Использование шаровых кранов rayvshalashe.ru

Использование шаровых кранов

Шаровой кран

Шаровой кран ─ трубопроводный кран, запирающий или регулирующий элемент которого имеет сферическую форму. Разновидность шарового крана ─ сегментный шаровой кран с запирающим или регулирующим элементом в форме сегмента шара.

Шар поворачивается вокруг собственной оси, расположенной произвольно относительно направления движения потока рабочей среды.

Краны шаровые начали применять в начале XX столетия. Они ─ результат логического развития традиционных конструкций (конусных и цилиндрических кранов), превратились в многообещающее и перспективное направление развития трубопроводной арматуры.

Преимущества шаровых кранов:

Такие же, как и у других кранов, только более ярко выраженные.

Особенности конструкции шаровых кранов позволяют в еще большей степени проявиться целому ряду преимуществ, свойственных крану как типу трубопроводной арматуры. Это, прежде всего, ─ минимальное гидравлическое сопротивление (еще меньшее, чем у конусных и цилиндрических кранов), низкий крутящий момент, компактность и очень важное для любой трубопроводной арматуры качество ─ высокая герметичность.

Указанная в техническом описании моделей от ведущих производителей герметичность по классу А согласно «ГОСТ 9544-2005. Арматура трубопроводная запорная. Классы и нормы герметичности затворов» означает, что для кранов с номинальным диаметром от DN 3 до DN 200 при номинальном давлении PN до 420, а для кранов с номинальным диаметром от DN 250 до DN 2000 при давлении PN до 200, в течение всего времени выдержки видимые утечки отсутствуют.

Еще одно достоинство шаровых кранов ─ компактность ─ позволяет за счет уменьшения габаритов экономить место, делая возможной их установку в ограниченном пространстве, например, в параллельной системе трубопроводов.

Шаровые краны отличает нечувствительность к перепадам давления а, значит, гидроударобезопасность.

В случае полного открытия полно проходного шарового крана его проходное сечение сопоставимо с диаметром трубопровода, что означает отсутствие изменений в гидравлических параметрах управляемой рабочей среды. Кроме того, в полнопроходном шаровом кране в силу особенностей его конструкции не происходит застаивание твердых частиц, выпадающих из содержащих их жидкостей, а, значит, не образуется осадок.

Применение шаровых кранов

Свойственные шаровым кранам широкий диапазон размеров, легкая встраиваемость в любые технологические линии, наличие различных способов присоединения к трубопроводам и возможность установки разных приводов способствуют расширению сферы их применения. Краны шаровые используют для управления самыми разными по своему составу и свойствам рабочими средами ─ жидкими, газообразными, содержащими твердые частицы. Краны шаровые не только успешно справляются с высокотемпературными рабочими средами, но и способны функционировать в окружающей среде с повышенной или пониженной температурой (например, в криогенной технике для перемещения жидкого азота или кислорода), в т. ч. в режиме непрерывной эксплуатации.

Шаровые краны для воды управляют потоками как обычной «водопроводной» воды, циркулирующей в сетях водоснабжения, так и дистиллированной, термальной (минеральной), морской (соленой). Вода может быть не только чистой, но и содержать твердые, в т. ч. абразивные частицы, ржавчину, известь, лакокрасочные материалы, включая растворители и прочие химические загрязнители; быть перегретой до 200 и более градусов Цельсия и очень холодной, с температурой от минус 30 O C, за счет содержания этиленгликоля или пропиленгликоля.

Шаровые краны используют в трубопроводных системах, перемещающих весь спектр нефтепродуктов: нефтехимическое сырье, смазочные вещества, светлые нефтепродукты, бензин, дизельное топливо, мазут и даже такие вязкие составы как строительный и дорожный битум.

Но водой и нефтепродуктами перечень рабочих сред, потоками которых можно управлять с помощью шаровых кранов, не ограничивается. В него входят также разнообразные продукты химического производства: щелочи, кислоты, растворители (например, ацетон), лаки, краски, сода, изоцианаты, используемые для изготовления пенопластов, резины, ЛКМ и клеев, перекись водорода, метан, этилен, другие вещества.

Устанавливаемые на водо-, нефте-, газо-, продукто- и иных трубопроводах краны шаровые используют во многих отраслях народного хозяйства с разными требованиями к трубопроводной арматуре и разными условиями ее эксплуатации. В химической промышленности, где часто приходится иметь дело с необычайно агрессивными рабочими средами. В горнодобывающей (особенно на производствах, занятых обогащением полезных ископаемых) и металлургической отраслях, для которых свойственны особенно тяжелые условия эксплуатации. На распределительных станциях газопроводов, предприятиях нефтедобычи и нефтепереработки. В требующих особой чистоты, а порой стерильности фармацевтических производствах и предприятиях пищевой промышленности, например, при изготовлении спиртосодержащих напитков. В тепло- и электроэнергетике (ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС, котельные, системы водоподготовки и водоочистки) и системе жилищно-коммунального хозяйства (теплосети и сети горячего и холодного водоснабжения и канализации).

Конструкция шарового крана

Различают несколько способов установки шара в корпус шарового крана.

Корпус может представлять собой составную конструкцию из двух (2-составная) или более частей (как правило, 3-составная), соединенных между собой болтами (очень похоже на фланцевое соединение). Преимущества такого технического решения очевидны ─ простота обслуживания и ремонта. Так, трехсоставная конструкция позволяет заменять и затягивать прокладки, проводить техническое обслуживание и ремонтные работы без демонтажа крана.

Но при эксплуатации шаровых кранов с составным корпусом следует учитывать возможность нарушения герметичности и непроизвольного раскрытия разъемов в случае нарушения регламента технического обслуживания.

Возможны конструкции с разъемами в верхней части корпуса либо разъемами, расположенными перпендикулярно или под углом к оси трубопровода. Через них в корпус вставляются шар и уплотнительные кольца. Наконец, еще один вариант ─ заваренный корпус, не имеющий разъемов.

