Клапаны являются наиболее часто используемыми механическими устройствами для различных бытовых и промышленных применений. Клапаны имеют несколько типов, разработанных в соответствии с характером применения. Шаровой клапан — это наиболее часто используемый тип клапана. Он используется для управления различными жидкостями, такими как жидкость, газы и пары. В этой статье рассказывается о работе шарового крана, его типах, применении и использовании.
Что такое шаровой клапан?
Тип клапана, в котором для управления потоком жидкости используется полый, вращающийся и перфорированный шар, называется шаровым клапаном. Шар клапана имеет отверстие в центре. Этот шар устанавливается между двумя седлами. Положением шара управляют с помощью привода или рукоятки гаечного ключа.
Шаровой клапан способен управлять, направлять, направлять и модулировать поток различных жидкостей, таких как жидкости, газы и пары. Символ шарового клапана
Шар клапана открывает или закрывает поток жидкости, поворачивая рукоятку ключа на 90 градусов по часовой стрелке или против часовой стрелки соответственно. Поток начинается, когда отверстие шара становится параллельным направлению потока жидкости. При повороте рукоятки ключа против часовой стрелки на 90 градусов шар останавливает поток жидкости.
Шаровые краны обладают высокой надежностью и длительным сроком службы. Вы можете управлять ими пневматически, электрически или вручную.
Эти краны обеспечивают надежное уплотнение в течение длительного времени, даже в случае загрязненных жидкостей. Они обладают высокой устойчивостью к вредным жидкостям по сравнению с другими типами клапанов. Поэтому они предпочтительнее шаровых кранов и задвижек.
Для некоторых специфических применений шаровые краны могут также использоваться в качестве обратного клапана. Такие типы клапанов имеют твердый шар, который останавливает нежелательный обратный поток жидкости. Этот тип шарового крана не очень известен из-за недостаточной точности контроля потока жидкости по сравнению с другими типами обратных клапанов.
Работа шарового клапана
Шаровой клапан работает так же, как и поворотный клапан. Он имеет шар с отверстием в центре. Положение отверстия в шаре определяет открытие или закрытие потока. Шар соединен со штоком, который далее соединен с рукояткой ключа или приводом.
Шаровой кран работает следующим образом:
Чтобы запустить поток жидкости, привод поворачивается по часовой стрелке примерно на 90 градусов. Когда он поворачивается, он поворачивает шток. Шток поворачивает шар.
Когда отверстие шара оказывается на одной линии с потоком жидкости, поток начинает проходить через клапан.
Чтобы остановить поток, привод поворачивается против часовой стрелки на 90 градусов и также поворачивает шток против часовой стрелки. Когда шар поворачивается против часовой стрелки на 90 градусов, он полностью останавливает поток жидкости.
Для дросселирования потока шарик находится в состоянии частичного открытия и частичного закрытия. Если оставить частично открытый клапан на длительное время в условиях высокого перепада давления, мягкие седла будут наклоняться, чтобы поток проходил по краю отверстия шара и, возможно, навсегда зафиксировал шар в этом положении.
Типы шаровых кранов
- Стандартный портовый клапан
- V-образный портовый клапан
- Многопортовый клапан
- Клапан с уменьшенным портом
- Полнопортовый клапан
- Однокорпусный или цельный шаровой кран
- Двухкомпонентный клапан
- Трехкомпонентный клапан
- Клапан с верхним входом
- Клапан с боковым входом
- Клапан со сварным корпусом
1) Шаровой клапан со стандартным портом
Эти типы шаровых кранов имеют меньший шар и порт, чем полнопортовые шаровые краны. Этот клапан имеет низкую стоимость. Однако поток жидкости в этом клапане несколько ограничен из-за размера трубы.
Стандартные портовые краны имеют больший перепад давления, чем другие типы шаровых кранов. Эти краны идеально подходят для систем с высокой скоростью потока.
2) Шаровой клапан с V-образным портом
Буква «V» в кране с V-образным портом обозначает конструкцию шара или седла. Этот тип клапана дает вам больше возможностей для эффективного открытия и закрытия потока жидкости. Он имеет почти линейный поток.
Эти клапаны сконструированы более прочными, поскольку через них проходят жидкости с высокой скоростью. Такие жидкости высокой вязкости могут быстро повредить стандартные клапаны.
3) Многопортовые шаровые краны
- Т-образный клапан имеет возможность соединять любую пару портов.
- L-образный клапан может соединять средний порт с боковым портом.
Многопортовый шаровой кран имеет вход, который обычно ортогонален плоскости выхода. Шар 4-ходового шарового крана имеет два L-образных порта, называемых X-портом.
