Шаровые краны: устройство и характеристики
Шаровые краны — распространенный вид запорно-регулирующей арматуры для различных трубопроводов. Название дано по характерной форме запирающего элемента: шара, намного реже — цилиндра или конуса. Основная функция таких устройств — быстрая и полная блокировка просвета трубы в положениях «закрыто» и «открыто».
Данный тип запорно-регулирующей арматуры широко применяются в нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности, в жилищно-коммунальном хозяйстве (водо- и газоснабжение, канализация, вентиляция). Такие устройства подходят для магистралей с жидкостями и газами, исключая вязкие, илистые и тягучие рабочие среды.
Крепление кранов к трубопроводной системе осуществляется с помощью фланцев — круглых или квадратных элементов на концах запорных устройств. Они обеспечивают прочное и плотное соединение, исключающее протекание рабочей среды. Кроме того, такое крепление сохраняет герметичность даже после длительного использования.
Конструкция и принцип работы
В основе конструкции — запирающий элемент сферической формы, имеющий сквозное отверстие для прохода рабочей среды. Шар вращается вокруг оси, на которой он закреплен и которая перпендикулярна потоку жидкости или газа. Управляющая деталь (рукоятка) соединена с запорным элементом посредством штока. Перекрытие и открытие просвета трубы выполняется путем поворота этой рукоятки.
Кроме основного рабочего механизма, устройство шарового крана включает также шаровую пробку (затвор), шпиндель для передачи усилия к затвору от рукоятки и седла. Все эти детали заключены в корпус, который бывает одного из двух типов:
- Разборным. Делает доступными любые ремонтные работы. Например, можно заменить одну отслужившую свое деталь, а не арматуру целиком. Это быстрее и удобнее, поэтому краны с разборными корпусами стоят дороже цельносварных.
- Цельносварным. Не позволяет проводить замены отдельных деталей — в случае неисправности остается только полностью менять все устройство. Такие изделия дешевле, а их высокая прочность обеспечивает срок службы порядка двадцати лет.
Для свободного прохождения рабочей среды нужно, чтобы отверстия в корпусе и в запорной сфере совместились. На рукоятках цветом маркируют назначение модели: для горячей воды красным, для холодной синим, а для газовых сред – желтым или черным.
Преимущества и недостатки
Технические характеристики шаровых кранов обеспечивают следующие их преимущества:
- компактные размеры и малая масса в сочетании с долгим сроком службы;
- простота монтажа как в горизонтальном, так и в вертикальном положении;
- максимальная герметичность с полным исключением протечек рабочей среды;
- легкость ремонта, монтажа и демонтажа, особенно при разборном корпусе;
- надежность фланцевых элементов даже при высоком давлении рабочей среды;
- удобство эксплуатации, простота управления и блокировка поворотом рукояти;
- широчайший ассортимент размеров, моделей, технических типов изделий.
При этом крановая запорная арматура имеет ограничения в применении, обусловленные ее недостатками:
- риск возникновения гидроударов при резком открывании (повороте рукояти);
- истирание запорного шара в случае наличия в жидкости твердых примесей;
- риск образования протечек вследствие истирания запирающего элемента крана;
- необходимость регулярной проверки механизма на исправность (следует двигать рукоять, чтобы устройство не утратило подвижность и герметичность);
- риск поломки механизма вследствие образования плотного осадка из-за применения в качестве рабочей среды вязких, илистых, тягучих жидкостей.
Последний недостаток для отдельных моделей устраняется путем установки перед краном грубого очищающего фильтра. В целом, при правильном подборе, монтаже и уходе запорные устройства такого типа исправно функционируют долгие годы.
Наиболее частые материалы
Для изготовления запорного устройства кранового типа используют металлы и сплавы. Наиболее часто применяются следующие вещества.
- Латунь. Наиболее подходящий вариант для коммунальных магистралей, кроме сетей горячего водоснабжения, а также для технологических линий, в которых нет агрессивных сред и высоких температур. Изделия легкие, прочные, красивые.
- Сталь. Для производства запорных элементов используют обычные, легированные и нержавеющие марки. Стальные краны прочны и стойки к износу, поэтому их используют в самых разных отраслях промышленности, включая химическую.
- Чугун. Данный материал используют достаточно редко. Высокая плотность в сочетании с хрупкостью существенно ограничивает сферу применения чугунных запорных устройств. Их используют в системах водоснабжения и канализации.
Большинство моделей имеют рабочие интервалы давления в пределах от 1,6 до 4,0 МПа (мегапаскаль). Стандартные диапазоны температур рабочей среды, в которых возможно исправное функционирование большинства кранов, составляют от –50 до +350 ⁰С.
Разновидности шаровых кранов
Существует две основные конструкции крановой арматуры, которые отличаются совпадением или несовпадением диаметра отверстия в запирающем шаре с диаметром просвета магистральной трубы. От этого параметра зависит интенсивность движения потока.
Модели бывают:
- Полнопроходными. Диаметры равны между собой, что обеспечивает высокую скорость движения рабочей среды. Вместе с тем, и ее напор достаточно высок, что создает риски гидроударов. Полнопроходные модели применяются в центральных инженерных сетях и линейных магистралях с высокой мощностью.
- Редуцированными. Диаметр запирающего шара меньше диаметра трубы на один типоразмер. Это снижает напор и интенсивность потока рабочей среды и сокращает риски гидроударов. Редуцированные (также стандартнопроходные) модели используют в магистралях с выходом на конечные приборы и аппараты.
При самостоятельной установке крана следует проверить осевую центровку и совпадение болтовых отверстий во фланцах. Затем нужно разместить уплотнители и равномерно завинтить болты по всему периметру. В процессе эксплуатации необходимо проводить профилактические проверки исправности устройства. Их частота – два-четыре раза в год, в зависимости от характеристик рабочей среды и интенсивности использования арматуры.