В зависимости от способа фиксации запирающего (регулирующего) элемента, различают две возможные модификации подвижного сопряжения: краны шаровые с плавающей пробкой (с плавающим шаром) и краны шаровые с пробкой в опорах (шаром с фиксированной осью). В первом случае уплотнение запорного органа происходит благодаря самоуплотнению ─ плавающий шар под воздействием давления рабочей среды прижимается к седлу и фиксируется уплотнительными седлами, которые воспринимают нагрузку от перепада давления. Это гарантирует надежное плотное без утечек прилегание шара к седлу, а также «автоматическую» компенсацию износа седла.

Во втором случае ─ пробка фиксируется цапфами в крышке и корпусе крана, вследствие чего нагрузка приходится на подшипники опор. Особенности конструкции не могут не влиять на функциональные свойства шаровых кранов разных исполнений. Краны шаровые с плавающей пробкой используют при более низких давлениях и температурах, а краны шаровые с пробкой в опорах устанавливают на трубопроводах большого (более 500 мм) диаметра.

В конструкции шаровых кранов могут реализовываться различные конструктивные решения, направленные на увеличение их функциональности. Так, в шаровых кранах с V-образным вырезом удается обеспечить сплошной поток с небольшими перепадами давления, что делает возможным их использование для управления пульпами и вязкими жидкостями.

Чтобы снизить повышенные усилия, действующие на седла в шаровых кранах с большим номинальным диаметром и приводящие к преждевременному износу уплотнительных поверхностей, может предусматриваться предшествующий повороту шара автоматический отжим уплотнительного кольца под действием рабочей среды. Еще один способ снизить механические нагрузки на седла ─ подача на них смазки.

Также как и для других видов арматуры для шаровых кранов можно использовать различные типы присоединения к трубопроводу. Наибольшее распространение получили фланцевый, под приварку и муфтовый.

Из чего сделаны шаровые краны

Корпуса шаровых кранов изготавливают из чугуна, углеродистой или нержавеющей стали (поковок, проката и литья), а кранов с небольшим номинальным диаметром ─ еще и из сплавов цветных металлов. Использование шаровых кранов с корпусом из нержавеющей стали актуально не только для управления агрессивными рабочими средами, но и средами, требующими соблюдения высоких стандартов чистоты, например, в пищевой промышленности, а также в функционирующей при очень низких температурах криогенной технике.

Запирающий (регулирующий) элемент шарового крана ─ шар─ изготавливают из стали, латуни, керамики. Для шара очень важно качество обработки поверхности ─ чем оно выше, тем ниже трение и износ седел. Шары из нержавеющей стали отличаются высокой устойчивостью к коррозии. Стремление получить еще более стойкие к износу и коррозии шаровые краны привело к появлению шаров из керамических материалов.

Перечень материалов, из которых изготавливают седла шаровых кранов, включает резину, фторопласт, нейлон, полиэстер, бронзу и другие материалы. Их выбор зависит от условий работы шарового крана и свойств рабочей среды. В кранах, используемых при высоких температурах, на абразивных средах и в условиях пожароопасности устанавливают твердые металлические уплотнения. Их также применяют при больших перепадах давления и высокой скорости рабочей среды. Кроме того, повышенным температурам эффективно противостоят терморасширенный графит и полиамид.

Износостойкостью и способностью обеспечить высокую герметичность отличаются уплотнения из фторопласта, в т. ч. фторопласта с наполнителями из стекла, графита, металлического порошка.

Управление шаровыми кранами

Управление шаровыми кранами может осуществляться посредством ручного (рукоять, маховик, через редуктор) или не полноповоротного механизированного привода ─ пневматического (одностороннего или двухстороннего действия), электрического (в общепромышленном или взрывозащищенном исполнении), гидравлического. Краны с механизированным приводом применяются в трубопроводах с высоким давлением и большим диаметром. Дополнительно они могут снаряжаться ручным дублером. Шаровые краны с пневмоприводом комплектуются электропневматическим распределителем и блоком конечных выключателей.

При расчете привода шаровых кранов учитывают следующие факторы: скорость и вязкость рабочей среды, коэффициент трения материалов уплотнения, воздействие температуры.

Учитывая, что для шаровых кранов очень важно, чтобы за цикл совершался поворот ровно на 90 O , на них могут монтировать регулируемые путевые выключатели, обеспечивающие точность положений «открыто» и «закрыто», а чтобы предотвратить риск случайного вмешательства шарового крана в работу трубопроводной системы─ механические фиксаторы органов управления крана в крайних положениях.

Первой областью применения появившихся перед началом Второй Мировой войны шаровых кранов были топливные системы авиационной техники. Но очень быстро ими заинтересовались в других отраслях промышленности, и уже в 50-е годы XX столетия началась масштабная экспансия шаровых кранов в самые разные направления технологий. Процесс этот продолжается и сегодня.

За прошедшие десятилетия в развитии шаровых кранов сделан огромный шаг вперед: резко увеличились объемы их производства, созданы новые конструкции, в которых нашли свое место разнообразные инновации и оригинальные технические решения. Шаровые краны с полным основанием можно считать одним из флагманов современной трубопроводной арматуры.

Виды шаровых кранов для воды: характеристики, плюсы и минусы, нюансы выбора

Шаровые краны для воды встречаются сегодня в каждом доме. Более того, разные виды шаровых кранов применяются почти во всех отраслях промышленности и могут использоваться в качестве запорной и регулирующей арматуры. Как выбрать кран в зависимости от области применения и требований к функциональности? Об этом, а также о классификации шаровых кранов и пойдет речь в статье.

Принцип работы и область применения шаровых кранов

Шаровой кран был изобретен уже более века назад. Конструкция его достаточно проста. Внутри трубы скрыт запирающий элемент в форме шара (отсюда и название) со сквозным отверстием. Он прочно соединен с рукояткой и поворачивается вместе с ней. Когда кран открыт, ось отверстия совпадает с потоком воды, в закрытом состоянии шар повернут к потоку глухой стенкой.

Это интересно!

Первые шаровые краны не пользовались большой популярностью, так как зачастую не могли перекрыть воду полностью. Протечки образовывались из-за неплотного прилегания элементов. Проблема решилась к концу XX века благодаря изобретению синтетических уплотнителей — каучука и фторопласта.