4) Шаровой кран с уменьшенным портом
Шаровые краны с уменьшенным портом также называются RB или кранами с уменьшенным проходом. В этом клапане площадь потока меньше, чем в трубе, и жидкость, протекающая через клапан, на один размер трубы меньше, чем размер трубы клапана. Клапан с уменьшенным проходом вызывает потерю давления в трубопроводе.
5) Полнопортовый шаровой клапан
Эти краны имеют более высокую стоимость, чем другие типы шаровых кранов. Шары увеличенного размера в полнопроходных шаровых кранах уменьшают потерю трения, так как отверстие в этих шаровых кранах имеет размер, аналогичный размеру трубы. Поэтому он имеет больший размер, чем другие краны, но не ограничивает скорость потока.
Полнопроходные шаровые краны обычно используются для дросселирования в различных системах с низким перепадом давления и высоким коэффициентом расхода.
6) Однокорпусный или цельный шаровой кран
Этот тип шаровых кранов имеет цельнолитой корпус для уменьшения проблем с протечками. Корпус этого крана не разделен на части, как у кранов с разъемными частями.
Чаще всего такие краны изготавливаются из чугуна. Он имеет самую низкую стоимость по сравнению с другими типами шаровых кранов. Одним из основных недостатков однокорпусного шарового крана является то, что его нельзя открыть для обслуживания или очистки.
Они используются для небольших применений. Однокорпусные краны часто имеют меньшие отверстия и низкую стоимость по сравнению с другими шаровыми кранами.
7) Двухсекционный шаровой кран
Корпус двухсекционного шарового крана разделен на две части; одна часть содержит одно концевое соединение и корпус, вторая часть крепится к первой части, фиксирует обрезки в своем положении, а также содержит второе концевое соединение.
Основным преимуществом данного клапана является то, что его можно разобрать для ремонта, обслуживания и очистки. Основным недостатком этого клапана является то, что для разделения двух его частей необходимо полностью извлечь его из трубопровода. Эти клапаны обычно имеют уменьшенное отверстие. Это ремонтопригодные клапаны.
8) Трехсекционный шаровой клапан
Корпус этого крана разделен на три части (корпус и две торцевые крышки), все эти части соединены между собой с помощью болтового соединения. Конструкция трехкомпонентного крана обеспечивает легкое извлечение центральной части крана (часть, содержащая седло, шток и шар) из трубы.
Такая конструкция позволяет легко удалять мусор, заменять седла и уплотнения, а также устранять незначительные царапины на шаре без полного извлечения клапана из трубопровода.
Основное преимущество такого клапана заключается в том, что его можно ремонтировать или чистить, не вынимая из трубы. Трехкомпонентные краны имеют более высокую стоимость, чем другие типы шаровых кранов.
9) Вентиль с верхним входом
Это тип шарового крана, в котором шар собирается с верхней боковой части. Такая конструкция позволяет обслуживать седла и шар без извлечения крана из трубопровода. Он лучше всего подходит для больших систем. Кроме того, его можно чистить, не вынимая из трубопровода.
Чаще всего для изготовления клапана верхнего ввода используется литой металл. Поскольку он изготавливается методом литья, требуется дополнительное тестирование NDE для устранения дефектов процесса литья.
Преимуществом этих типов шаровых кранов является то, что их конструкция позволяет использовать минимальное количество резьбовых соединений, что сводит к минимуму возможность утечки.
10) Шаровые краны с боковым входом
Это тип крана, в котором шар собирается из боковой части. В основном, корпус крана с боковым входом разделен на две или три части.
Для сборки каждой части корпуса клапана используется шпилька или болт. Для изготовления клапана бокового входа используется кованый металл. Такая конструкция сводит к минимуму дефекты, возникающие при изготовлении клапана методом литья.
Эти клапаны отличаются простотой сборки. Детали отделки также имеют удобную центровку. Эти типы шаровых кранов имеют быстрые сроки поставки, в то время как литые изделия требуют дополнительных испытаний.
11) Шаровые краны со сварным корпусом
Это полностью сварной клапан. У него нет проблем с утечками через болтовые соединения. Краны со сварным корпусом нельзя обслуживать или ремонтировать на месте.
Для очистки или обслуживания кранов со сварным корпусом необходимо полностью извлечь их из трубопровода. Эти типы шаровых кранов используются для заглубленных или подземных систем, где обслуживание нежелательно.
Все процессы сварки корпуса подходят для строительных материалов, определяются и выполняются согласно соответствующим критериям. Неразрушающий контроль (NDTS) также должен проводиться на сварных соединениях корпуса по периметру.
