медсестра покажет вам, как крепко прижимать подушку к груди, кашель, чтобы облегчить дискомфорт.

Вы получите обезболивающее, если вам больно. Спросите лекарство прежде чем вы станете крайне неудобно.

Возможно, вы принимаете лекарства внутривенно (внутривенно), чтобы снизить артериальное давление. и ваше сердце и контролировать любые проблемы с кровотечением. Как твой состояние стабилизируется, ваш врач будет постепенно уменьшать, а затем прекратить эти лекарства. Он или она также удалит все провода кардиостимуляции в вашем сердце у вас может быть.

После того, как ваш врач удалил дыхательную и желудочную трубки и вы стабильны, вы можете начать пить жидкости.Вы можете начать есть больше твердую пищу, как только вы сможете ее переносить.

Когда ваш лечащий врач решит, что вы готовы, вы переведен из отделения интенсивной терапии в хирургическое отделение или отделение неотложной помощи. Ваше выздоровление продолжится там. Ваша активность будет постепенно увеличиваться по мере того, как вы вставать с постели и ходить в течение более длительного времени.

Член вашей медицинской бригады организует вашу поездку домой и запланируйте последующий визит к своему лечащему врачу.

Дома

После того, как вы вернетесь домой, важно поддерживать чистоту хирургической зоны. и сухой.Вам будут даны конкретные инструкции по купанию. Ваш врач снимет швы или хирургические скобы во время последующего осмотра посещения, если они не были сняты перед выпиской из больницы.

Не садитесь за руль, пока ваш лечащий врач не разрешит вам. Другой могут применяться ограничения активности.

Немедленно сообщите своему лечащему врачу, если у вас есть что-либо из перечисленного:

  • Лихорадка 100,4 ° F (38 ° C) или выше или озноб (это может быть признак инфекции)

  • Покраснение, отек, кровотечение или выделения из места разреза или любое из мест установки катетера

  • усиление боли вокруг места разреза

  • Затрудненное дыхание

  • Увеличение отеков в ногах или животе

  • Легкие синяки

  • Постоянная тошнота или рвота

  • Учащенный или нерегулярный пульс

  • Слабость в руках и ногах

Ваш лечащий врач может дать вам другие инструкции после порядок действий в зависимости от вашей ситуации.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.