Принцип работы шарового крана

Уплотнение между полированной поверхностью шара и корпусом обеспечено фторопластовыми торцевыми кольцами, которые прижимаются к шару стяжными болтами или тарельчатыми пружинами.

В корпусе крана на оси перпендикулярной оси трубопровода закреплён шаровой затвор из полированной нержавеющей стали. В затворе выполнено сквозное отверстие, диаметр которого равен диаметру присоединяемого трубопровода или близок к нему.

В открытом положении оси трубопровода и отверстия совпадают, а при повороте шара на 90° — ось отверстия перемещается в плоскость перпендикулярную направлению потока, перекрывая проходное сечение стенкой шара.

Уплотнение между полированной поверхностью шара и корпусом обеспечено фторопластовыми торцевыми кольцами, которые прижимаются к шару стяжными болтами или тарельчатыми пружинами.

Управляют шаровыми кранами с помощью рычага, редуктора, пневматического или электропривода.

Управление с помощью рычага (рукоятки) применяют для кранов с номинальным диаметром менее чем DN125, а при больших диаметрах из-за высоких усилий необходимых для закрытия — устанавливают редукторные приводы.

Шаровые краны с электроприводом применяются для двухпозиционного регулирования, дистанционного управления арматурой расположенной в труднодоступных и удалённых местах, а также для автоматизации технологического процесса.

Шаровой кран это запорная арматура, они не предназначены для пропорционального управления потоком среды и не должны эксплуатироваться при частичном повороте шара. В противном случае герметичность перекрытия потока не будет обеспечена из-за абразивного износа шара.

Для открытия шарового крана требуется поворот штока на 90°, что требует значительных крутящих моментов, поэтому электроприводы для шаровых кранов оборудуются редукторными механизмами с большим передаточным отношением, что существенно усложняет конструкцию и увеличивает стоимость привода.

Однако у резьбовых соединений есть проблема в довольно быстром разбалтывании и потере герметичности. В этом плане преимущество имеет быстроразъемное муфтовое соединение «американка» (конструкция пришла из США). Оно состоит из двух штуцеров, накидной шестигранной гайки и уплотнителей. Штуцеры не нужно вращать, а гайка затягивается обычным ключом, однако такая простота отличается высокой степенью герметичности и надежности. «Американку» можно монтировать на трубопроводах высокого давления и температуры.

Шаровой кран является одной из наиболее распространенных разновидностей трубопроводных кранов. Он предназначен для прекращения подачи воздуха, газа или жидкости на том или ином участке трубопровода. В некоторых случаях шаровой кран также используется для регулирования расхода рабочей среды.

Чтобы понять, что такое шаровой кран в плане конструкции, представим себе шарик со сквозным отверстием в потоке жидкости или газа: при совпадении отверстия с направлением потока рабочая среда будет свободно проходить через запорный элемент, а при его перпендикулярном повороте поток будет перекрыт. Так устроен шаровый запорный механизм. Чаще всего пропускное отверстие делают цилиндрическим, но, в принципе, геометрия может быть любой: овальной, прямоугольной или трапециевидной.

Диаметр отверстия может быть идентичным внутреннему диаметру трубы или меньше его на 20-30 %. В первом случае полнопроходная арматура обеспечивает высокую пропускную способность и минимальные гидравлические потери при прохождении запорного элемента. Суженная, или редуцированная арматура ослабляет поток рабочей среды. Величина сечения отверстия в шаре зависит от области применения шаровых кранов и характеристиками трубопровода.

В промышленности в основном используются полнопроходные краны, так как они надежнее стандартнопроходных и выдерживают большее давление. Правда, цена на них почти в два раза выше, да и весят они значительно больше.

Зазоры между седлом, в котором вращается шар, и собственно шаром защищены так называемыми седловыми уплотнениями. Давление потока прижимает шар к уплотнению, в результате чего блокируется возможность просачивания рабочей среды. Уплотнительные кольца выполняются из составов на основе резины или полимеров, в каждом случае выбор материала определяется параметрами рабочей среды (температурой, главным образом). Уплотнение одновременно выполняет функцию подшипника скольжения, облегчая управление краном.

Кроме этого, в конструкцию шарового крана входят рукоятка управления и шток для передачи усилия от рукоятки к шаровому механизму. Помимо ручного управления, рассчитанного на арматуру небольшого диаметра (обозначается маркировкой ДУ), шаровые краны могут иметь пневматический, гидравлический или электрический привод. Краны с механизированным приводом находят свое применение на промышленных трубопроводах, где для управления запорными устройствами приходится прикладывать значительные усилия.

Конструкция шарового крана может иметь три отвода в корпусе. В этом случае кран играет роль смесительного узла, не только перекрывая, но и перераспределяя поток.

Фланцевые шаровые краны могут быть использованы на нефте- и газопроводах, а если нет необходимости периодической разборки, то предпочтение отдается приварным кранам. Сварка гарантирует максимальную прочность и герметичность стыка.