Сейчас шаровые краны повсеместно используются в водоснабжении для регулирования потока воды и его перекрытия, в том числе в смесителях, при установке стиральных и посудомоечных машин, счетчиков и сантехники. Аналогичные конструкции применяются в отопительных системах, газопроводе и даже в крупной промышленности: нефтегазовой, химической, пищевой. Причин для такой популярности много.

  • В первую очередь шаровые краны полюбили за простой принцип работы и минимальные требования к техобслуживанию.
  • Благодаря современным уплотняющим материалам обеспечена полная герметичность конструкции, вероятность протечки сведена к минимуму.
  • Перекрытие потока при помощи шарового крана происходит почти моментально. При этом риска гидроудара практически нет: кран срабатывает плавно.
  • Открытый шаровой кран не задерживает поток, пропуская до 99%.
  • Шаровой кран может одинаково эффективно работать как с чистыми, так и с загрязненными и даже вязкими средами. При этом внутри не скапливается грязь и не образуются застои.
Читать еще:  Расчет материалов для подвесного потолка на балкон

Для максимально эффективного исполнения функций краны изготавливают разной конструкции, диаметра и из различных материалов. Для горячего и холодного водоснабжения, для регулировки отопления и для газопровода нужны разные типы шаровых кранов. О них и пойдет речь ниже.

Классификация шаровых кранов

По проходимости

  • Неполнопроходные , или стандартнопроходные (от 50 до 80%). Диаметр отверстия такого крана меньше, чем у трубопровода, в который он устанавливается. Поэтому коэффициент гидравлического сопротивления у неполнопроходных кранов больше. Так что их использование возможно, если небольшое снижение напора не имеет принципиального значения, например при установке обычной сантехники или бытовой техники. Краны этого типа отличаются низкой стоимостью за счет более экономичного использования металла при производстве. С помощью неполнопроходного шарового крана можно быстро перекрыть рабочую среду, вероятность гидроудара при этом очень низкая.
  • Полнопроходные (от 80 до 100%). Диаметр отверстия крана равен диаметру трубопровода. Отличаются более низким коэффициентом гидравлического сопротивления: потери напора сведены к минимуму. При этом стоимость полнопроходных кранов довольно высока. Как правило, они используются там, где установлено диагностическое или очистительное оборудование.

По типу присоединения

  • Приварные . В случае если требуется крепкое соединение, шаровой кран устанавливают при помощи сварки. Обычно она используется в местах, где нужно максимально усилить безопасность и прочность установки, а также на труднодоступных участках. Работа с агрессивными средами или при высоком давлении может привести к неисправности кранов с другим типом соединения. Приварные шаровые краны изготавливаются только из стали, разрешенной ГОСТом.
    Приварные краны отличаются полной герметичностью, а также простотой и быстротой установки: не нужно никаких крепежей, только сварочный аппарат. Они достаточно дешевые в сравнении с другими типами шаровых кранов. К недостаткам сварного типа можно отнести сложность его демонтажа: придется срезать и менять кран вместе со всей арматурой.
  • Фланцевые . Отличаются большим диаметром и поэтому используются в основном в промышленности для жидких и газообразных сред. Могут применяться в случае, если в помещении нельзя проводить сварку. Устанавливаются при помощи двух дисковых соединительных элементов. В зависимости от того, есть ли необходимость демонтировать и снова собирать в последующем трубопроводную сеть, можно выбрать:
    • разборные фланцевые шаровые краны (с возможностью заменить отдельные детали);
    • неразборные фланцевые шаровые краны (корпус сварной, поэтому заменить его можно только целиком).
  • Муфтовые . Данный тип чаще всего используется в городском водо- и газопроводе, в бытовых условиях. Отличаются простотой установки, так как имеют резьбу в месте присоединения. Однако собирать их следует аккуратно: халатное отношение к установке может привести к скачкам давления и быстрому выходу крана из строя. Муфтовые шаровые краны бывают монолитными (самый дешевый вариант), двухсоставными и трехсоставными. В последних можно проводить ремонт вручную, просто заменив уплотнитель.
  • Комбинированные . У комбинированных шаровых кранов очень широкий спектр применения. Их преимущество — в универсальности. Например, с одной стороны может быть муфтовое соединение, с другой — фланцевое или приварное.

По направлению потока и числу патрубков

  • Угловые . Используются при монтаже на труднодоступных участках или в местах изгиба.
  • Проходные . Самый распространенный тип, не меняют направления потока.
  • Трехходовые . Имеют два входных патрубка и один выпускной, используются при разветвлении магистралей, в том числе для смешивания разных сред.
  • Многоходовые . Так же как и трехходовые шаровые краны, они применяются при смешивании или разъединении потоков.

Типы материала, из которого изготавливают краны

Какие бывают шаровые краны в зависимости от материала, из которого их изготавливают, и есть ли между ними различия? Безусловно, отличия имеются. Большая разница ощутима даже между шаровыми кранами из разных видов металла, а в качестве сырья может использоваться еще и пластик.

  • Латунные шаровые краны . Хорошо подходят как для воды, так и для газа. Распространены в бытовой сантехнике из-за низкой стоимости и устойчивости к повреждениям. Максимальная рабочая температура — 150 о С.
  • Бронзовые краны . Технические характеристики аналогичны латунным кранам. Не рекомендуется использовать для рабочей среды с температурой выше 150 о С, а также для агрессивных и слабоагрессивных сред.
  • Стальные шаровые краны . Используются как в промышленном производстве, так и в жилищном строительстве. Однако в быту применяются редко из-за высокой стоимости. Как правило, производятся из углеродистой стали. Подходят для горячей воды и газа, но могут нестабильно работать при температуре ниже –40 о С. Исключение составляют шаровые краны из легированной стали: они выдерживают температуру до –60 о С. Надежны в эксплуатации.
  • Чугунные краны . Отличаются высокой стоимостью, при этом характеристики совпадают с характеристиками стальных кранов. Поэтому большинство производителей отказались от них, и в продаже сантехнические изделия из чугуна можно встретить очень редко.
  • Полипропиленовые шаровые краны . Они дешевые, легкие и не подвержены коррозии. Краны из полипропилена (пластика) устанавливают только на пластиковые водопроводные трубы с температурой потока не выше 65°С: при высокой температуре изделие деформируется. Однако даже при работе с холодным потоком пластик недолговечен.

