Шаровой кран: устройство, достоинства и применение в трубопроводных системах

Шаровый кран – этоспециальное запорное устройство, ключевым элементом конструкции которого является круглый запорный шар. Этот внутренний шар отвечает за перекрытие или регулировку потока рабочей среды.

Шаровый кран применяют в различных трубопроводных системах. Изделие отличается высокой скоростью реакции и надежностью перекрытия потока воды, газов или других рабочих сред.

Назначение и применение

Шаровой кран – это разновидность запорной арматуры, которая выполняет следующие задачи:

• создание, поддержка нужного рабочего давления в трубопроводе при помощи изменения поперечного сечения труб;
• изолирование участков инженерной, трубопроводной сети при обнаружении аварийной протечки или во время ремонта;
• безопасное проведение профилактических и регламентных работ с трубопроводной сетью.

В зависимости от материала, конструктивных особенностей, условного диаметра (DN) и назначения шаровые краны используются в трубопроводах с водой, газом, нефтью, пищевыми продуктами, иными различными жидкими и газообразными средами.

Конструктивные особенности

Устройство шарового крана очень простое. Как выглядит шаровой кран снаружи: это компактный корпус с рукояткой или штурвалом, которые соединены внутри со штоком и запорным шаром.

К основным элементам конструкции относят:

• Корпус из цветного металла, стали или пластика высокой прочности. Бывает литым или разборным.
• Регулирующий внутренний элемент в виде запорного шара, который имеет сквозной вырез в виде круга для функционирования в режимах открыто/закрыто, и в виде фигурного выреза в режиме регулировки потока. При повороте шара на 90 градусов отверстие смещается и перекрывает поток, фигурный вырез изменяет сечение прохода.
• Специальный уплотнитель (седло), необходимый для герметичности соединения. Чаще всего изготавливается из фторопласта или других износостойких полимеров.
• Шток (шпиндель) для соединения рычага управления с внутренним запорным шаром.
• Рукоятка или бабочка для регулировки перекрытия потока. Рычажная арматура удобна для быстрого закрытия потока рабочей среды. Бабочки применяют в условиях небольшого пространства, например, труба идет вдоль стен и к участку закрытия сложно подобраться. Фиксируется рукоятка на гайку, втулку.
• Уплотнительная прокладка, защищающая шток от быстрого износа.

Тонкости, как устроен шаровой кран, зависят от типа корпуса, особенностей механизма запирания и проходного сечения.

Шаровой кран: как работает запорный механизм

Принцип работы запорной шаровой арматуры очень прост – вращающийся шар, который находится внутри корпуса и имеет сквозное отверстие, при помощи ручки управления поворачивается так, чтобы рабочая среда проходила или не проходила по трубопроводу.

Останавливается поток, если шар повернут на 90 градусов. В таком положении сквозное отверстие не идет по оси трубы, а направлено к стене устройства, закрыто для потока.

Внутренний механизм спроектирован так, чтобы обеспечивать максимальную герметичность, снижающую риски протечек трубопровода. Достигается такой уровень защищенности качественными уплотнителями, герметичными прокладками из полимерных материалов. Важную роль в обеспечении герметичности играет уплотнительное седло - именно оно обеспечивает плотный контакт с поверхностью шара при закрытом положении запорного органа.

Разновидности шаровых кранов

Различаются устройства по способу присоединения к трубам, по особенностям проходного отверстия, по материалу корпуса.

По способу присоединения к трубам

По способу присоединения арматуры к трубопроводу устройства делятся на следующие типы:

• Фланцевые. Они имеют фланец, с помощью которого изделия фиксируется на магистралях с высоким рабочим давлением.
• Муфтовые. Оборудованы внутренней конической или цилиндрической резьбой, поэтому их можно многократно монтировать и демонтировать.
• Приварные. Для установки приварных кранов нужен квалифицированный сварщик. Такой монтаж обеспечивает полную герметичность соединения. Но при необходимости замены устройства придется менять часть коммуникаций.
• Комбинированные модели с внутренней и наружной резьбой для стыковки труб с разным соединением.

Варианты по типу проходного отверстия

По особенностям проходного отверстия конструкции бывают полнопроходными и редуцированными (неполнопроходными). Внешне конструкции практически одинаковые.

Полнопроходные

Это шаровые краны, у которых диаметр сквозного отверстия в шаре почти равен внутреннему диаметру присоединяемой трубы.

