Шаровые Краны

Шаровой кран — это одна из разновидностей кранов, которая комплектуется запорным или регулирующим элементом сферической формы и в этом состоит главное отличие от конусных и цилиндрических механизмов. Шар поворачивается вокруг своей оси, а в его внутренней части размещено сквозное отверстие, через которое, в зависимости от положения регулятора, проходит различное количество воды.

Конструкция появилась в XX веке, но тогда не использовалась широко по причине технической несовершенности. На данный момент она окончательно доработана и обрела повсеместную популярность во многих домохозяйствах благодаря высокому уровню комфорта и хорошей надежности.

Плюсы шаровых кранов

Шаровый кран как разновидность трубопроводной арматуры имеет ряд преимуществ, отличающих его от устаревших моделей. Их нужно учитывать, организовывая водопроводную систему не только дома, но и офиса и даже производственных мощностей:

● минимальный показатель гидравлического сопротивления ниже, чем у конусных и цилиндрических вариантов конструкции;
● герметичность. Соответствует классу А, разработанному по ГОСТ 9544-2005. Это значит, что видимых утечек не будет для кранов с диаметрами DN 3-200 при давлении PN до 420, а у арматуры с диаметрами DN 250-2000 с давлением PN до 200;
● компактность. Небольшой механизм и компактное расположение всех компонентов дает возможность встраивать устройство в самые ограниченные пространства. К примеру, шаровый кран прекрасно подойдет для параллельных трубопроводов;
● гидроударобезопасность. Перепады давления за счет особенностей конструкции не страшны изделию, оно способно пережить и сильные изменения.

Если подача открыта полностью, то проходное сечение практически полностью соответствует трубопроводу. Это означает, что показатели гидравлического давления проходящей через него воды не изменяются. В полнопроходном кране шарового типа конструкция не способствует задержке твердых частиц, содержащихся в жидкой среде, это помогает избежать осадка, снижающего срок эксплуатации арматуры.

Области использования шаровых кранов

Изучая каталоги шаровых кранов, можно заметить, что они предлагаются в большом ассортименте размеров, легко подходят к любым технологическим линиям, которые могут быть разработаны. Также существуют различные версии крепежей и возможность дополнениями массой приводов, что обеспечивает широкий спектр сфер, где устройства могут использоваться.

Поэтому их применяют для управления потоками самых разных рабочих сред, имеющих разные состав и свойства: жидкие, газообразные и с абразивными частицами – любые потоки могут эффективно управляться при помощи шарового крана. Он без проблем переживет длительное воздействие высоких температур жидкостей, пониженных и повышенных температур самой среды. По данной причине оборудование часто используется в криогенных установках и литейных производствах. Даже если узел работает в непрерывном режиме, это не уменьшает его срока службы благодаря простой, но надежной конструкции.

Данная арматура может управлять потоками как стандартной воды из водопровода, так и служить регулятором для дистиллированной, термальной и морской воды с высоким содержанием соли. Благодаря тому же проходному сечению допускается вода с абразивными частицами, а также элементами ржавчины, извести, даже вкраплениями лакокрасочных веществ. Допускается нагретая до 200 и более градусов вода и охлажденная до температуры -30 градусов (остается жидкой благодаря добавлению в состав этилен- или пропиленгликоля).

Шаровые разновидности широко используют в системах по перемещению нефтепродуктов и их производных: бензина, дизельного топлива, даже битума для строительства и укладки дорог. Но лишь водой и нефтью разных типов список сфер совсем не ограничивается. Щелочи, лаки, соду, изоцианаты, метан, этилен – эти и многие другие вещества можно без дополнительной подготовки пропускать через подобную арматуру.

Используемые на перечисленных объектах, приборы могут применяться во многих хозяйственных сферах. Соответственно, к ним могут выдвигаться разные требования, продиктованные спецификой отрасли. К примеру, в химической промышленности используются сплавы и конструкции, устойчивые к агрессивному содержимому.

Повышенная износостойкость требуется для горнодобывающей и металлургической сфер, на распределяющих станциях газопроводов и предприятиях нефтедобывающей промышленности. Благодаря отсутствию “мертвых зон”, где задерживаются загрязнения, шаровые краны прекрасно дополняют сферы с повышенными требованиями чистоты и запросами на стерильность. Пищевая промышленность тоже часто пользуется подобной конструкцией для организации трубопроводных систем.

Конструкция шаровых кранов

В основном конструкция отличается по способу расположения сферообразного элемента в корпусе. Сам корпус может быть двухсоставным или состоять из трех и более частей, соединенных между собой при помощи болтов, что напоминает фланцевый интерфейс. Техническое решение такого типа позволяет легко его обслуживать и увеличивает ремонтопригодность. К примеру, трехсоставная арматура дает возможность работать с прокладками, проводить иные работы, которые не требуют демонтажа крана для восстановления работоспособности.

Но при эксплуатации составного корпуса следует учитывать риски разгерметизации и самораскрытия разъемов, если техобслуживание проводиться не будет или это произойдет не по регламенту. Встречаются и конструкции, в которых разъем находится вверху корпуса, либо же присутствуют разъемы, стоящие перпендикулярно трубопроводной оси, либо же под углом к ней. Именно через них вставляется сам шар и уплотнительные детали, но наиболее сложным в обслуживании является заваренный корпус, где напрочь отсутствуют разъемы.

