Шаровые краны: виды, принцип работы, применение

Кран шаровой (КШ) — простое и чрезвычайно востребованное устройство, без которого не обходится сегодня ни один трубопровод. Он заменяет вентильный кран с винтовым механизмом в большинстве случаев, когда запорная арматура врезается в магистраль. При этом сам он не является незаменимым — вентиль так же надежно перекрывает поток жидкости.

Конструкция

Составные части КШ можно условно разделить на постоянные и переменные.

Постоянные — шар с приведенным штоком, установленный между полимерными кольцами. Также во всех кранах есть сальниковая втулка и уплотнитель штока. Все остальные части могут различаться по типам, конструкциям.

Шар с отверстием, равным диаметру трубопровода или меньше него, плотно зажат между полимерными седельными кольцами. При повороте приведенного к шару штока шар поворачивается и совмещает отверстие с проходом трубопровода.

Типовой набор деталей ревизионного (разборного) шарового крана:

• гайка,
• ручка или рычаг,
• втулка сальниковая,
• уплотнитель сальниковый,
• шток,
• затвор шаровой,
• полукорпусы — большой и малый.

Также в конструкции могут фигурировать фланцы, муфты, шпильки, приварные патрубки.

Производители комплектуют свои изделия дополнительными элементами для повышения эксплуатационных и потребительских качеств. Например, антистатическим латунным вкладышем, полимерными компенсационными вставками.

Разновидности

Шаровые краны различаются по нескольким параметрам. При этом их запирающие элементы остаются неизменными. Во всех типах и разновидностях КШ действует шар с отверстием, зажатый между полимерными кольцами.

По назначению

• Водопроводные — для монтажа в водопроводах и магистралях с неагрессивными средами. Самая многочисленная категория по разновидностям исполнения и материалам.
• Для ГСМ, АЗС — отличаются маслобензостойкими седельными и сальниковыми прокладками.
• Газовые — для газопроводов. Отличаются требованиям к герметичности затворов — не ниже класса В по ГОСТ Р 54808-2011.

По материалу корпуса

• Пластиковые. Недорогие варианты для полимерных трубопроводов.
• Стальные. Наиболее распространенный материал корпуса — сталь Ст20. Специализированные шаровые краны выполняют из кислотостойкой, холодостойкой, жаростойкой и других видов стали. Корпус из инструментальной углеродистой стали в обязательном порядке должен иметь защитное антикоррозионное покрытие — напыление хрома, никеля, краски. Изделиям из легированной стали защитное покрытие не требуется.
• Чугунные. Встречаются редко, имеют большой диаметр условного прохода.
• Латунные, бронзовые. Относительно редкая разновидность корпуса с антистатическими свойствами.
• Титановые. Наиболее дорогой вариант — высокая прочность при минимальном весе изделия. Применяется в авиастроении, космических разработках.

По способу соединения

• Фланцевые. Наиболее распространенный вид присоединения шарового крана к трубопроводу. Обеспечивает быстрый и точный монтаж благодаря отверстиям, устроенным по ISO9000.
• Межфланцевые. Отверстия в корпусе, выполненные по ISO9000, позволяют устанавливать кран между фланцами труб без потерь времени и герметичности. Наиболее компактный вариант для газовых и топливных магистралей.
• Муфтовые. Имеют внутреннюю резьбу для соединения с системой.
• Приварные. Соединение осуществляется на сварку, что обеспечивает максимальную надежность и уменьшает вес конструкции. Подходит для постоянных мест расположения.

Более 90% всех шаровых кранов имеют климатические исполнения У, ХЛ и УХЛ с рабочей температурой от +50 до −49 °С.

Особенности

Изначально кран шаровый спроектировали как аварийный — для быстрого перекрытия или сброса потока вручную. Чтобы полностью открыть или перекрыть проходное отверстие, достаточно «лёгкого движения руки».

Действительно, в этом плане шаровая конструкция более эффективна, чем вентильная. Чтобы полностью перекрыть поток вентильным краном, необходимо, в зависимости от диаметра сечения магистрали, сделать от 2 до 10 полных оборотов штока вокруг оси. С другой стороны, винтовой механизм позволяет точно и плавно регулировать проходное отверстие, а значит, объем и напор проходящей среды.

У шарового крана плавность и точность намного ниже, зато переход между положениями «открыто» / «закрыто» составляет 1 секунду или меньше. Достаточно повернуть рычаг на 90°, на 1/4 оборота. При этом он легче вентильного, имеет более компактную конструкцию и меньшие строительные размеры.

Единственное место, где шаровой кран проигрывает вентилю, — трубопроводы большого диаметра. В Таблице 1 ГОСТ 21345—2005 «Краны шаровые» указан максимальный диаметр 500 мм. В реальной жизни встретить КШ диаметром больше 150–200 мм возможно только на крупных промышленных предприятиях. Практически все магистральные трубы диаметром от 200 мм перекрывают вентильными задвижками.

Назначение

Шаровой кран применяют во всех типах трубопроводов, магистралей в качестве запорной арматуры. Основная задача устройства — блокировка потока с минимальной точностью регулировки. Выполняет функцию ручного аварийного клапана.

КШ устанавливают перед оборудованием, которое требует ревизии, ремонта, профилактики. Например, КШ, установленные на подаче и выходе насоса, позволяют демонтировать насос, не сбрасывая рабочую среду из всей системы.

Область применения

Краны шаровые применяются максимально широко — буквально везде, где есть трубы с рабочей средой. Огромный ассортимент диаметров условного прохода, материалов корпуса, способов присоединения позволяет применять их во всех отраслях промышленности и народного хозяйства.

• Бытовое применение. Сантехнические краны для водопровода.
• Коммунальные службы. Для водяных трубопроводов, котельных, насосных станций.
• Газовые магистрали. От междугородних веток до АГЗС и кухонных плит.
• Технологические трубопроводы. С рабочей средой в виде кислоты, ГСМ, топлива, технических жидкостей на НПЗ, АЗС, перерабатывающих промышленных предприятиях.

Применение КШ в основном привязано не к отрасли, а к ситуации.

Дополнительно

Как правильно писать и говорить: «ша́ровый» или «шарово́й»?

Толковый словарь Ожегова, справочник «Русское словесное ударение» и Большой толковый словарь русского языка сходятся в следующем:

• шарово́й — имеющий форму шара или шаровидные устройства;
• ша́ровый — серого, серо-дымчатого цвета.

Но в разговорном языке более распространен вариант произношения и написания «ша́ровый».