Части и функции шарового крана
- Шар
- Шток
- Рукоятка/привод
- Корпус клапана
- Седла клапана
- Седельное кольцо
- Набивка
- Крышка
1) Корпус клапана
Корпус или корпус шарового крана является наиболее важной частью. Он охватывает все внутренние части клапана. Он обеспечивает безопасность внутренних частей. Для изготовления корпуса используется термопластик или термопластичный металл. Шток клапана проходит через корпус клапана.
2) Привод
Приводы используются для автоматических шаровых кранов. Пневматические, гидравлические или электрические приводы не требуют участия оператора для управления клапаном. Для управления такой системой привода используется автоматическая система. Приводы лучше всего подходят для сложных систем управления.
3) Вращающийся шар
Вращающийся шар играет большую роль в запуске или перекрытии потока жидкости. Он имеет отверстие в центре, через которое проходит жидкость. Этот шар связан со штоком. Движение штока определяет положение шара.
4) Шток или вал
Шток обеспечивает связь между шариком и механизмом управления. Он соединяет механизм управления (т.е. рукоятку или привод) с шариком. Один конец вала соединяется с шариком, а другой — с рукояткой или приводом.
Он принимает движение по часовой стрелке или против часовой стрелки от механизма управления и передает это движение на шар.
Он содержит уплотнительные кольца и кольца круглого сечения для предотвращения утечки жидкости через крышку и шток.
5) Седла
Седло действует как диск, установленный между шаром и корпусом. Шаровые краны имеют два седла. Эти седла обеспечивают уплотнение между корпусом и шаром. Шар помещается между седлами, чтобы остановить поток.
Седло нисходящего потока устанавливается рядом со стороной нагнетания клапана. Седло восходящего потока устанавливается рядом со стороной всасывания клапана. Седла восходящего и нисходящего потоков расположены на противоположных сторонах друг от друга.
6) Рукоятка
Рукоятки используются в шаровых кранах с ручным управлением. Поворот рукоятки направляет шар для открытия или закрытия потока.
7) Набивка
Набивка действует как уплотнение вокруг штока крана. Она предотвращает утечку жидкости через шток.
8) Верхняя часть
Верхняя часть клапана закрывает сальник и шток. Она обеспечивает безопасность штока и сальника. Верхняя часть крепится болтами или приваривается к корпусу клапана. Для изготовления колпака используется твердый металл.
Конструкции отверстий шаровых кранов
- Полнопроходной : Эта конструкция также называется полнопроходной. Диаметр отверстия в ней равен диаметру трубы. Она имеет самые низкие потери на трение и обеспечивает легкую очистку клапана.
- Редукционное отверстие: Это наиболее часто используемая конструкция. Максимальное количество клапанов имеют уменьшенное отверстие. Оно имеет меньший диаметр, чем полное отверстие, но может иметь большие потери на трение, чем полное отверстие.
- V-образный: Эта конструкция более точно регулирует расход при вращении шара.
- Вентилируемый: Вентилируемый вал содержит небольшое отверстие на стороне восходящего потока. Это отверстие выводит бесполезное давление из клапана в атмосферу.
Методы приведения в действие шаровых кранов
- Ручные шаровые краны: Шаровые краны с ручным управлением имеют рычаг или рукоятку для управления краном. Рукояткой управляет человек. Этот тип крана лучше всего подходит для небольших применений.
- Электрическое управление: В этом методе для управления краном используется электричество. Такие клапаны также известны как моторизованные шаровые краны. Эти приводы идеально подходят для применения в системах с медленным рабочим циклом.
- Пневматический привод: В этом методе для управления клапаном используется сжатый воздух. Для управления клапаном не требуется трудозатрат. Это идеальные клапаны для применения в условиях высокой долговечности и быстрого рабочего цикла.
- Гидравлический привод: Гидравлический метод приведения в действие очень похож на пневматический, но вместо сжатого воздуха используется жидкость под давлением. Этот процесс приведения в действие обеспечивает больший крутящий момент, чем другие типы.
Материалы, используемые для изготовления шаровых кранов
Ниже перечислены наиболее распространенные материалы, используемые для изготовления шаровых кранов:
1) Латунь
Это сплав цинка и меди. Он известен благодаря своей блестящей поверхности. Это наиболее часто используемый материал для изготовления шаровых кранов, поскольку он обладает высокой прочностью и долговечностью. Он способен выдерживать экстремальные температуры и давление.
2) Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь отличается высоким содержанием хрома и некоторым содержанием никеля. Это сплав стали. Она известна благодаря своей высокой прочности, жесткости и долговечности. Высокое содержание хрома повышает способность арматуры противостоять атмосферным воздействиям и коррозии.
Нержавейка обладает способностью сохранять свою прочность в условиях высокой температуры и давления.
3) Поливинилхлорид (ПВХ)
Поливинилхлорид — это жесткий, долговечный и прочный материал. Эти материалы обладают меньшей прочностью, чем нержавеющая сталь и латунь. Они менее дорогие, чем латунь и нержавеющая сталь. Поворотные затворы из ПВХ обладают высокой прочностью и устойчивостью к коррозии.
4) Полипропиленовый шаровой кран (PP)
Мономер пропилена используется для изготовления полипропилена. Это гибкий, легкий, долговечный и прочный термопласт. Он отлично противостоит щелочам и кислотам. Химическая стойкость материала ПП снижается при повышении температуры.
Шаровые краны из полипропилена используются в бумажной, сахарной, химической промышленности и производстве удобрений.
5) Хлорированный ПВХ (ХПВХ)
ХПВХ содержит почти те же свойства, что и ПВХ. Этот материал способен выдерживать более высокие температуры, поэтому он идеально подходит для применения в системах горячего водоснабжения.
6) Железо
Железо — самый распространенный материал, используемый в газо-, водо-, нефте- и паропроводах. Железо является ценным материалом при производстве шаровых кранов, поскольку оно способно выдерживать экстремальные давления и температуры. Оно обеспечивает отличные эксплуатационные характеристики.
Применение шаровых кранов
Шаровые краны используются во всем мире для различных бытовых и промышленных целей.
- Производственные объекты
- Устройства для орошения и очистки воды
- Системы мойки автомобилей
- Химические добавки и обработка
- Нефть и газ
- Фармацевтика
- Оборудование для производства продуктов питания и напитков
- Переработка электроэнергии
- Автомобильная промышленность
Бытовое применение:
- Посудомоечные машины
- Наружные шланги
- Стиральные машины
Преимущества и недостатки шаровых кранов
Преимущества шаровых кранов
- Шаровой кран имеет простую конструкцию.
- Он имеет относительно небольшой объем и более легкий, чем задвижка.
- Легко ремонтируется и разбирается.
- Уплотнение сальника штока этого клапана не может быть легко повреждено.
- В этих клапанах жидкость имеет низкое сопротивление. Пневматический клапан имеет одно из самых низких сопротивлений жидкости в любой категории клапанов.
- Он имеет быстрый рабочий цикл и простое управление.
- Они имеют высокую скорость потока и низкий перепад давления.
- Обеспечивают идеальное уплотнение.
- Быстро открываются и закрываются.
Недостатки шаровых кранов
- Они имеют более высокий износ, чем задвижки и шаровые краны, когда используются для неправильных жидкостей, таких как шламы.
- Полости вокруг шара и седла делают его непригодным для работы со шламом. Шламы склонны блокировать или затвердевать в полости, что значительно увеличивает рабочий момент клапана и приводит к его поломке.
- Он открывается и закрывается слишком быстро, что создает избыточное давление и проблемы с забиванием.
- Абразивные твердые частицы, взвешенные в потоке жидкости или газа, могут разрушить седло клапана и поверхность шара, если шар перемещается по седлу во время очистки.
- Эти краны трудно чистить (за исключением кранов с верхним входом).
- Шаровые краны имеют высокую степень износа.
- Эти клапаны с процедурой привода должны устанавливаться вертикально.
- Они не подходят для дросселирования потока.
Шаровой клапан и задвижка
Раздел часто задаваемых вопросов
Для чего используются шаровые краны?
Шаровые краны используются для управления потоком жидкости через полый перфорированный шар.
Сколько типов шаровых кранов существует?
- Шаровые краны с боковым входом
- Клапан с верхним входом
- Шаровые краны со сварным корпусом
- Шаровой клапан со стандартным портом
- V-образный шаровой кран
- Полнопортовый шаровой кран
- Шаровой кран с уменьшенным портом
- Многопортовый шаровой кран
- Однопортовый шаровой кран
- Двухкомпонентный шаровой кран
- Трехсекционный шаровой кран
В каких отраслях промышленности используются шаровые краны?
Шаровые краны очень важны для трубопроводных систем. Шаровые краны чаще всего используются в нефтяной и газовой промышленности.
В системах восходящего потока эти краны регулируют поток нефти. В системах среднего течения эти клапаны защищают систему, контролируя поток газа и нефти.