Чтобы правильно выбрать шаровой кран, нужно обращать внимание на материал и диаметр трубы, доступность места установки и необходимую степень надежности. В быту в основном используются латунные муфтовые краны, но в некоторых случаях могут потребоваться другие типы. И не следует забывать о том, что любой кран нужно устанавливать по всем правилам, иначе высока вероятность протекания.

Виды шаровых кранов и особенности выбора устройства

Водопроводные краны той или иной конструкции имеются сегодня практически в любом доме. Наибольшее распространение получили шаровые изделия, изобретенные более 100 лет назад. Они долговечны, практичны, удобны в эксплуатации, легко устанавливаются и ремонтируются.

Особенности устройства и назначение

Конструкция шарового крана чрезвычайно проста и в то же время эффективна. Внутрь металлического или пластикового корпуса (седла) помещается затвор, выполненный в виде шара со сквозным отверстием. Размер отверстия соответствует габаритам входа и выхода устройства.

Шаровый элемент жестко соединяется с рукояткой, и поворачивается вслед за ее вращением. Если шар располагается в открытом состоянии (ось отверстия проходит параллельно оси корпуса), поток жидкости или газа проходит через устройство беспрепятственно, не испытывая гидравлического сопротивления. При повороте на 90°, шар разворачивается глухой стенкой по направлению к потоку рабочей среды, при этом подача носителя полностью прекращается. Поворот на меньший угол дает возможность регулировать интенсивность прохода рабочей среды.

Обратите внимание! Строго говоря, термин «шаровый» является скорее жаргонным, хотя и употребляется гораздо чаще. Верное наименование – «шаровой кран».

Специалисты отмечают следующие достоинства таких устройств:

  • Сравнительно небольшие габариты.
  • Малый вес.
  • Возможность работы при любой ориентации в пространстве.
  • Отличные показатели герметичности.
  • Выгодное соотношение цены и качества.

Существуют и некоторые недостатки:

  • Для поворота крана на 90° требуется высокий крутящий момент.
  • При быстром открывании крана в некоторых моделях присутствует вероятность возникновения гидроудара.
  • Чтобы шаровый элемент не «залип» и не утратил герметичность, кран желательно открывать и закрывать хотя бы раз в неделю.

Виды шаровых кранов и их применение

Шаровые запорные элементы используются повсеместно, поэтому их классификация достаточно обширна. Вообще, современная промышленность выпускает более 4 000 всевозможных модификаций такой запорной арматуры. Изделия разделяют по нескольким категориям.

По материалу изготовления корпуса:

  • Латунные. Оптимальный вариант для сетей газо- и водоснабжения с хорошим соотношением цены и качества. Не предназначены для высоких температур носителя.
  • Стальные. Самые доступные по цене. Имеют большой ассортимент типоразмеров. Плохо работают в сетях холодного водоснабжения. Подвержены коррозии.
  • Из нержавеющей стали. Более дорогие и эффективные, по сравнению со стальными устройствами.
  • Чугунные. Раньше считались едва ли не единственно доступным вариантом, сегодня почти полностью вытеснены с рынка. Уступают современным моделям по всем показателям.
  • Полипропиленовые. Монтируются в пластиковые трубопроводные системы. По прочности и долговечности почти не уступают латунным. Характеризуются сравнительно малым весом и стоимостью, не подвержены коррозии.

По типу соединения:

  • Муфтовые. Имеют огромный выбор типоразмеров, оснащаются резьбовыми соединениями, что делает их чрезвычайно популярными в частном строительстве и коммунальном хозяйстве.
  • Под приварку. Легкие и небольшие устройства. Сварное соединение с трубопроводом обеспечивает прекрасную герметичность, но значительно усложняет процедуру обслуживания и замены крана.
  • Фланцевые. Громоздкие изделия которые используются преимущественно на больших магистральных сетях диаметром свыше 40 мм. Удобны в обслуживании и монтаже, требуют периодического контроля состояния затяжных болтов.

По типу корпуса:

  • Разборные. Конструкция легко разбирается, при необходимости заменяются вышедшие из строя детали.
  • Цельносварные. Дешевле разборных аналогов. При выходе из строя подлежат полной замене. Учитывая срок службы порядка 15-20 лет, часто представляются более выгодным вариантом.

По способу управления:

  • Ручной. Наиболее распространенный в быту тип шарового крана. Поток носителя перекрывается поворотом рычага или «бабочки».
  • С электроприводом. Управление идет удаленно, посредством электрических сигналов.
  • С пневмоприводом. Еще один вариант дистанционного управления. Применяется там, где использование электричества сопряжено с определенной опасностью.
  • С редуктором. Устройство монтируется на кранах сечением свыше 30 см и на некоторых менее габаритных моделях, где необходимо обеспечить плавное изменение интенсивности потока носителя.

По виду прохода:

  • Полнопроходные. Диаметр отверстия в шаре совпадает с размерами входного и выходного отверстия крана. Используются там, где даже малые потери напора жидкости будут критическими.
  • Стандартнопроходные (редуцированные). Диаметр условного прохода изделия несколько выше (как правило, на один типоразмер), чем размер отверстия в шаре. Стоимость таких устройств ниже, что и обуславливает их широкое распространение. Важное преимущество такого типа изделий – в них гораздо ниже вероятность формирования гидроудара.

Как выбрать кран

Чтобы не ошибиться с выбором крана, следует учитывать ряд важных моментов:

  • Предназначение устройства. В соответствии с ГОСТ изделия для газопроводов идентифицируются по черной или желтой окраске рукоятки, для сетей холодного водоснабжения – по голубой. Красным цветом маркируются шаровые краны, предназначенные для сетей горячего водоснабжения.
  • Способ монтажа детали. На магистралях, предназначенных для транспортировки кислотных, щелочных сред, либо жидкостей с высокими температурами, предпочтение отдается устройствам под приварку.

Обратите внимание! Условный диаметр шарового крана обозначается литерами DN.

Помимо номинального прохода, на маркировке изделия присутствует информация о значениях номинального (PN) и рабочего давления, предельной допустимой температуры эксплуатации, дате выпуска детали.

