Одним из способов управления потоком в водопроводах  является использование устройств, таких как краны шаровые. Просто «шарик», плавающий внутри резервуара перемещает рычаг, прикрепленный к клапану, который управляет потоком воды. В статье рассмотрены широко используемые типы устройств.

Краны шаровые представляют собой тип сантехнического оборудования, которое отключает или контролирует поток в водопроводе, используя полый шар и круглые затворы, удерживаемые в корпусе клапана. Канализационная система дома имеет множество механизмов, расположенных в разных точках водопровода, которые позволяют отключать воду во время чрезвычайных ситуаций или когда нужно произвести ремонт или модернизацию.

Отключение воды часто является первым шагом многих проектов сантехники, поэтому очень важно правильно выбрать и  установить соответствующий механизм. Существуют две основные технологии для проектирования шаровых кранов, плавающей конструкции шарика и конструкции шарового шарнира.

Содержание

Технические особенности шарового крана
Виды и классификация шарового крана
Основные типы шаровых кранов
Преимущества и недостатки шаровых кранов

Технические особенности шарового крана

Краны шаровые представляет собой довольно большой металлический клапан, имеющий рычажную рукоятку. Они предназначены для быстрого выключения, так как механизм открывается и полностью закрывается коротким 1/4 оборотом рукоятки рычага. Это тип устройства, который всегда используется при основном отключении воды для дома. Это довольно распространенный шаровой механизм на магистральных водопроводах.

Внутренний шар имеет отверстие через центр. Когда кран открыт, отверстие выравнивается с направлением водопровода, обеспечивая поток воды. Когда ручка закрыта, шар вращается на 90 °, поэтому отверстие в шаре блокируется. Точка, в которой клапан закрыт (таким образом, устанавливая уровень воды), может регулироваться рычагом, способ регулировки зависит от типа устройства.

Основными компонентами шарового крана являются:

• Корпус — сосуд высокого давления, содержащий компоненты, необходимые для контроля или отключения потока через трубу. Он предназначен для соединения двух или более секций трубы
• Шар с проточной дорожкой через центр и точка соединения для поворота вала
• Круглые диски, которые образуют уплотнение между корпусом и шаром
• Шток — вал, который соединяет внутренний шарик с внешней стороной крана, чтобы облегчить вращение шара
• Рабочий механизм — внешнее устройство, предназначенное для вращения штока. Это может быть рычаг, шестерня, мотор-привод (электрический привод) или пневматический / гидравлический привод

Кран имеет внутренний диаметр, равный внутреннему диаметру трубы. Уплотнение штока выполняется с помощью болтовых уплотняющих сальников и уплотнительных колец. Краны шаровые также доступны с системой смазочного уплотнения.

Виды и классификация шаровых кранов

Шаровой кран может быть однонаправленным, двунаправленным или многонаправленным, в зависимости от количества отверстий и количества седел клапанов. Поэтому шаровые краны называются двухходовыми, трехходовыми, четырехходовыми или 5-ходовыми многопортовыми.

Двухходовые шаровые краны с одним седлом будут однонаправленными с указанным направлением потока. Даже трехходовой, 4-позиционный или 5-ходовой шаровой кран может быть однонаправленным, когда поток должен проходить через указанный порт.

Двухходовой шаровой кран, снабженный двумя седлами, один на стороне выше по потоку, а другой на нижней стороне шара, называется двунаправленным. Многостворчатые шаровые краны позволяют пропускать более чем в одном направлении, что устраняет необходимость в монтаже нескольких шаровых механизмов.

Шаровые краны также классифицируются по конструкции корпуса:

• Одиночная
• Двухсекционная
• Трехкомпонентная
• Короткая
• Длинная

В одиночной конструкции корпус будет отлит/выкован как одна деталь. Вставка шара будет проходить через конец штока, и удерживаться в рабочем положении с помощью вкладыша.

В двухкомпонентном исполнении кран имеет две секции разного диаметра, и  шар удерживается в положении с помощью шпильки.

В случае конструкции из трех частей корпус имеет две торцевые части и одну центральную деталь. Устройство из трех элементов позволяет обслуживать линию, не нарушая работу существующей трубы. Если имеется сварной шов, не требуется установка сопутствующих фланцев.