По фиксации запорного (регулировочного) элемента бывают две модификации:

● с плавающим шаром;
● имеющие шар с фиксированной осью.

Первый вариант предполагает, что шар самоуплотняется под давлением рабочей среды, прижимаясь к седлу и фиксируясь уплотнительными частями, принимающими нагрузку от изменений давления. Это говорит о том, что шар прилегает плотно, не допускает утечек, а износ седла компенсируется буквально автоматически.

Вторая разновидность предполагает, что пробка фиксируется в крышке и корпусе при помощи цапф и главная нагрузка осуществляется на подшипники опор. Конструктивные особенности влияют на функционал разных типов устройств, к примеру, варианты с плавающим шаром применяются при низких давлениях и температурах. Что до фиксированной оси, то краны с таким шаром чаще используются в трубопроводах диаметром более 500 мм.

Достаточно часто производителями применяются ухищрения, которые увеличивают функциональность данной трубопроводной арматуры. Допустим, в кранах, имеющих V-образный вырез, обеспечивается сплошной поток жидкости без перепадов давления – отличный выбор для прокачки вязких субстанций и пульп.

Решая задачу по снижению повышенных усилий, которые оказываются на седлах в шаровых кранах, имеющих большой номинальный диаметр, современные изделия все чаще получают автоматический отжим уплотнительного кольца. Это делается под воздействием рабочей среды, процесс максимально автоматизирован, позволяет значительно снизить износ уплотнителей. Еще одним методом, по большей части встречающимся в технологичных устройствах, является подача смазки на седла для уменьшения сопротивления.

Соединение с трубопроводом обеспечивается при помощи различных вариантов соединений, среди которых наиболее популярными стали фланцевые, муфтовые и под приварку. Они имеют разную степень герметичности и удобства, поэтому предназначаются для различных условий эксплуатации.

Материал изготовления шаровых кранов

Интернет-магазины шаровых кранов предлагают ряд основных материалов, из которых обычно производят трубопроводную арматуру:

● чугун;
● нержавеющая или углеродистая сталь;
● сплавы цветных металлов.

Последние используются по большей части в изделиях небольших диаметров, поскольку тут не нужна особая прочность. Нержавеющая сталь в качестве материала для корпуса выгодна для применения в условиях агрессивной рабочей среды за счет высокой устойчивости к ней. Кроме этого, нержавейка часто используется в пищевой промышленности, криогенных системах, то есть там, где необходимо соблюдать повышенные требования к чистоте.

Запирающий элемент – тот самый шар, может изготавливаться из стали, а также латуни и даже керамики. Качество его обработки особенно важно, ведь чем выше данный показатель, тем меньшим станет трение и, соответственно, уменьшится износ седел. Элементы из нержавеющей стали особенно устойчивы к проявлениям коррозии, но квинтэссенцией стойкости к износу и ржавлению стали керамические шары.

Материалы для седел более разнообразны, ведь это может быть:

● фторопласт;
● полиэстер;
● резина;
● бронза;
● нейлон.

Это лишь основные материалы, поскольку есть еще некоторые варианты, а список постоянно пополняются, ведь производители внедряют новые, более стойкие и долговечные позиции. Выбор конкретного материала зависит от того, в каких условиях будет работать узел и насколько к нему будет агрессивна рабочая среда.

Например, для высоких температур жидкости, абразивных сред и пожароопасных ситуаций используют металлические седла. Они эффективны и при сильных колебаниях давления, и при быстром потоке жидкости. Неплохо при повышенных температурах себя проявляют терморасширенный графит, полиамид.

Если же особых задач не стоит, но нужно обеспечить максимальную износостойкость и наилучшую герметичность, необходимы уплотнения из фторопласта, куда иногда добавляют стекло, графит, металлический порошок.

Методы управления шаровыми кранами

Есть несколько наиболее частых варианта управления, основанных на поворотном принципе работы. В бытовом использовании чаще всего задействуются:

● ручные органы управления, такие как рукоятка, редуктор или маховик;
● механизированные – электрические, пневматические, а также гидравлические.

Когда речь идет о механизированном приводе, изделия с подобным узлом используются в трубопроводах высокого давления и с большим диаметром. Они могут дополняться ручным дублером во избежание сбоев, а варианты на пневматическом приводе дополняются блоком конечных выключателей и электропневматическим распределителем.

Рассчитывая для конкретной ситуации наиболее удобный привод, учитывают вязкость текущей среды, ее скорость, а также силу трения уплотнителей и будет ли воздействовать температура.

Очень важно обеспечить условие, чтобы за цикл был совершен поворот на 90 градусов. Чтобы добиться этого, в некоторых случаях могут монтироваться регулируемые путевые выключатели. Они будут устанавливать положения крана в “открыто” или “закрыто”, а для недопущения случайного срабатывания крана задействуются также фиксаторы органов управления в крайнем положении, например, защелки.

Таким образом, шаровые краны из неудобного и не совсем надежного варианта трубопроводной арматуры, которым они были в начале ХХ века, трансформировались в недорогие и надежные варианты регулировки потока воды и прочих субстанций. Их существует множество видов, при изготовлении используются разные материалы.

Для усовершенствования конструкции постоянно используются новые материалы и технические решения, позволяющие увеличить срок службы шаровых кранов. Все это привело к тому, что на данный момент шаровый кран является одним из лучших вариантов запорно-регулировочной арматуры как для бытовых, так и производственных нужд.