При покупке устройство следует внимательно осмотреть на наличие брака – зазубрин, сколов, вмятин. Также стоит проконтролировать комплектацию, куда обязательно включаются:

  • Корпус.
  • Стальной или латунный шар.
  • Уплотнительная шайба.
  • Ручка управления.
  • Регулировочная гайка.
  • Шток уплотнения.
Читать еще:  Терраса перед домом: какой стиль выбрать

Также, стоит быть внимательным, чтобы вместо дорогого и долговечного латунного изделия не приобрести за те же деньги низкокачественную подделку из силумина, которая прослужит, в лучшем случае, 2-3 года. Распознать попытку обмана можно по весу – настоящая латунь очень тяжелая.

Для подключения душевых кабин, стиральных и посудомоечных машин, внутренней разводки системы водоснабжения подойдут разборные краны с резьбовым креплением. Вообще, при выборе между цельносварными и разборными деталями лучше отдать предпочтение последним, поскольку они легко поддаются ремонту, просты в эксплуатации, компактны, а также характеризуются хорошим уровнем герметичности.

Что касается стоимости, это не тот вопрос, где следует любым способом пытаться сэкономить. Дешевый кран плохого качества не только прослужит на порядок меньший срок, но и имеет все шансы стать причиной серьезных неприятностей – от затопления соседей снизу до опасной для жизни утечки газа.

Самыми дешевыми ожидаемо считаются изделия умельцев из Поднебесной, наиболее дорогими – итальянские устройства. Российские краны относятся к средней ценовой категории, предлагая разумный компромисс между экономией и качеством.

Обратите внимание! Своеобразным знаком качества изделия служит характерный блеск металлического корпуса. Блеск появляется после опыления латунного сплава дорогостоящим хромом или никелем.

К чему приводят ошибки при выборе

Неправильный выбор модели шарового крана чреват серьезными последствиями.

Так, если в систему холодного водоснабжения установить стальное изделие, оно может быстро (за 3-6 месяцев) прийти в негодность. Причина – повышенное содержание кислорода в жидкости, способствующее интенсивному образованию ржавчины. Для таких сетей лучше предпочесть изделия с покрытым резиной клином.

Если, напротив, в системе работает носитель с высокими температурами (150°С и выше), ошибкой будет эксплуатация изделий с фторопластовым уплотнителем. Для сохранения герметичности здесь лучше подойдут краны с уплотнением типа металл по металлу.

В трубопроводных сетях, по которым циркулирует техническая вода, содержащая твердые фракции, устанавливать бытовые шаровые краны не рекомендуется. Примеси быстро выведут из строя уплотнительные кольца, и устройство перестанет правильно функционировать.

Особенности установки

Устанавливать шаровый кран можно практически в любом месте трубопровода. Резьбовые изделия легко устанавливаются самостоятельно. В заранее определенном месте труба отрезается, на ней накручивается резьба, наматывается уплотнитель, закрепляется запорный элемент.

Установка приварных или пластиковых кранов потребует использования сварочного аппарата или специального паяльного устройства соответственно.

При горизонтальном размещении крана, поворотная ручка располагается сверху (допускается отклонение от вертикали не более 45°).

Это важно! Кран устанавливается с учетом стрелки, размещенной на корпусе устройства и показывающей направление движения рабочей среды по трубопроводу. Если стрелка отсутствует, допускается монтаж устройства любой стороной.

После установки кран обязательно проверяется на работоспособность и герметичность во всех положениях. Также, важно убедиться в том, что свободному вращению рычага или «бабочки» ничего не препятствует.

Шаровой кран

Редкий трубопровод обходится сегодня без шаровых кранов. Изобретены они были еще в середине прошлого века, но первые модели признания не получили из-за плохой герметичности. Новые уплотняющие материалы дали второй шанс конструкции с шарообразным затвором.

В последнее десятилетие продажа шаровых кранов переживает бум. Так же, как и патентование все новых и новых модификаций для разных условий. Изготовители подделок тоже оживились, так что купить добротный шаровой кран становится все сложнее.

Ошибки при выборе обходятся дорого. В лучшем случае изделие распадается в руках сразу при монтаже. Но иногда в погоне за сиюминутной экономией берут арматуру, не учитывая давление в системе, а потом расплачиваются за затопление жилья. Или ставят под угрозу жизнь и здоровье, не обращая внимание на специализацию крана для водо- и газопровода. Поэтому перед покупкой стоит получить представление о назначении и устройстве шаровых кранов, а также о рекомендациях по выбору. В этом вам поможет наша статья — обзор шаровых кранов.

Кран шаровой VALTEC COMPACT

Кран шаровой для воды VALTEC BASE

Кран шаровой для воды VALTEC PERFECT- усиленные

Бытовые шаровые краны и вентили

Шаровые краны для газа

Что такое шаровой кран

ГОСТ определяет шаровые краны как вид запорной и регулирующей арматуры. От других типов арматуры их отличает главная деталь — запирающий элемент в виде отшлифованного и отполированного шара. Шар этот не цельный, а с вырезом, через который и течет рабочая среда.

Частый вопрос: можно ли использовать шаровой кран вместо вентиля, то есть для плавного регулирования потока? В большинстве случаев ответ будет отрицательным. Просто потому, что запорные модификации кранов более распространены. Для такой арматуры допускаются два состояния: полностью открыто и полностью закрыто. Не совершайте распространенной ошибки, оставляя запорный кран в промежуточном состоянии. Иначе он быстро придет в негодность.

Если нужна плавная регулировка, то придется купить более дорогие модели с замысловатыми вырезами и специальными пластинами внутри шара. Они хорошо справляются с тонкой настройкой, балансировкой потока. Но в быту редко нужна сверхвысокая точность и широкий диапазон регулирования, поэтому для этих целей чаще покупают привычные вентили.

Области применения

Первые запатентованные шаровые краны использовались в топливной системе самолетов. Сейчас сложно найти сферы, где бы они не нашли применения.

Без такой арматуры не обходятся ни пневмогидросистемы ракет, ни подключения к трубам в санузле. Они стали необходимостью в системах отопления, водоснабжения и вентиляции общественных и жилых зданий. Их предпочитают вместо вентилей и задвижек при замене радиаторов подключении бойлеров, установке расходомеров. Внушительных габаритов конструкции с червячными передачами применяют в нефтяной, газовой и химической промышленности. Разработаны специальные инженерные решения для того, чтобы механизм не разрушался при транспортировке агрессивных сред, масел и пищевых жидкостей, канализации стоков.