Короткий и длинный корпус шарового крана основан на конечных размерах. Короткий принимается производителем до 300 мм, и шарик может выступать за пределы корпуса и фланца, когда клапан находится в закрытом положении.

Шаровые краны изготавливаются в нескольких различных конфигурациях корпуса: верхний вход, боковой вход, сплит-корпус и другие. Крепления для шаровых механизмов поставляются в виде стыковой сварки, фланцевых, резьбовых, паяльных соединений.

Шаровые краны изготавливаются по классификации высокого и низкого давления. Достижения в конструкции шаровых кранов позволили использовать эти устройства  в установках с высоким давлением и высокой температурой.

Основные типы шаровых кранов

Шаровые краны с разделительным корпусом

Конструкция состоит из двух частей корпуса, крышки, шара, колец седла, штока и других внутренних деталей. Шаровой механизм с двумя секциями удерживается вместе фланцевым соединением. Одна часть корпуса меньше, чем другая. Шарик вставляется в большую секцию, меньшая часть монтируется болтовым соединением. Сальниковая коробка встроена с увеличенной стороны корпуса.

Фланцевое или резьбовое соединение между корпусом из двух секций является дополнительным источником потенциальной утечки. Фланцевые концевые соединения обычно доступны на всех размерах; однако они являются стандартными для клапанов большого размера. Шаровые краны с раздельными корпусами изготавливаются в размерах от DN 15 до DN 900.

Краны шаровые верхнего и нижнего уровня

Шаровые краны с верхним входом обеспечивают доступ к внутренним деталям для сборки, демонтажа, ремонта или технического обслуживания путем снятия крышки шарового устройства. Клапан не требуется удалять из трубопровода.

Шаровые краны нижнего уровня имеют цельный корпус и фланцевые, резьбовые соединения. Шарик вставляется с одного конца и удерживается вставкой. Конструкция обычно используется для недорогих небольших систем подачи воды. Они также доступны в больших размерах до DN 150.

Трехкомпонентные шаровые краны

Средняя секция шарового клапана — это основная часть, которая содержит все внутренние рабочие элементы, а шток проходит через отверстие в верхней части. Две торцевые крышки удерживаются вместе со средним корпусом болтами, шпильками или гайками. Концевые соединения являются частью торцевых заглушек, и они могут быть сварными, резьбовыми или фланцевыми. Два торцевых уплотнения являются двумя дополнительными источниками потенциальной утечки.

Шаровые краны с двойным шарниром

В этой конструкции шарик снабжен двумя встроенными короткоствольными удлинителями, называемыми верхними и нижними цапфами. Эти цапфы установлены в подшипниках и свободно вращаются, когда вал, установленный в верхней цапфе, поворачивается, чтобы открыть или закрыть клапан. Шар прочно удерживается на месте, в отличие от шарика в других конструкциях, где поддерживается двумя кольцами седла, и ему разрешено плавать в направлении прорези. Вал, установленный в верхнем пазу, поворачивается для открытия или закрытия крана.

Конструкция шарового устройства с шарнирным соединением используется с клапанами большого размера с раздельными корпусами, тогда как конструкция с плавающим шаром является наиболее распространенной конструкцией для всех других типов шаровых кранов. Крутящий момент, необходимый для приведения в действие шарового крана, установленного на цапфе, значительно меньше крутящего момента, необходимого для конструкции с плавающим шаром.

Преимущества и недостатки шаровых кранов

Многопортовая конструкция предлагает универсальность для системы водопровода, недоступную  для затворов/задвижек. Высококачественные шаровые краны обеспечивают надежное обслуживание в высоконапорных и высокотемпературных системах.

Преимущества шаровых кранов:

• Обеспечивают бесперебойную работу системы подачи воды/газа/пара
• Быстро открывают и закрывают поток
• Меньшего размера, чем задвижки
• Легче по весу, чем задвижка
• Несколько конструкций шаровых кранов обеспечивают гибкость водопровода
• Могут использоваться в чистых и суспензионных установках
• Сила, необходимая для приведения в действие крана, меньше, чем требуемая для затвора/задвижки

К недостаткам шаровых кранов можно отнести то, что они не подходят для использования при продолжительном дросселировании и подвергаются износу и утечкам, если взвешенные частицы потока оседают в полостях корпуса. Но износ можно предотвратить, обеспечив систему очистительным оборудованием.