Практически не создает зоны сужения для рабочей среды, что обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление и коэффициент местного сопротивления близкий к нулю.

Для чего нужен полнопроходной шаровой кран:

• обеспечивает оптимальное давление рабочей среды на магистральных участках;
• не уменьшает давление трубопровода на участках до и после насосов, фильтров, счетчиков, прочей чувствительной аппаратуры;
• подходит под требования к установке запорного органа в системах, где важна очистка, например, при прохождении очистных скребков;
• отвечает нормативам по сохранению давления рабочей среды в линиях огнетушения, технологических системах.

Недостаток полнопроходного изделия – большие габариты, так как используется большой внутренний шар. Размеры увеличивают стоимость оборудования.

Редуцированные или стандартнопроходные

Это модели, в которых диаметр сквозного отверстия в шаре меньше внутреннего диаметра трубопровода. Разница обычно небольшая, но этого достаточно, чтобы повысить гидравлическое сопротивление и потерять часть пропускной способности в системе.

Для чего предназначен шаровый кран редуцированного типа:

• перекрытие рабочей среды в инженерных системах зданий, сооружений: отопление, водоснабжение, внутренние сети , где не настолько чувствуется малая потеря пропускной способности

Стандартнопроходные модели намного меньше по массе, а также габаритам, чем полнопроходные. Стоимость изделий доступнее. Поэтому их часто используют в быту и в ответвлениях от магистральных инженерных сетей.

Из чего изготавливаются шаровые краны

Запорная шаровая арматура изготавливается из четырех видов материалов:

• Латунь (сплав цинка и меди). Материал отличается хорошей коррозионной стойкостью, антибактериальными свойствами. Устанавливают в системах водоснабжения, в трубопроводах, которые транспортируют неагрессивные жидкости, газы.
• Углеродистая сталь. Металл устойчив к высокой температуре и давлению. Но такие модели допустимо применять только с нейтральными веществами, чтобы не ускорить появление ржавчины.
• Нержавеющая сталь, которая отличается высокой устойчивостью к коррозии, подходит для работы с агрессивными средами. Для пищевой промышленности используют специальные пищевые марки стали.
• Износостойкие полимеры. ПВХ или полипропилен отличаются малым весом, долговечностью. Они подходят для контакта с водой, неагрессивными средами.

Выбирается материал по назначению. Например, в бытовых инженерных сетях в квартире можно установить арматуру из ПВХ или латуни. А на магистральных участках горячего водоснабжения выбирают изделия из конструкционных и нержавеющих сталей.

Преимущества и недостатки изделий

Достоинства шаровых кранов:

• отличаются высокой надежностью, простой конструкцией, долгим сроком службы;
• благодаря уплотнителям и прокладкам конструкция запирающей арматуры герметична. При правильной установке никаких протечек в месте стыка не будет;
• разнообразие конструкций, материалов, типа внутреннего шара позволяет подобрать кран для бытовых, промышленных, магистральных трубопроводов, по которым транспортируют жидкую, газообразную рабочую среду;
• управлять запорной арматурой очень просто. На небольших устройствах закрытие потока рабочей среды проводится вручную. На магистральных и промышленных линиях устанавливают агрегаты с электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом.

Как выбрать шаровой кран

При выборе устройства стоит учитывать:

• для чего устанавливается шаровой кран: только перекрыть или разделить, уменьшить поток;
• с какими средами будет соприкасаться устройство: вода, нетоксичные жидкости, пищевая продукция, химикаты, газы;
• диаметр условного прохода (ДУ). Запирающая арматура должна ему соответствовать;
• допустимое рабочее давление (Ру) в системе;
• как будет присоединяться изделие: сварка, на резьбу или фланцевое.

На корпусе шарового крана не должно быть дефектов. Стенки должны быть достаточно толстыми, без вмятин, сколов, выступов.

Нежелательно приобретать силуминовые изделия. Они могут лопнуть даже в процессе установки. Отличить силумин от металла можно по цвету и весу: внутри поверхность будет белой, прибор будет намного легче аналогов.

Заказать качественную запорную арматуру, включая шаровые краны разной конфигурации, можно в нашей компании «НеваПромКомплект». Более 25 лет поставляем трубопроводную арматуру по всей России. Предоставляем гарантии и сертификаты соответствия на все виды изделий.