Какие у шарового крана сильные стороны и ограничения

Популярность шаровых кранов обусловлена следующими преимуществами:

  1. Небольшими размерами (у бытовых моделей), эстетичностью. Их можно монтировать любой стороной в ограниченном пространстве (рукоятка в форме бабочки предпочтительнее, если важна компактность арматуры).
  2. Надежностью и герметичностью конструкции с минимумом деталей, где возможно появление протечки.
  3. Минимальными гидравлическими потерями. В месте установки не образуется застой рабочей среды, завихрения; потери энергии за счет увеличения силы трения здесь значительно меньше (по сравнению с другими видами запорной и регулирующей арматуры).

К недостаткам шарового крана относят возможность гидравлических ударов при резких открываниях и закрываниях, температурные ограничения (уплотнители из полимеров могут разрушиться при температурах выше 100 0 С). Частая причина поломок кранов бытового назначения — грязная вода с твердыми частицами. Песок, окалина, солевые отложения приводят к протечкам. Избежать этого поможет периодическое открывание и закрывание устройства (раз в 1-2 месяца). Системы с некачественной водой рекомендуется оснастить фильтрами.

Большинство проблем вызваны не «слабостями» самого крана, а ошибками потребителей. Среди наиболее частых: покупка контрафактного устройства, несоблюдение правил эксплуатации и монтажа.

Особенности конструкции

Детали конструкции шаровых кранов варьируют в зависимости от сферы их применения. Например, на трубах с диаметром более 30 см ставятся модели с редукторами, а краны для высокоточной регулировки оснащаются измерительными приборами. Устройства с количеством патрубков больше 2-х, с T-образными или L-образными портами, позволяют смешивать и перенаправлять потоки. Но в быту чаще используют кран с двумя отводами (рис.1).

Рассмотрим принципиальное устройство такого шарового крана.

Главный элемент крана — хорошо отшлифованный шар: сферический затвор/затворная пробка с цилиндрическим сквозным отверстием.

Диаметр отверстия совпадает с диаметром трубы либо чуть меньше. В зависимости от этого параметра краны делятся на полнопроходные и неполнопроходные/редуцированные. Первые дороже (иногда почти вдвое) и используются, когда важно минимизировать гидравлические потери. У вторых пропускная способность ниже на 20-50% (в зависимости от модификации). Это замедляет ток среды, повышает риск эрозии, снижает долговечность. Зато они дешевле и компактнее, поэтому их чаще всего выбирают для домашнего использования.

У кранов с функцией регулирования форм шара и отверстия более сложная конструкция (рис 3).

Рис. 3. Затворная пробка регулирующего шарового крана.

Материал шара — сталь или латунь с антикоррозийным напылением (никель, хром).

Есть в продаже и модели из полипропилена для установки на пластиковые трубопроводы. Учитывайте, что они менее прочные, чем металлические, и не годятся для транспортировки горячих сред (выше 60 0 С).

В большинстве кранов ставятся фторопластовые уплотнительные элементы. Этот материал рассчитан на эксплуатацию в диапазоне температур от -10 0 С до +150 0 С. Для более сложных температурных условий чаще выбирают конструкции с жесткими уплотнениями из металла. Но они характеризуются меньшей герметичностью.

Шпиндель — деталь, которая передает усилие от рукоятки к шару. В современных моделях при сборке его устанавливают изнутри корпуса: это снижает риск выбивания при скачках давления.

Управлять положением затвора можно рукояткой (в форме рычага, бабочки или колеса), которая сверху удерживается самоблокирующейся гайкой.

Кстати, по цвету рукоятки можно быстро определить назначение крана (рис. 4). Если цвет желтый — это арматура для газопровода. Другими цветами обычно маркируют краны для систем отопления и водоснабжения.

Когда требуется дистанционное управление, выбираются варианты с пневмо- и электроприводами (рис. 5).

Корпус крана изготавливают из стали, латуни, чугуна или пластика. Для промышленного использования чаще заказывают модели в стальном корпусе, а для бытовых систем — латунные.

В зависимости от способа соединения с трубопроводной линией краны подразделяются на муфтовые, фланцевые и приварные (рис 6).

Муфтовое соединение характерно для систем с диаметром трубы до 45 мм. Если нужно поставить запорную арматуру на домашний радиатор, то разумным решением будет муфтовый кран с наружной или внутренней резьбой.

Фланцевые соединения выдерживают большие нагрузки. Такие краны ставятся на системы с трубой более 50 мм в диаметре.

Для крепления приварного крана потребуется сварочный аппарат. Это соединение считается самым прочным и применяется в промышленных трубопроводах с большим диаметром.

Какие шаровые краны выбрать

Основные критерии выбора шарового крана:

  1. Диаметр/условный проход (Ду или DN). Эта характеристика указывается на корпусе изделия. Диаметр наиболее популярных в России кранов — от 15 до 50 мм.
  2. Тип присоединения. Если оборудуется домашняя система, то обычно берут модели с муфтовым соединением. Для быстрого монтажа удобна модификация с накидной гайкой («американка»).
  3. Максимальное рабочее давление (PN). Этот параметр тоже наносится на корпус. Для систем водоснабжения дома чаще покупают краны, рассчитанные на давление до 16 атмосфер (16PN). В системы отопления рекомендуют ставить краны «с запасом» по рабочему давлению (например, 40PN). Материал корпуса крана в системах с горячим теплоносителем (от 1000С) быстрее разрушается (особенно, если куплено недорогое латунное устройство без защитного покрытия).
  4. Материал корпуса, толщина стенок. Для большинства систем непромышленного типа подойдут краны с латунным корпусом. Наиболее надежные делаются из горячепрессованной латуни CW617N. Определить материал (латунь или железо) поможет магнит: он не должен притягиваться. Бюджетное решение — недорогие шаровые краны из силумина, сплава алюминия с кремнием. Такие изделия легче латунных аналогов. Материал полюбился кустарным китайским производителям, поскольку не требует дорогостоящего оборудования для обработки. Несмотря на низкие цены на шаровые краны из силумина, приобретать их не рекомендуется из-за хрупкости материала. В недорогих изделиях экономят и на материале корпуса: стенки у них значительно тоньше.
  5. Качество поверхности затвора и сборки. Разбирать кран прямо в магазине проблематично, но можно провести визуальный осмотр поверхности сферы. Она должна быть отполированной, без царапин. Уплотнительные детали должны быть тефлоновые, а не резиновые. Поворачивая ручку, убедитесь, что шар полностью перекрывает проход. Ручка должна сидеть плотно, без люфта.
  6. Срок изготовления. Если кран лежал на складе более 5 лет, то велика вероятность, что уплотнительные элементы изменили свои характеристики. Поэтому смотрите не только на срок гарантии, но и на дату изготовления.
  7. Торговая марка. В промышленности хорошо зарекомендовали себя краны российского производства (например, АДЛ, БАЗ). Продукция для отраслей нефте- и газодобычи, соответствующая ГОСТ и международным сертификатам, успешно конкурирует с западными марками. Более дорогие, но добротные краны выпускаются под германскими, испанскими и итальянскими брендами. Главное, чтобы под краном с маркировкой VALTEC, BUGATTI или DANFOSS не скрывалась подделка.
Читать еще:  Штукатурка короед своими руками

