2020-04-30

Шаровой кран

Шаровой кран - элемент запорно-регулипуюшей аппаратуры, в котором управление потоком жидкости или газа осуществляется с помощью вращающегося шара, имеющего отверстие. В само простом варианте в шаре выполнено сквозное цилиндрическое отверстие, а угол его поворота составляет 90 градусов.

Шаровые краны обеспечивают 100% герметичность, надежны, служат длительное время, устойчивы к наличию загрязнений в жидкости.

С развитием технологии полимерных материалов уплотнения кранов стали обеспечивать очень надежное уплотнения в течении длительного периода, а сам краны стали одним из самых популярных устройств среду запорной трубопроводной арматуры, частично вытеснив задвижки.

Некоторые шаровые краны могут использоваться в качестве регулирующих клапанов. В этом случае в шарах могут выполняться специальные фасонные отверстия для получения нужных характеристик ,а уплотнения таких кранов спроектированы таким образом чтобы обеспечивать герметичность в любом положении шара.

Конструкция шарового крана

Рассмотрим устройство типичного шарового крана.

Корпус - сборный, в данном случае, выполнен из двух частей, материал корпуса - силумин, латунь, нержавеющая сталь. В корпусе размещены уплотнения из тефлона, которые плотно прилегают как корпусу так и к шару. Шар обычно изготавливается из нержавеющей стали и полируется, ведь качество поверхности клапана будет определять его герметичность и работоспособность. В шаре выполнено сквозное отверстие, через которое может проходить жидкость.

Шар должен быть соединен с ручкой. Это соединение может быть жестким, когда шар приварен к штоку, соединенному с ручкой или спрессован с ним, или, как в показанном примере плавающим, в этом случае в шаре изготавливается углубление, в которое помещаются грани штока. При сборке крана соединение фиксируется и при повороте ручки со с штоком будет вращаться и кран.

Шток соединяется с ручкой, для передачи вращения на штоке выполнены лыски, которые базируются в соответствующем пазу в ручке.

---

---

Для предотвращения протекания жидкости из под штока устанавливается уплотнение.

Конструкцию фиксирует втулка, а ручка прижимается к штоку при помощи гайки.

Разновидности шаровых кранов

Шаровые краны применяются во многих технических системах. Какие существуют разновидности и по каким параметрам они отличаются?

По характеру рабочей среды

Водопроводные шаровые краны состоят из корпуса, уплотнений, шара и штока, соединенного с рычагом для вращения шара. Эти шаровые краны характеризуются относительно простой конструкцией, корпус обычно состоит из дух частей, для подключения крана к трубопроводу в корпусе выполнена резьба. При больших диаметрах условного прохода кран может соединяться с другими элементами системы с помощью фланцев.

Гидравлические шаровые краны специально разработаны для работы в гидроприводе. Эти краны рассчитаны на работы на гидравлическом масле при давлении до 70 МПа. Корпуса таких клапанов, имеют более сложную конструкцию, имеют толстые стенки и изготавливаются из качественных легированных сталей. Уплотнения также способны работат на масле и обеспечивать герметичность при высоком давлении и высоких температурах.

К шаровым кранам, работающем в системах газоснабжения, пневматических системах предъявляются повышенные требования. Уплотнения этих кранов должны обеспечивать 100% герметичность, а при работе с газами достичь ее сложнее. Кран не должен пропускать газ в атмосферу. Элементы газовых шаровых кранов изготавливаются из коррозионно-стойких материалов, а сами краны подвергаются нормативным испытаниям.

По количеству коммутируемых линий

Самый распространённый вариант двухходовой шаровой кран, который открывает путь для жидкости или перекрывает его.

Если кран может направить жидкость от одного входного патрубка к двум другим, то такой кран называют трехходовым, простить о них можно в статье.

---

---

Четырехходовые шаровые краны имеют четыре патрубка, между которыми распределяются потоки жидкости. Такие краны могу выполнять роль смесителя или гидравлического распределителя.

По размеру проходного сечения

В большинстве шаровых кранов для присоединения выполнена трубная резьба, чем больше диаметр резьбы тем больше диаметр условного прохода, или проще, говоря округленный внутренний диаметр трубы. У крана с резьбой 1/2 дюйма диаметр условного прохода будет равен 15мм, у крана 3/4 - 20 мм, у крана с резьбой 1 дюйм - 25 мм. Существуют краны с фланцевым соединением, диаметр условного прохода в этом случае можно определить измерив диаметр проходного отверстия в кране.

В полнопроходных кранах диаметр отверстия в шаре равен условному диаметру присоединяемой трубы, то есть в кране с присоединительной резьбой 1 дюйм, будет установлен шар с отверстием диаметром, равным внутреннему диаметру дюймовой трубы - 25 мм. Это позволяет жидкости проходить через открытый кран, не встречая дополнительного сопротивления, что снижает потери напора.

В неполнопроходных кранах диаметр отверстия меньше условного диаметра присоединяемой трубы.

По материалу корпуса

Корпуса шаровых кранов может изготавливать из обычной или нержавеющей стали, латуни, силумина, полипропилена, ПВХ. Клапаны из нержавеющей стали обычно применяются в системах с высоким давлением, чувствительным к коррозии, в пищевой, медицинской. Клапаны из полипропилена получили широкое распространение в системах водопровода. В коммунальном хозяйстве широко применяются шаровые краны из силумина и латуни. Краны из ПВХ используются в ирригации, водоснабжении.

По материалу уплотнения шара

Основным материалом для изготовления уплотнений является тефлон PTFE, он имеет низкое трение, хорошую химическую стойкость и высокую температуру плавления (~ 327 ° C). Однако тефлон имеет относительно высокий коэффициент теплового расширения, что негативно может сказаться на работе крана при сильном нагреве.

Альтернативными материалами для изготовления уплотнений являются ПТФЭ, полиамид, капролон, и даже керамика, но чем тверже материал, тем сложнее обеспечивать надежное уплотнение.

---

---

По типу управления

Самым простым и распространенным вариантом является ручное правление краном. Для регулирования на кране может быть установлена гнутая или литая ручка, бабочка.

Электрическое управление шаровыми крана мене распространено, но не менее полезно. Среди электрических кранов встречаются не только дискретные двухходовые или трееходовые, но и пропорциональные с фасонными отверстиями в шарах, для получения требуемых характеристик.

Обозначение шаровых кранов на схемах

На гидросхемах шаровой кран изображается следующим образом:

Для обозначения ручного управления на кране схематично изображуют ручку:

Достоинства и недостатки шаровых кранов

Шаровые выгодно выделяются на фоне другой запорно-регулирующей аппаратуры благодаря:

• простоте конструкции;
• отличной герметичность;
• высокой и надежности;
• компактности;
• прямой проточной части, без поворотов и значительных сужений потока;
• простоте управления;
• быстрому регулированию;
• возможности работы с загрязненными, вязкими жидкостями, смесями, суспензиями.

Факторами ограничивающими применение шаровых кранов являются:

• повышенный износ при неполном перекрытии кранов;
• резкое изменение проходного сечения, и как следствие возможность создания гидроударов;
• сложность или невозможность замены уплотнений шара.