В гражданском строительстве и в быту на трубах меньшего диаметра обычно используют компактные муфтовые шаровые краны. Они подсоединяются к трубе с помощью муфт с внутренней цилиндрической или конической резьбой. Такой способ соединения отличается легкостью монтажа и демонтажа. Материал изготовления – сталь (в случае высоких температур и давления рабочей среды) и цветные сплавы, надежность соединения обеспечивается наматыванием на резьбу ленточных уплотнителей или нанесением мастик и герметиков.

Однако у резьбовых соединений есть проблема в довольно быстром разбалтывании и потере герметичности. В этом плане преимущество имеет быстроразъемное муфтовое соединение «американка» (конструкция пришла из США). Оно состоит из двух штуцеров, накидной шестигранной гайки и уплотнителей. Штуцеры не нужно вращать, а гайка затягивается обычным ключом, однако такая простота отличается высокой степенью герметичности и надежности. «Американку» можно монтировать на трубопроводах высокого давления и температуры.

Иногда особенности трубопровода требуют комбинации разных типов соединения. Такой универсализм воплощен в шаровых кранах с несколькими способами крепления: муфта-сварка, фланец-сварка и т.д.

Прежде чем купить шаровый кран, нужно внимательно изучить предлагающийся на рынке ассортимент. Изделия из силумина и любые запорные устройства неизвестных производителей – это трата денег «на ветер» вследствие их низкого качества, хрупкости и подверженности коррозии вне зависимости от предназначения (подача воды, воздуха и т.д.). Лучше обратить внимание на бренды, заслужившие признание на рынке трубопроводной арматуры.

К примеру, хорошим выбором будут стальные шаровые краны SMC с ручным управлением и пневматическими приводами. Возможна поставка кранов в специальном исполнении с позиционером, концевым выключателем, датчиками конечных положений. Краны с пневмоприводами могут комплектоваться любой автоматикой и контрольно-измерительным оборудованием производства SMC.

Советуем также почитать статью про устройство чиллеров — это ЗДЕСЬ.

К корпусу присоединяется ручка. Она регулирует степень затвора с помощью штока, вставленного в сферу.

Для чего предназначены шаровые краны

Краны шаровые производят из латуни, бронзы и стальных сплавов. Первые прочны, отличаются невысокой стоимостью, но не выдерживают высоких температур. Стальную арматуру чаще применяют в промышленных трубопроводах. Материалом для уплотнителей служит фторопласт.

В сфере ЖКХ чаще используют разновидность прибора с ручным управлением. Для удаленного контроля берут краны с редуктором, электрическим или пневматическим приводом.

В зависимости от концевых отрезков корпуса, соединение с трубопроводом может быть фланцевым, муфтовым, комбинированными (резьба/сварка, фланец/сварка), приварным. Устройства под приварку применяют на ответственных участках линий, так как они обеспечивают абсолютную герметичность перекрытия.

Открытие либо перекрытие движения рабочей среды осуществляется при повороте шара вокруг собственной оси, перпендикулярной неподвижному корпусу шарового крана. Ось отверстия в затворе в открытом положении совпадает с осью трубопровода, а в закрытом – перпендикулярна. Чтобы полностью открыть или закрыть шаровой кран, достаточно повернуть его на 90 °.

Принцип действия арматуры основан на перекрытии рабочего потока с помощью запирающего элемента, в качестве которого используется шар с цилиндрическим сквозным отверстием. Форма отверстия может быть различной: круглой, прямоугольной, овальной, трапециевидной. Диаметр отверстия зависит от области применения шарового крана и характеристик труб, используемых для создания трубопроводной сети.

Открытие либо перекрытие движения рабочей среды осуществляется при повороте шара вокруг собственной оси, перпендикулярной неподвижному корпусу шарового крана. Ось отверстия в затворе в открытом положении совпадает с осью трубопровода, а в закрытом – перпендикулярна. Чтобы полностью открыть или закрыть шаровой кран, достаточно повернуть его на 90 °.

Шаровые краны могут управляться вручную с помощью рычагом. Если необходимо дистанционное или автоматическое управление, на запорную арматуру устанавливают ротационный электрический привод, что обеспечивает надежность работы крана.

В ходе работы затвор запорной арматуры должен располагаться в одном из крайних положений и быть полностью открытым либо полностью закрытым. Не допускается использование шаровых кранов при частичном открытии затвора. В противном случае абразивный износ шара может вызвать нарушение герметичности перекрытия рабочего потока.

Преимущества системы:

Классификация шаровых кранов

Экран с электроприводом имеет несколько критериев, которые служат основой при классификации изделий:

• рабочее напряжение для двигателя (220 вольт или 12 вольт);
• материал изготовления (чугун, латунь, нержавеющая сталь);
• форма (двухходовой и трехходовой шаровой кран с электроприводом);
• тип управления (на корпусе или дистанционно);
• принцип действия (прямого вращения, с реверсом и регулируемым углом закрытия магистрали).

Шаровый кран с электроприводом – это гарантия безопасности для вашего дома.

Больше о шаровых кранах с электроприводом, принципах их работы и классификации можно узнать на ежегодной выставке «Электро».