Покупать шаровой кран лучше не на рынке, а в специализированном магазине, предоставляющем гарантию качества.

Шаровой кран

Шаровой кран ─ трубопроводный кран, запирающий или регулирующий элемент которого имеет сферическую форму. Разновидность шарового крана ─ сегментный шаровой кран с запирающим или регулирующим элементом в форме сегмента шара.

Шар поворачивается вокруг собственной оси, расположенной произвольно относительно направления движения потока рабочей среды.

Краны шаровые начали применять в начале XX столетия. Они ─ результат логического развития традиционных конструкций (конусных и цилиндрических кранов), превратились в многообещающее и перспективное направление развития трубопроводной арматуры.

Преимущества шаровых кранов:

Такие же, как и у других кранов, только более ярко выраженные.

Особенности конструкции шаровых кранов позволяют в еще большей степени проявиться целому ряду преимуществ, свойственных крану как типу трубопроводной арматуры. Это, прежде всего, ─ минимальное гидравлическое сопротивление (еще меньшее, чем у конусных и цилиндрических кранов), низкий крутящий момент, компактность и очень важное для любой трубопроводной арматуры качество ─ высокая герметичность.

Указанная в техническом описании моделей от ведущих производителей герметичность по классу А согласно «ГОСТ 9544-2005. Арматура трубопроводная запорная. Классы и нормы герметичности затворов» означает, что для кранов с номинальным диаметром от DN 3 до DN 200 при номинальном давлении PN до 420, а для кранов с номинальным диаметром от DN 250 до DN 2000 при давлении PN до 200, в течение всего времени выдержки видимые утечки отсутствуют.

Еще одно достоинство шаровых кранов ─ компактность ─ позволяет за счет уменьшения габаритов экономить место, делая возможной их установку в ограниченном пространстве, например, в параллельной системе трубопроводов.

Шаровые краны отличает нечувствительность к перепадам давления а, значит, гидроударобезопасность.

В случае полного открытия полно проходного шарового крана его проходное сечение сопоставимо с диаметром трубопровода, что означает отсутствие изменений в гидравлических параметрах управляемой рабочей среды. Кроме того, в полнопроходном шаровом кране в силу особенностей его конструкции не происходит застаивание твердых частиц, выпадающих из содержащих их жидкостей, а, значит, не образуется осадок.

Применение шаровых кранов

Свойственные шаровым кранам широкий диапазон размеров, легкая встраиваемость в любые технологические линии, наличие различных способов присоединения к трубопроводам и возможность установки разных приводов способствуют расширению сферы их применения. Краны шаровые используют для управления самыми разными по своему составу и свойствам рабочими средами ─ жидкими, газообразными, содержащими твердые частицы. Краны шаровые не только успешно справляются с высокотемпературными рабочими средами, но и способны функционировать в окружающей среде с повышенной или пониженной температурой (например, в криогенной технике для перемещения жидкого азота или кислорода), в т. ч. в режиме непрерывной эксплуатации.

Шаровые краны для воды управляют потоками как обычной «водопроводной» воды, циркулирующей в сетях водоснабжения, так и дистиллированной, термальной (минеральной), морской (соленой). Вода может быть не только чистой, но и содержать твердые, в т. ч. абразивные частицы, ржавчину, известь, лакокрасочные материалы, включая растворители и прочие химические загрязнители; быть перегретой до 200 и более градусов Цельсия и очень холодной, с температурой от минус 30 O C, за счет содержания этиленгликоля или пропиленгликоля.

Шаровые краны используют в трубопроводных системах, перемещающих весь спектр нефтепродуктов: нефтехимическое сырье, смазочные вещества, светлые нефтепродукты, бензин, дизельное топливо, мазут и даже такие вязкие составы как строительный и дорожный битум.

Но водой и нефтепродуктами перечень рабочих сред, потоками которых можно управлять с помощью шаровых кранов, не ограничивается. В него входят также разнообразные продукты химического производства: щелочи, кислоты, растворители (например, ацетон), лаки, краски, сода, изоцианаты, используемые для изготовления пенопластов, резины, ЛКМ и клеев, перекись водорода, метан, этилен, другие вещества.

Устанавливаемые на водо-, нефте-, газо-, продукто- и иных трубопроводах краны шаровые используют во многих отраслях народного хозяйства с разными требованиями к трубопроводной арматуре и разными условиями ее эксплуатации. В химической промышленности, где часто приходится иметь дело с необычайно агрессивными рабочими средами. В горнодобывающей (особенно на производствах, занятых обогащением полезных ископаемых) и металлургической отраслях, для которых свойственны особенно тяжелые условия эксплуатации. На распределительных станциях газопроводов, предприятиях нефтедобычи и нефтепереработки. В требующих особой чистоты, а порой стерильности фармацевтических производствах и предприятиях пищевой промышленности, например, при изготовлении спиртосодержащих напитков. В тепло- и электроэнергетике (ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС, котельные, системы водоподготовки и водоочистки) и системе жилищно-коммунального хозяйства (теплосети и сети горячего и холодного водоснабжения и канализации).

Конструкция шарового крана

Различают несколько способов установки шара в корпус шарового крана.

Корпус может представлять собой составную конструкцию из двух (2-составная) или более частей (как правило, 3-составная), соединенных между собой болтами (очень похоже на фланцевое соединение). Преимущества такого технического решения очевидны ─ простота обслуживания и ремонта. Так, трехсоставная конструкция позволяет заменять и затягивать прокладки, проводить техническое обслуживание и ремонтные работы без демонтажа крана.

Но при эксплуатации шаровых кранов с составным корпусом следует учитывать возможность нарушения герметичности и непроизвольного раскрытия разъемов в случае нарушения регламента технического обслуживания.

Возможны конструкции с разъемами в верхней части корпуса либо разъемами, расположенными перпендикулярно или под углом к оси трубопровода. Через них в корпус вставляются шар и уплотнительные кольца. Наконец, еще один вариант ─ заваренный корпус, не имеющий разъемов.

В зависимости от способа фиксации запирающего (регулирующего) элемента, различают две возможные модификации подвижного сопряжения: краны шаровые с плавающей пробкой (с плавающим шаром) и краны шаровые с пробкой в опорах (шаром с фиксированной осью). В первом случае уплотнение запорного органа происходит благодаря самоуплотнению ─ плавающий шар под воздействием давления рабочей среды прижимается к седлу и фиксируется уплотнительными седлами, которые воспринимают нагрузку от перепада давления. Это гарантирует надежное плотное без утечек прилегание шара к седлу, а также «автоматическую» компенсацию износа седла.

Во втором случае ─ пробка фиксируется цапфами в крышке и корпусе крана, вследствие чего нагрузка приходится на подшипники опор. Особенности конструкции не могут не влиять на функциональные свойства шаровых кранов разных исполнений. Краны шаровые с плавающей пробкой используют при более низких давлениях и температурах, а краны шаровые с пробкой в опорах устанавливают на трубопроводах большого (более 500 мм) диаметра.

В конструкции шаровых кранов могут реализовываться различные конструктивные решения, направленные на увеличение их функциональности. Так, в шаровых кранах с V-образным вырезом удается обеспечить сплошной поток с небольшими перепадами давления, что делает возможным их использование для управления пульпами и вязкими жидкостями.

Чтобы снизить повышенные усилия, действующие на седла в шаровых кранах с большим номинальным диаметром и приводящие к преждевременному износу уплотнительных поверхностей, может предусматриваться предшествующий повороту шара автоматический отжим уплотнительного кольца под действием рабочей среды. Еще один способ снизить механические нагрузки на седла ─ подача на них смазки.

Также как и для других видов арматуры для шаровых кранов можно использовать различные типы присоединения к трубопроводу. Наибольшее распространение получили фланцевый, под приварку и муфтовый.

Из чего сделаны шаровые краны

Корпуса шаровых кранов изготавливают из чугуна, углеродистой или нержавеющей стали (поковок, проката и литья), а кранов с небольшим номинальным диаметром ─ еще и из сплавов цветных металлов. Использование шаровых кранов с корпусом из нержавеющей стали актуально не только для управления агрессивными рабочими средами, но и средами, требующими соблюдения высоких стандартов чистоты, например, в пищевой промышленности, а также в функционирующей при очень низких температурах криогенной технике.

Запирающий (регулирующий) элемент шарового крана ─ шар─ изготавливают из стали, латуни, керамики. Для шара очень важно качество обработки поверхности ─ чем оно выше, тем ниже трение и износ седел. Шары из нержавеющей стали отличаются высокой устойчивостью к коррозии. Стремление получить еще более стойкие к износу и коррозии шаровые краны привело к появлению шаров из керамических материалов.

Перечень материалов, из которых изготавливают седла шаровых кранов, включает резину, фторопласт, нейлон, полиэстер, бронзу и другие материалы. Их выбор зависит от условий работы шарового крана и свойств рабочей среды. В кранах, используемых при высоких температурах, на абразивных средах и в условиях пожароопасности устанавливают твердые металлические уплотнения. Их также применяют при больших перепадах давления и высокой скорости рабочей среды. Кроме того, повышенным температурам эффективно противостоят терморасширенный графит и полиамид.

Износостойкостью и способностью обеспечить высокую герметичность отличаются уплотнения из фторопласта, в т. ч. фторопласта с наполнителями из стекла, графита, металлического порошка.

Управление шаровыми кранами

Управление шаровыми кранами может осуществляться посредством ручного (рукоять, маховик, через редуктор) или не полноповоротного механизированного привода ─ пневматического (одностороннего или двухстороннего действия), электрического (в общепромышленном или взрывозащищенном исполнении), гидравлического. Краны с механизированным приводом применяются в трубопроводах с высоким давлением и большим диаметром. Дополнительно они могут снаряжаться ручным дублером. Шаровые краны с пневмоприводом комплектуются электропневматическим распределителем и блоком конечных выключателей.

При расчете привода шаровых кранов учитывают следующие факторы: скорость и вязкость рабочей среды, коэффициент трения материалов уплотнения, воздействие температуры.

Учитывая, что для шаровых кранов очень важно, чтобы за цикл совершался поворот ровно на 90 O , на них могут монтировать регулируемые путевые выключатели, обеспечивающие точность положений «открыто» и «закрыто», а чтобы предотвратить риск случайного вмешательства шарового крана в работу трубопроводной системы─ механические фиксаторы органов управления крана в крайних положениях.

Первой областью применения появившихся перед началом Второй Мировой войны шаровых кранов были топливные системы авиационной техники. Но очень быстро ими заинтересовались в других отраслях промышленности, и уже в 50-е годы XX столетия началась масштабная экспансия шаровых кранов в самые разные направления технологий. Процесс этот продолжается и сегодня.

За прошедшие десятилетия в развитии шаровых кранов сделан огромный шаг вперед: резко увеличились объемы их производства, созданы новые конструкции, в которых нашли свое место разнообразные инновации и оригинальные технические решения. Шаровые краны с полным основанием можно считать одним из флагманов современной трубопроводной арматуры.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector