Кран шаровой что такое: Кран шаровой. Что это такое, где используется и какие бывают.

— Принцип работы

Рисунок 1: Шаровой кран в разрезе

Шаровой кран представляет собой запорный клапан, который регулирует поток жидкости или газа с помощью вращающегося шара с отверстием. При повороте шара на четверть оборота (90 градусов) вокруг своей оси среда может протекать или блокироваться. Они характеризуются длительным сроком службы и обеспечивают надежную герметизацию в течение всего срока службы, даже когда клапан не используется в течение длительного времени. В результате они более популярны в качестве запорной арматуры, чем, например, задвижки.Для полного сравнения прочитайте нашу статью о задвижке и шаровом кране. Кроме того, они более устойчивы к загрязненным средам, чем большинство других типов клапанов. В специальных версиях шаровые краны также используются в качестве регулирующего клапана. Это применение менее распространено из-за относительно ограниченной точности регулирования расхода по сравнению с другими типами регулирующей арматуры. Однако и здесь клапан предлагает некоторые преимущества. Например, он по-прежнему обеспечивает надежную герметизацию даже в случае грязного носителя.На рис. 1 показан вид в разрезе шарового крана.

Содержание

Общие типы шаровых кранов

Стандартный (резьбовой)

Стандартные шаровые краны состоят из корпуса, седла, шара и рычага для поворота шара. Они включают в себя клапаны с двумя, тремя и четырьмя портами, которые могут быть с внутренней или наружной резьбой или их комбинацией. Резьбовые краны наиболее распространены и бывают разных видов: с сертификатами для конкретных сред или областей применения, мини-шаровые краны, угловые шаровые краны, шаровые краны ISO-top, со встроенным фильтром или точкой выпуска, и этот список можно продолжить.Они имеют широкий спектр опций и большой рабочий диапазон по давлению и температуре.

Для получения дополнительной информации о резьбовом соединении прочитайте нашу статью о типах соединений шаровых кранов.

Гидравлический

Гидравлические шаровые краны специально разработаны для гидравлических и отопительных систем благодаря их высокому рабочему давлению и стойкости к гидравлическому маслу и мазуту. Эти клапаны изготавливаются из стали или нержавеющей стали. Помимо этих материалов, седла также делают гидравлические клапаны пригодными для высокого рабочего давления.Седла этих клапанов изготовлены из полиоксиметилена (ПОМ), который подходит для применения при высоких давлениях и низких температурах. Максимальное рабочее давление гидравлических шаровых кранов превышает 500 бар, а максимальная температура достигает 80°C.

Фланцевый

Фланцевые шаровые краны отличаются типом соединения. Порты подключаются к системе трубопроводов через фланцы, которые обычно проектируются в соответствии с определенным стандартом. Эти клапаны обеспечивают высокую скорость потока, поскольку они обычно имеют полнопроходную конструкцию.При выборе фланцевого шарового крана, помимо номинального давления, вы также должны проверить класс сжатия фланца, который указывает на самое высокое давление, которое может выдержать этот тип соединения. Эти шаровые краны сконструированы с двумя, тремя или четырьмя портами, они могут быть одобрены для определенных сред, имеют верхнюю часть ISO и все остальное, что может быть у стандартного четвертьоборотного клапана. Как правило, они изготавливаются из нержавеющей стали, стали или чугуна.

Для получения дополнительной информации о фланцевом соединении прочитайте нашу статью о типах соединений шаровых кранов.

Вентилируемый

Шаровые краны с вентиляцией выглядят почти так же, как стандартные 2-ходовые шаровые краны, когда дело доходит до их конструкции. Основное отличие состоит в том, что выходное отверстие выходит в окружающую среду в закрытом положении. Это достигается за счет небольшого отверстия, просверленного в шаре и в корпусе клапана. Когда клапан закрывается, отверстия совмещаются с выпускным портом и сбрасывают давление. Это особенно полезно в системах сжатого воздуха, где сброс давления обеспечивает более безопасную рабочую среду.Интуитивно эти клапаны выглядят как 2-ходовые шаровые краны, хотя на самом деле они являются 3/2-ходовыми из-за небольшого отверстия для вентиляции.

Принцип работы шарового крана

Рисунок 2: Схема шарового крана

Чтобы понять принцип работы шарового крана, важно знать 5 основных частей шарового крана и 2 различных типа работы. 5 основных компонентов можно увидеть на схеме шарового клапана на рисунке 2. Шток клапана (1) соединен с шаром (4) и управляется либо вручную, либо автоматически (электрически или пневматически).Шар поддерживается и уплотняется седлом шарового клапана (5) и уплотнительными кольцами (2) вокруг штока клапана. Все они находятся внутри корпуса клапана (3). В шаре имеется сквозное отверстие, как показано в разрезе на рис. 1. Когда шток клапана повернут на четверть оборота, отверстие либо открывается для потока, позволяя среде протекать, либо закрывается, чтобы предотвратить протекание среды. Функция контура клапанов, сборка корпуса, конструкция шара и типы работы влияют на работу шаровых кранов и обсуждаются ниже.

Функция цепи

Клапан может иметь два, три или даже четыре порта (2-ходовой, 3-ходовой или 4-ходовой). Подавляющее большинство шаровых кранов являются двухходовыми и управляются вручную с помощью рычага. Рычаг находится на одной линии с трубой, когда клапан открыт. В закрытом положении ручка расположена перпендикулярно трубе. Направление потока шарового клапана просто от входа к выходу для 2-ходового клапана. Шаровые краны с ручным управлением могут быть быстро закрыты, поэтому существует риск гидравлического удара с быстро текущей средой.Некоторые шаровые краны оснащены трансмиссией. Трехходовые клапаны имеют Г-образное или Т-образное отверстие, которое влияет на функцию контура (направление потока). Это видно на рис. 3. В результате могут выполняться различные функции схемы, такие как распределение или смешивание потоков.

Рис. 3: Пример трехходового шарового крана и функций контура для Т-образного и Г-образного отверстий.

Корпус в сборе

Сборка корпуса клапана может быть разделена на три наиболее часто используемых конструкции: цельный, двухкомпонентный и трехкомпонентный корпус.Разница заключается в том, как клапан собран, и это влияет на возможности обслуживания или ремонта. Работа клапанов одинакова в каждом варианте.

• Цельный: Это самый дешевый вариант. Две части, окружающие шар, прессуются или свариваются. Клапаны нельзя открывать для очистки или обслуживания. Этот тип обычно используется для приложений с низкими требованиями.
• Двухкомпонентный: Двухкомпонентный клапан можно разобрать для очистки, обслуживания и осмотра. Часто детали соединяются посредством резьбового соединения. Клапан должен быть полностью удален из трубы, чтобы разделить две части.
• Трехкомпонентный: Более дорогие клапаны часто состоят из трех частей. Детали, как правило, соединяются болтовыми соединениями. Преимущество этого варианта выполнения состоит в том, что клапан можно обслуживать, не снимая весь клапан с трубопровода.

Шаровая конструкция

Наиболее распространенной является конструкция с плавающим шаром.Шар подвешен в среде и удерживается на месте двумя уплотнительными кольцами. Некоторые высококачественные клапаны имеют шаровую опору. Шар поддерживается сверху и снизу для снижения нагрузки на седла клапанов.

• Плавающий: Большинство шаровых кранов имеют плавающий шар. Шар поддерживается седлами клапанов.
• Цапфа: Клапаны большого диаметра и высокого рабочего давления (например, DN >100 мм и 30 бар) часто имеют конструкцию с цапфой. Шар поддерживается снизу и сверху, чтобы уменьшить нагрузку на кольца седла. Рабочий крутящий момент обычно ниже для цапфовых клапанов.

Отверстие в шаре может иметь различные профили, такие как полнопроходное, суженное или V-образное.

• Уменьшенный проход: Большинство шаровых кранов имеют уменьшенный проход. В результате клапан вносит в систему потери на трение. Эти потери по-прежнему относительно малы по сравнению с клапанами других типов. Цельные шаровые краны почти всегда имеют уменьшенный проходной диаметр.
• Полнопроходной: Полнопроходные клапаны имеют такой же диаметр проходного сечения, что и труба. Преимущество заключается в отсутствии дополнительных потерь на трение и в том, что система механически легче очищается (скребковая чистка). Недостатком является то, что шар и корпус больше, чем у стандартного четвертьоборотного клапана с уменьшенным проходным сечением. Поэтому стоимость немного выше, и для многих приложений это не требуется. Их также называют полнопроходными шаровыми кранами.
• V-образный: Отверстие в шаре или седле клапана имеет V-образный профиль.В результате можно более точно контролировать требуемый расход, вращая шар. Путем оптимизации профиля можно приблизиться к линейной характеристике потока.

Чтобы узнать больше о том, как сделать правильный выбор для вашего приложения, прочитайте нашу техническую статью по выбору шарового крана!

Ручка шарового крана

Рукоятка соединена со штоком клапана (рис. 2 № 1) и способна поворачивать клапан из открытого или закрытого положения (90 градусов). При правильной установке клапан будет открыт, когда рукоятка будет параллельна трубе, и закрыт, когда рукоятка будет перпендикулярна трубе.Принимая во внимание направление ручки, важно визуально определить, открыт клапан или закрыт. Существуют дополнительные типы рукояток для шаровых кранов, например, запираемые ручки или маховики для шаровых кранов. Они работают, как следует из их названий. Если у вас шаровой кран большего размера или вам нужен дополнительный крутящий момент для открытия или закрытия клапана, может потребоваться удлинитель рукоятки шарового крана. Если ваша ручка сломалась, неправильно установлена ​​или вы переоборудовали автоматический шаровой кран в ручной, вы можете купить замену ручки шарового крана.

Автоматические шаровые краны

Рисунок 4: Пневматический шаровой кран (слева) и электрический шаровой кран (справа)

Вместо ручной рукоятки для включения или выключения клапана некоторые клапаны могут быть оснащены электрическим или пневматическим приводом, как показано на рис. 4. Они подсоединяются непосредственно к штоку клапана (рис. 2, номер 1) и могут это четверть оборота. Наиболее распространенное фланцевое соединение между клапаном и приводом соответствует стандарту ISO 5211. На рис. 5 показан пример верхней части ISO 5211, готовой к подключению к приводу.Используя привод, вы можете управлять шаровым краном дистанционно или через контроллер, чтобы его можно было использовать в качестве автоматического запорного устройства. Шаровой кран с пружинным приводом, также называемый подпружиненным, использует пружину для открытия/закрытия клапана в сценарии отключения питания и привод, чтобы затем удерживать его в открытом/закрытом положении. Они используются для энергосбережения или по причинам отказоустойчивости.

Рисунок 5: Шаровой кран ISO-top

Существует несколько различных способов управления приводом:

• 2-точечное управление (также называемое схемой открытия-закрытия или включения-выключения) использует один провод управления в дополнение к проводам питания.Как только на управляющий провод подается напряжение, клапан открывается электрически. Если провод управления обесточен, клапан закрывается (электрически или с помощью пружины).
• 3-точечное управление использует два провода управления: один для вращения шара против часовой стрелки, а другой для вращения шара по часовой стрелке. В зависимости от применения можно выбрать наиболее подходящий элемент управления.

Некоторые электрические приводы могут также обеспечивать управление модуляцией, которое будет устанавливать положение шарового клапана в диапазоне от 0 до 100 % открытия/закрытия. Для получения дополнительной информации об автоматической работе прочитайте нашу статью об установке шаровых кранов с электрическим приводом.

Материалы корпуса шарового крана

Наиболее распространенными материалами корпуса являются латунь, нержавеющая сталь и ПВХ (поливинилхлорид). Шар обычно изготавливается из хромированной стали, хромированной латуни, нержавеющей стали или ПВХ. Сиденья часто изготавливаются из тефлона, но также могут быть изготовлены из других синтетических материалов или металлов. Более подробную информацию по этой теме вы можете найти на странице: химическая стойкость материалов.

Латунный шаровой кран

занимает наибольшую долю рынка (рис. 6). Латунь представляет собой сплав меди и цинка и обладает хорошими механическими свойствами. Латунные клапаны используются для (питьевой) воды, газа, нефти, воздуха и многих других сред. Растворы хлоридов (например, морская вода) или деминерализованная вода могут вызвать децинкификацию. Децинкификация — это форма коррозии, при которой цинк удаляется из сплава. Это создает пористую структуру со значительно сниженной механической прочностью. Латунный корпус идеально подходит для воздушного шарового клапана.Посмотрите наши двухходовые латунные шаровые краны с ручным управлением или трехходовые латунные шаровые краны.

Рисунок 6: Латунный шаровой кран

Шаровой кран из нержавеющей стали

используется для агрессивных сред и агрессивных сред (рис. 7). Поэтому они часто используются в морской воде, плавательных бассейнах, установках осмоса, при высоких температурах и многих химикатах. Большинство нержавеющих сталей являются аустенитными. Наиболее распространены марки 304 и 316, 316 обладает наилучшей коррозионной стойкостью. 304 иногда называют 18/8 из-за 18% хрома и 8% никеля.316 имеет 18% хрома и 10% никеля (18/10). Клапаны из нержавеющей стали обычно требуют более высокого рабочего крутящего момента, чем, например, клапаны из латуни или ПВХ. Это необходимо учитывать, когда клапан из нержавеющей стали управляется электрическим или пневматическим приводом. Посмотрите наши двухходовые шаровые краны из нержавеющей стали с ручным управлением или трехходовые шаровые краны из нержавеющей стали.

Рисунок 7: Шаровой кран из нержавеющей стали

Шаровой кран из ПВХ

часто имеет более низкую цену (за исключением клапанов ISO-top) и широко используется в ирригации, водоснабжении и дренаже или в агрессивных средах (рис. 8).ПВХ означает поливинилхлорид. ПВХ устойчив к большинству растворов солей, кислот, щелочей и органических растворителей. ПВХ не пригоден для температур выше 60°С, а также не стоек к ароматическим и хлорированным углеводородам. ПВХ не такой прочный, как латунь или нержавеющая сталь, поэтому шаровые краны из ПВХ имеют более низкое номинальное давление. Более подробную статью о шаровых кранах из ПВХ можно прочитать здесь.

Рисунок 8: Шаровой кран из ПВХ

Латунь, нержавеющая сталь и шаровой кран из ПВХ

Чтобы сравнить использование шарового крана и поворотного затвора, прочитайте нашу статью о сравнении дроссельных и шаровых затворов.

Уплотнения и уплотнительные кольца

Большинство седел клапанов изготовлены из ПТФЭ (тефлона). PTFE расшифровывается как PolyTetraFluorEthylene. Этот материал обладает очень хорошей химической стойкостью и высокой температурой плавления (~327°C). Кроме того, коэффициент трения чрезвычайно низок. Небольшим недостатком ПТФЭ является то, что материал проявляет ползучесть, что со временем может привести к ухудшению герметичности. Кроме того, ПТФЭ имеет довольно высокий коэффициент теплового расширения. Решением этой проблемы является использование пружины для оказания постоянного давления на тефлоновое уплотнение, например, тарельчатой ​​пружины.Другими популярными уплотнительными материалами являются усиленный ПТФЭ и полиамид (нейлон). Чем тверже материал седла клапана, тем труднее поддерживать надлежащее уплотнение. Для некоторых применений, в которых невозможно использовать мягкие материалы, например, при очень высоких температурах, используются металлические или керамические седла клапанов.

Сертификаты

Для определенных применений желательны или необходимы разрешения. Питьевая вода и газ являются наиболее распространенными. Выбор сертифицированного шарового крана гарантирует, что продукт соответствует важным требованиям безопасности.

Питьевая вода

Эти шаровые краны подходят для систем питьевой воды и имеют одобрение WRAS, KIWA или DVGW. При использовании с резервуаром для воды они часто работают вместе с поплавковым выключателем для контроля уровня воды.

Рис. 9: Общепринятые сертификаты на шаровые краны для питьевой воды (DVGW, KIWA, WRAS)

Газ

Эти шаровые краны одобрены для газовых приборов.

Рисунок 10: Общепринятые сертификаты шаровых газовых кранов (DVGW, GASTEC, EN-331)

Часто задаваемые вопросы

Когда шаровой кран открыт?

Шаровой кран открыт, когда ручка находится на одной линии с трубой, и закрыт, когда клапан расположен перпендикулярно к трубе.Их нужно всего лишь повернуть на 90 градусов.

Что такое шаровой кран?

Шаровой кран представляет собой запорный клапан, который регулирует поток жидкости или газа с помощью вращающегося шара с отверстием. Они могут управляться ручкой или автоматизированы с помощью электрического или пневматического привода.

Как установить шаровой кран?

Вкрутите вход и выход шарового клапана в резьбовой узел. Перед установкой убедитесь, что ручка установлена ​​правильно (параллель открыта).

Могут ли шаровые краны выйти из строя?

Да, шаровой кран может выйти из строя. Распространенными типами отказов являются поврежденное уплотнение (клапан не герметичен на 100%) или мусор, попадающий в клапан (клапан не движется).

Для чего можно использовать шаровой кран?

Шаровой кран можно использовать как запорный, так и регулирующий как для жидкостей, так и для газов. В случае регулирующего клапана отверстие обычно выполнено V-образным.

Ежемесячный информационный бюллетень Tameson

• Для кого: Вы! Существующие клиенты, новые клиенты и все, кто ищет информацию о контроле жидкости.
• Почему Ежемесячный информационный бюллетень Tameson: Он четкий, без всякой чепухи и раз в месяц содержит актуальную информацию об отрасли управления жидкостями.
• Что в нем: Объявления о новых продуктах, технические статьи, видеоролики, специальные цены, отраслевая информация и многое другое, на что вам нужно подписаться, чтобы увидеть!

– обзор

Конструкция с проходным отверстием

Шаровые краны могут быть полнопроходной конструкции (FB) или RB с проходным отверстием (RB).В клапане FB (иногда называемом полнопроходным) проходной канал для внутреннего потока равен полной площади впускного порта. У клапана RB проходное сечение порта (запорного элемента) меньше, чем площадь внутреннего диаметра трубы и входного отверстия клапана. Закрывающий элемент относится к шару в шаровом клапане, который также упоминается в некоторых международных стандартах на клапаны как запорный элемент . Клапан FB позволяет использовать устройство для инжекции трубопровода (PIG) ​​в трубопроводе.Скребок разработан и спускается в трубопровод для осмотра или очистки, например от образования парафина или накипи.

Оба шаровых крана на рис. 1.12 должны быть полноразмерными, чтобы способствовать быстрому и полному сбросу жидкости в факельную линию. FB также является требованием для шаровых кранов до и после предохранительных клапанов давления (PSV), как показано на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Полнопроходной шаровой кран до и после клапана PSV.

API 6D, стандарт для трубопроводной арматуры, указывает минимальный диаметр отверстия для класса 150–600 в равной степени до 60 дюймов и отдельные столбцы минимального диаметра отверстия для классов 900, 1500 и 2500, как показано в таблице 1.1. Но в стандарте не указан минимальный диаметр отверстия для больших размеров и классов высокого давления (максимальный диаметр отверстия 20 дюймов для класса 2500 и диаметр отверстия 36 дюймов для класса 1500). Отверстия API 6D считаются полнопроходными, но на самом деле они не являются полнопроходными, что означает, что проходное сечение шаровых кранов по стандарту API 6D меньше проходного сечения трубопровода (трубопровода). Следовательно, диаметр клапана должен быть равен диаметру трубы при спуске скребка для трубопроводной арматуры API 6D. Минимальное отверстие в API 6D обычно больше, чем в ASME B16.34 стандарт для клапанов. Шаровой кран API 6D FB больших размеров, например 24″, и классов давления 150–600 имеет проходное отверстие гораздо ближе к трубе. Например, 24-дюймовый шаровой кран из дуплексного материала класса 300 имеет отверстие примерно на 2 мм меньше, чем у трубы. Однако 20-дюймовый шаровой кран класса 150 в соответствии со стандартом API 6D может иметь отверстие, которое примерно на 8 мм меньше диаметра трубы.

Таблица 1.1. Минимальный диаметр отверстия основан на API 6D.

DN (мм)	NPS (в. )	Класс давления
		PN 20-100 (класс 150-600)	PN 150 (класс 900)	PN 250 (класс 1500)	PN 420 (класс 2500)
15	½	13	13	13	13
20	¾	19	19	19	19
25	1	25	25	25	25
32	1¼	32	32	32	32
40	1 ½	38	38	38	38	38	38
9	4 9	49	49	49	42
65	2½	62	62	62	62	62	62	52
80	3	74	74	74	62
100	4	100	100	100	87
150	6	150	150	144	131
200	8	201	201	192	179
250	10	252	252	239	223
300	12	303	303	287	265
350	14	334	322	315	—
400	16	385	373	360	–
450	18	423	—	—
500	20	487	471	—	—
550	22	538	522	—	—
600	24	589	570	—	—
650	26	633	617	—	—
700	28	684	665	—	—
750	30	735	712	—	—
800	32	779	760	—	—
850	850	4	830	830	808	—	—
900	36	874	855	—	—
950	38	925	—	—	—
1000	40	976	—	—	—
1050	42	1020	—	—	—
1200	48	1166	—	—	—
1350	54	1312	—	—	—
1400	56	1360	—	—	—
1500	60	тысяча четыреста пятьдесят восемь	—	—	—

В соответствии со стандартом API 6D шаровой кран RB имеет одно уменьшение размера до 12 дюймов включительно (например,например, 12″ × 10″) и два уменьшения размера для размеров более 12″–24″ (например, 24″ × 20″), а также соглашение между покупателем и производителем для размеров более 24″. Это может привести к трем сокращениям размера для более 24 дюймов (например, 36 дюймов × 30 дюймов). Болты корпуса для клапанов FB обычно имеют больше фланцевых болтов по сравнению с клапанами RB. Шаровой кран RB имеет полный проход на концевом фланце (параметр B на рис. 1.13, правый клапан), который постепенно уменьшается (параметр B1 на рис. 1.14, правый клапан). Поэтому на чертеже общего вида шаровых кранов RB показаны оба диаметра проходного сечения.Однако проходной диаметр полнопроходного клапана постоянный (параметр Б на рис. 1.14, левый клапан).

Рис. 1.13. Чертежи полнопроходных/укороченных шаровых кранов.

Рис. 1.14. Полнопроходные шаровые краны.

Некоторым приборам, таким как венчурные расходомеры, может потребоваться некоторая длина прямой трубы до или после потока, чтобы избежать турбулентности потока и обеспечить точность измерений. На рис. 1.14 показан 18-дюймовый шаровой кран класса 150 перед элементом потока (FE), который должен иметь такое же отверстие, как и труба, чтобы избежать турбулентности потока в элементе потока.

Полнопроходной шаровой кран API 6D обычно имеет меньший диаметр проходного сечения, чем труба. Например, полнопроходные 18-дюймовые шаровые краны API 6D класса 150 из дуплексного материала 22Cr могут иметь диаметр отверстия на 10–12 мм меньше диаметра трубы. Труба из дуплекса 22Cr не имеет припуска на коррозию и имеет меньшую толщину, что делает ее отверстие больше по сравнению с клапаном, а также по сравнению с трубой из углеродистой стали. Минимальный диаметр отверстия (проходного канала) составляет 90 % внутреннего диаметра конца клапана в соответствии с ASME B16.34, что является стандартом конструкции клапана.

Внутренний диаметр трубы и клапана разный; таким образом, между фланцем корпуса клапана и присоединяемым фланцем имеется ступенька. Однако нет необходимости сужать какой-либо из фланцев соединителя клапана, в отличие от фланца, соединенного с оборудованием. Следовательно, шаровой кран должен иметь специальное отверстие, чтобы обеспечить проходное сечение, равное проходному отверстию трубы. Внутренняя поверхность шара, кольцо седла и контакт корпуса и седла могут создавать очень низкую турбулентность.Однако может потребоваться специальная прокладка с таким же внутренним диаметром, как отверстие трубы в клапане и фланцевом соединении, чтобы избежать турбулентности жидкости.

Другой пример описывает шаровой кран FB, который соединен фланцем с двухдисковым обратным клапаном без какого-либо расстояния. Для обратных клапанов с двумя пластинами обычно требуется как минимум 2D (в 2 раза больше диаметра трубы) на входе и 5D (в 5 раз больше диаметра трубы) на выходе, чтобы избежать турбулентности потока и эрозии внутри обратного клапана с двумя пластинами.Поэтому не рекомендуется соединять шаровой кран RB с обратным клапаном с двумя пластинами. При установке обратного клапана перед шаровым клапаном необходимо учитывать зазор диска с двумя пластинами, как показано на рис. 1.15. Тем не менее, установка обратного клапана, соединенного с шаром FB с выходной стороны, не представляет риска столкновения двухдискового диска, поскольку диск открывается с противоположной стороны шарового клапана.

Рис. 1.15. Полнопроходной шаровой кран в сочетании с двухстворчатым обратным клапаном.

Может потребоваться установка шаровых кранов перед насосами для увеличения полезного положительного напора на всасывании насосов. Также рекомендуется устанавливать запорные шаровые краны перед регулирующими клапанами. Хотя перед регулирующим клапаном установлен редуктор, создающий падение давления, шаровой клапан FB вместо клапана RB может быть лучшим выбором перед регулирующим клапаном, как показано на рис. 1.16. Как показано на рисунке, запорный шаровой кран после регулирующего клапана также должен быть FB.Выбор шарового крана FB позволяет избежать вскипания и двухфазного потока, который может увеличить износ, эрозию и кавитацию в регулирующем запорном клапане. Однако вместо FB можно выбрать шаровой кран RB для экономии средств.

Рис. 1.16. Полнопроходные запорные шаровые краны до и после регулирующего клапана.

В одном из проектов вместо шарового крана FB на подфакельной линии был выбран шаровой кран RB. Технологический отдел запросил два параметра Θ и B = d1/d2, чтобы определить, достаточна ли пропускная способность (значение CV) RB.Эти два параметра показаны на рис. 1.17.

Рис. 1.17. Параметры шарового крана Θ и B.

Два шаровых крана FB, соединенные последовательно, которые закрыты, могут быть выбраны для ручного сброса давления в факельной системе. Например, 2-дюймовые шаровые краны класса 1500 для ручного сброса давления должны иметь диаметр отверстия не менее 49 мм в соответствии с таблицей 1.1 стандарта API 6D. Если возникает вопрос, можно ли в качестве альтернативы выбрать клиновую задвижку, ответ отрицательный. Клиновая задвижка 2″ класса 1500 не может обеспечить полнопроходную задвижку в соответствии со стандартом API 602, который распространяется на задвижки, запорные и обратные клапаны размером 4″ и меньше в нефтяной и газовой промышленности.Минимальный проходной диаметр клиновой задвижки указанного выше размера и класса давления составляет 38 мм, что меньше проходного сечения шарового крана в соответствии с API 6D.

За исключением упомянутого выше примера шарового крана рядом с элементом расхода (счетчиком), трубопроводная арматура должна иметь специальное отверстие, равное или близкое к внутреннему диаметру трубы, из-за работы скребка. Хотя трубопроводная арматура разработана на основе API 6D, минимальные диаметры отверстия, указанные в API 6D, не обязательно подходят для очистки скребками. Диаметр клапана обычно меньше толщины трубы, особенно когда труба изготовлена ​​из дуплексного материала 22Cr.Дуплексная труба 22Cr не имеет припуска на коррозию при относительно высокой прочности, что делает толщину трубы меньше по сравнению с трубой из углеродистой стали и соединенным клапаном из дуплексного материала 22Cr. На рис. 1.18 показано испытание на проходку после изготовления и сборки шарового крана трубопровода путем пропускания инструмента, изготовленного из стержня длиной 1 м с тремя пластиковыми пластинами круглой формы на обоих концах и в середине, чтобы убедиться, что внутренний диаметр клапан подходит для запуска скребка.

Рис. 1.18. Испытание на дрейф шарового крана стояка.

Знакомство с шаровым краном — технологический трубопровод

Шаровой кран представляет собой четвертьоборотную запорную арматуру, которая регулирует поток жидкости или газа с помощью вращающегося шара с отверстием, просверленным в центре и зажатым между двумя седлами. В шаровых кранах не используется маховик, вместо этого используется рукоятка гаечного ключа для управления потоком. Поворот ключа на 90° открывает или закрывает клапан. Он открыт, когда отверстие шара совпадает с направлением потока жидкости, и закрыт, когда рукоятка клапана поворачивает его на 90 градусов.Рукоятка ровно расположена на одной линии с потоком, когда открыта, и перпендикулярна потоку, когда закрыта, что упрощает визуальную проверку состояния клапана.

отличаются длительным сроком службы и обеспечивают надежную герметизацию в течение всего срока службы, даже когда кран не используется в течение длительного времени. В результате они более популярны в качестве запорной арматуры, чем, например, задвижка или шаровой клапан. Кроме того, они более устойчивы к загрязненным средам, чем большинство других типов клапанов.Шаровые краны могут приводиться в действие вручную, электрически или пневматически.

Шаровой клапан не следует путать с шаровым обратным клапаном , типом обратного клапана, в котором используется твердый шар для предотвращения нежелательного обратного потока.

Шаровой кран в рабочем состоянии

Шаровой кран использует полый, перфорированный и поворотный шар для управления потоком через него. Шаровой клапан приводит во вращение ручку клапана с помощью трансмиссии, которая, в свою очередь, заставляет шар вращаться вокруг оси, перпендикулярной потоку.Он открыт, когда отверстие шара находится на одной линии с потоком, и закрыт, когда рукоятка клапана поворачивает его на 90 градусов.

Если шаровой кран остается частично открытым в течение длительного времени в условиях высокого перепада давления на шаре, мягкое седло будет стремиться обтекать край отверстия шара и, возможно, заблокирует шар в этом положении.

По мере того, как шар перемещается по седлам с очищающим движением, шаровые краны будут работать с жидкостями, содержащими твердые частицы во взвешенном состоянии и волокнистый материал.Однако твердые абразивные частицы могут повредить седла и поверхность шара. Длинный жесткий волокнистый материал также может представлять проблему, так как волокна имеют тенденцию наматываться на мяч.

Одним из недостатков шаровых кранов является то, что они задерживают воду в центральной полости в закрытом положении. В случае замерзания борта могут треснуть из-за расширения образовавшегося льда. Некоторые средства изоляции или нагревательной ленты в этой ситуации обычно предотвращают повреждение. В случае, если шаровой кран используется для криогенных продуктов или продуктов, которые могут расширяться внутри шара, на входной стороне клапана просверливается вентиляционное отверстие.Это называется вентилируемым шаром.

Конструкции седел для шаровых кранов

Плотный контакт между седлами шаровых кранов может быть обеспечен несколькими способами. Некоторые из наиболее часто используемых:

1. Давление жидкости прижимает плавающий шар к седлу.
2. Под действием давления жидкости плавающее седло прижимается к шару, поддерживаемому цапфой.
3. За счет установленного предварительного напряжения между сиденьями и цапфой, поддерживаемой шаровой опорой.
4. С помощью механической силы, воздействующей на шар и седло при закрывании.
5. С помощью обжимного кольца, такого как уплотнительное кольцо.

Типы шаровых кранов

в зависимости от корпуса клапана;

Узел корпуса клапана можно разделить на несколько часто используемых конструкций, подробно описанных ниже. Разница заключается в том, как собираются части клапана, и это влияет на способы обслуживания или ремонта. Работа клапанов одинакова для каждого типа корпуса.

Цельный шаровой кран или шаровой кран с одним корпусом

или шаровые краны с одним корпусом имеют прочный литой корпус, что снижает риск утечки. Это самый дешевый вариант шаровых кранов. Эти клапаны нельзя открывать для очистки или обслуживания. Эти клапаны обычно используются для приложений с низкими требованиями. Цельные шаровые краны почти всегда имеют уменьшенный диаметр, относительно недороги и, как правило, выбрасываются.

Шаровой кран из двух частей

состоят из двух частей: одна часть имеет одно торцевое соединение, корпус и вторая часть, которая вставляется в первую, удерживает обвязку на месте и включает в себя второе торцевое соединение.Их можно разобрать для очистки, обслуживания и осмотра. Клапан необходимо полностью снять с трубы, чтобы разделить две части. Шаровые краны, состоящие из двух частей, как правило, имеют слегка уменьшенный (или стандартный) проходной диаметр и могут быть одноразовыми или ремонтопригодными.

Шаровой кран из трех частей

состоит из трех частей: двух торцевых крышек и корпуса. Все три части обычно скрепляются болтовыми соединениями. Конструкция из трех частей позволяет легко снимать центральную часть клапана, содержащую шар, шток и седла, с трубопровода.Это способствует эффективной очистке от отложений, замене седел и сальниковых уплотнений, полировке мелких царапин на шаре, и все это без снятия патрубков с корпуса клапана. Преимущество этого варианта заключается в том, что клапан можно обслуживать, не снимая весь клапан с трубопровода. Эти клапаны обычно самые дорогие по сравнению с другими типами.

Шаровой кран с верхним входом

представляют собой клапаны, в которых шар собран из верхней части.Корпус с верхним входом обеспечивает доступ к шару и седлам для обслуживания без необходимости демонтажа клапана и предпочтителен для клапанов больших размеров. Не требуется снимать вентиль с трубопроводной системы. Обычно шаровые краны с верхним входом изготавливаются из литого металла. Поскольку он изготовлен из литья, потребуется дополнительное испытание неразрушающего контроля, чтобы убедиться, что в процессе литья нет дефектов. Преимущество шаровых кранов с верхним входом заключается в их конструкции, которая обеспечивает минимальное резьбовое соединение, что также минимизирует возможный путь утечки.

Шаровые краны с боковым входом

представляют собой клапаны, в которых шар собран из боковой части. Обычно он собирается из двух или трех частей корпуса. Каждая часть корпуса собирается болтом/шпилькой так же, как соединение двух частей фланцев. Обычно шаровые краны с боковым входом изготавливаются из кузнечного металла. Каждая часть тела выкована, а затем собрана вместе. Эта конструкция сведет к минимуму дефекты, возникающие при литье клапанов. Шаровые краны с боковым входом также просты в сборке, а компонент затвора также легко выравнивается.Еще одним преимуществом бокового ввода является быстрая доставка практически всеми поставщиками, а не литейный продукт, который все еще нуждается в дополнительном тестировании.

Шаровые краны со сварным корпусом

представляют собой клапаны, которые собраны в полностью сварную конструкцию, так что нет путей утечки через болтовое соединение и т. д. Невозможно выполнять техническое обслуживание клапана в полевых условиях. Эти шаровые краны со сварным корпусом обычно используются в подземных или заглубленных установках, где не требуется техническое обслуживание, например, при транспортировке газа, подводном применении и т. Д.

Все процессы сварки кузова должны соответствовать конструкционным материалам и должны быть квалифицированы и выполняться в соответствии с применимыми стандартами. Неразрушающие испытания (NDTS) также должны проводиться на кольцевых сварных швах кузова

Типы шаровых кранов на основе конструкции шара

Клапан с плавающим шаром

В шаровом кране с плавающим шаром шар подвешен в среде и удерживается на месте двумя уплотнительными кольцами. Шар поддерживается седлами клапанов и может свободно перемещаться в боковом направлении.Давление жидкости, действующее на шар, вдавливает его в седла, обеспечивая плотное прилегание. Большинство шаровых кранов имеют плавающий шар.

Шаровые краны с плавающим шаром широко используются в условиях среднего и низкого давления. Под действием среднего давления сферический шар может производить определенное смещение и плотно прижиматься к уплотняющей поверхности на выходе, обеспечивая герметизацию выхода. Шаровой кран с плавающим шаром имеет простую конструкцию и хорошее уплотнение, но вся нагрузка протекающей жидкости, поддерживаемая шаром, передается на выходное уплотнительное кольцо.Поэтому необходимо учитывать, может ли материал уплотнительного кольца выдержать рабочую нагрузку протекающей жидкости.

Плавающий шар не используется при высоком давлении и больших размерах по двум причинам. Во-первых, большое усилие шара на седла может деформировать седла и повлиять на характеристики уплотнения клапана при низком давлении. Во-вторых, та же самая сила затрудняет работу клапана, поэтому требуется высокий крутящий момент для преодоления усилия посадки при высоких перепадах давления.

Шаровой кран с цапфой

В шаровом кране с цапфой шар вращается в фиксированном положении. Мяч не может двигаться в боковом направлении, потому что он удерживается на месте стержнем сверху и снизу мяча. Клапан создает уплотнение либо за счет давления жидкости, прижимающего кольцо плавающего седла к шару, либо за счет предварительного напряжения седла и шара. Цапфа поглощает давление потока, поэтому контакт между шаром и седлом не подвергается чрезмерному напряжению, а рабочий крутящий момент может оставаться в целом ниже, что делает его более легким в эксплуатации, чем клапан с плавающим шаром.Шаровые краны большого диаметра и с высоким рабочим давлением часто имеют конструкцию с цапфовым шаром.

Орбитальный шаровой кран

Орбитальный шаровой кран использует вращательное движение и кулачковый механизм для создания уплотнения. Для работы требуется несколько оборотов маховика. Когда клапан находится в открытом положении, вращение маховика по часовой стрелке заставляет шар вращаться по часовой стрелке до тех пор, пока порт через шар не станет перпендикулярным потоку потока. Шар удерживается штоком от седла во избежание истирания.Последние несколько оборотов маховика заставляют поверхность кулачка на штоке соприкасаться с соответствующей поверхностью в шаре, чтобы прижать шар к седлу для плотного уплотнения. Это действие делает орбитальный клапан более простым в эксплуатации, чем шаровые краны других типов, и подходит для работы с умеренно абразивными средами. Орбитальные шаровые краны популярны в больших размерах, где требуются силовые приводы, которые дешевле, чем привод для обычного шарового крана на четверть оборота.

в зависимости от диаметра проходного сечения;

Полнопроходной или полнопроходной шаровой кран

Полнопроходные клапаны имеют такой же диаметр проходного сечения, что и труба.Преимущество заключается в отсутствии дополнительных потерь на трение и в том, что система механически легче очищается (скребковая чистка). Преимущество очистки и осмотра без разборки и полной потери производительности нельзя недооценивать в больших системах. Недостатком является то, что шар и корпус больше, чем у стандартного шарового крана с уменьшенным проходным сечением. Поэтому стоимость немного выше, и для многих приложений это не требуется.

Полнопроходные шаровые краны используются там, где важно их низкое сопротивление потоку, например, на всасывающих трубах насоса, где падение давления может повлиять на производительность насоса.Они также используются в потоках, содержащих смешанные жидкости и твердые вещества, где ограничения потока могут привести к расслоению материалов, вызывая отложения и, таким образом, уменьшая поток в трубах.

Шаровой кран с уменьшенным проходом или с уменьшенным проходным сечением

Большинство шаровых кранов имеют уменьшенный диаметр проходного сечения в форме Вентури, который обычно на один размер трубы меньше номинального размера клапана. В результате шаровой кран вносит в систему потери на трение. Эти потери по-прежнему относительно малы по сравнению с клапанами других типов. Цельные шаровые краны почти всегда имеют уменьшенный проходной диаметр.

Шаровые краны с уменьшенным проходом используются там, где перепад давления, турбулентность потока и характеристики материала не имеют значения. Они также имеют преимущества меньшего размера и более низкой стоимости. Если нет строгих требований к скорости потока, вы можете выбрать уменьшенный порт, так как цена более экономична, а вес относительно немного ниже.

Шаровой клапан с V-образным отверстием

В шаровом клапане с V-образным отверстием отверстие в шаре или седле клапана имеет V-образный профиль.В результате можно более точно контролировать требуемый расход, вращая шар. Путем оптимизации профиля можно приблизиться к линейной характеристике потока. Когда клапан находится в закрытом положении и начинается открытие, маленький конец «V» открывается первым, обеспечивая стабильное управление потоком на этом этапе. Этот тип конструкции требует, как правило, более прочной конструкции из-за более высоких скоростей жидкости, которые могут повредить стандартный клапан. При правильной обработке это превосходные регулирующие клапаны, обеспечивающие превосходную герметичность.

Еще несколько типов шаровых кранов;

Шаровой кран для наполнения полости

имеют специальную конструкцию седла, которая заполняет зазор вокруг шара, устраняя возможность накопления загрязнения с течением времени, предлагая отличные характеристики в фармацевтических, пищевых продуктах и ​​напитках, микро-пивоварении, технологических газах и других санитарных системах. Обычные шаровые краны допускают попадание жидкой среды и мусора во внутреннюю полость корпуса, которую практически невозможно очистить и которая может привести к повреждению поверхности седла и даже к блокировке работы клапана.Это особенно частая и серьезная проблема при обработке продуктов, начиная от реакционноспособных мономеров, таких как стирол и бутадиен, и заканчивая крахмалами и суспензиями, которые имеют тенденцию полимеризоваться или ферментироваться в полостях внутри клапанов.

Вентилируемый шаровой кран

выглядят почти так же, как стандартные шаровые краны, когда дело доходит до их конструкции. Основное отличие состоит в том, что выходное отверстие выходит в окружающую среду в закрытом положении. Это достигается за счет небольшого отверстия, просверленного в шаре и в корпусе клапана.Когда клапан закрывается, отверстия совмещаются с выпускным портом и сбрасывают давление. Это особенно полезно в системах сжатого воздуха, где сброс давления обеспечивает более безопасную рабочую среду.

В случае криогенной обработки стандартные шаровые краны могут вызвать утечку, отказ клапана или даже взрыв из-за внутреннего давления, возникающего в результате естественного процесса, при котором криогенный процесс нагревается, превращается в газ и расширяется внутри клапана сам. Вентилируемый шаровой кран устраняет это нежелательное давление внутри клапана, сбрасывая давление через «вентиляционное отверстие» на шаре.

Многопортовый шаровой кран

могут использоваться для смешивания и отвода. Шаровые краны не предназначены для дозирования. Многоходовой шаровой кран может направлять полный поток от входа к одному из двух или более выходных соединений. И наоборот, клапан может принимать поток от двух или более входов и направлять их к одному выходу.

имеют различные конфигурации: трехходовые, четырехходовые или пятиходовые. В многоходовых шаровых кранах также доступны различные торцевые соединения, в том числе резьбовые, приварные враструб, фланцевые, приварные встык и трехзажимные.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Шаровой кран обеспечивает надежную герметизацию даже в случае грязной среды.
• Конструкция шарового крана проста, вес и объем относительно малы, его легко разобрать и отремонтировать.
• Поскольку шток шарового клапана вращается только без осевого перемещения, сальниковое уплотнение штока клапана не может быть легко сломано.
• Полностью открытый шаровой кран создает небольшую турбулентность или сопротивление потоку жидкости.
• Шаровой кран работает просто и быстро, так как его нужно повернуть всего на 90° от полного открытия до полного закрытия. Такое быстрое открытие и закрытие шарового крана может быть важным в некоторых установках, где требуется быстрая изоляция секций трубы в случае аварии.
• Шаровые краны считаются клапанами с высоким возвратом, имеют низкий перепад давления и относительно высокую пропускную способность.

Недостатки

• Шаровой кран может быть только полностью открытым или полностью закрытым и не может использоваться для дросселирования.Это связано с относительно ограниченной точностью контроля скорости потока.
• Не подходит для работы с навозной жижей из-за полостей вокруг шара и седел. Шлам имеет тенденцию затвердевать или забиваться внутри полостей, значительно увеличивая рабочий крутящий момент клапана и в некоторых случаях приводя клапан в нерабочее состояние.
• Поскольку шаровые краны открываются и закрываются очень быстро, шаровые краны могут вызвать гидравлический удар или удары по давлению.
• Полый шар может задерживать жидкость в закрытом положении и может вызвать проблемы, если корпус клапана не вентилируется.
• Абразивные твердые частицы, взвешенные в потоке жидкости, могут повредить седла и поверхность шара, поскольку шар движется по седлам с очищающим движением.
• Может быть трудно чистить (за исключением конструкции с верхним входом).

База технических знаний для всех специалистов по технологическим трубопроводам во всем мире…

Основы шарового крана — инженерное мышление

Что такое шаровой кран?

Шаровой кран представляет собой запорный клапан на четверть оборота, который регулирует поток жидкости с помощью вращающегося шара.Сферический вращающийся шар состоит из прямого отверстия, проходящего через него. Труба находится в открытом положении, когда отверстие выровнено в том же направлении, что и поток, позволяя жидкости проходить через нее. Когда отверстие поворачивается на 90 градусов от пути потока, клапан закрывается, и поток блокируется. Шаровые краны используются в жилых и коммерческих помещениях благодаря своим надежным герметизирующим свойствам и длительному сроку службы. На изображении ниже показан пример шарового крана в разрезе.

Компоненты шарового крана

Шаровой кран состоит из следующих основных комплектующие:

1. Шток клапана: Шток клапана представляет собой вращающийся вал, соединяющий внутренний шар с внешним рычагом, который при повороте вращает шар.
2. Уплотнительное кольцо: Уплотнительное кольцо используется для создания уплотнения между штоком и корпусом клапана. NBR (нитриловый каучук) является наиболее часто используемым материалом для уплотнительного кольца.
3. Корпус клапана: Корпус клапана защищает внутренние компоненты и имеет точки подключения на входе/выходе. Латунь, нержавеющая сталь и ПВХ являются наиболее часто используемыми материалами корпуса. Корпус клапана может быть цельным, состоящим из двух или трех частей.
   • Цельный : Это самый недорогой вариант клапана.В цельной конструкции две части, окружающие шар, соединены запрессовкой и сваркой, поэтому их нельзя открывать для обслуживания. Таким образом, они используются в менее требовательных приложениях.
   • Двухкомпонентный : Детали двухкомпонентных клапанов имеют резьбовые соединения. Таким образом, они могут быть разобраны для технического обслуживания. Но клапан необходимо полностью снять с трубы, чтобы отделить части для обслуживания и ремонта.
   • Трехкомпонентный : Детали трехсекционного клапана обычно скрепляются болтовым соединением.Клапан не требуется полностью снимать с трубы для технического обслуживания. Это самый дорогой вариант конструкции клапана, но он предлагает лучшее решение для гигиенических применений.
4. Вращающийся шар: Сферический вращающийся шар с отверстием позволяет или блокирует прохождение среды через трубу. Обычно они изготавливаются из нержавеющей стали, ПВХ, хромированной стали или хромированной латуни. Конструкция шара классифицируется как плавающая или цапфовая в зависимости от их конструкции и поддержки.
   • Конструкция шара и опора:
   • Конструкция с плавающим шаром : Седла клапанов обеспечивают поддержку шара для работы в различных температурных условиях. Это наиболее часто используемая конструкция мяча.
   • Конструкция с цапфовым шаром : Шар поддерживается снизу и сверху для снижения нагрузки на седла клапанов. Эта конструкция используется в высококачественных клапанах для обеспечения надежного уплотнения как при высоком, так и при низком давлении.
   • Конструкция отверстия:
   • Уменьшенное отверстие : Размер отверстия этих клапанов меньше, чем диаметр впускных/выпускных соединений.Таким образом, в системе возникают потери на трение. Однако потери все еще малы по сравнению с другими клапанами. В большинстве шаровых кранов используется конструкция с уменьшенным проходным сечением.
   • Полнопроходной : Размер проходного сечения этих клапанов такой же, как и диаметр трубы. Таким образом, отсутствуют дополнительные потери на трение, а также их легко чистить. Однако из-за большего диаметра стоимость немного выше и не требуется для большинства применений, для которых достаточно стандартного уменьшенного отверстия.
   • V-образное отверстие : Отверстие в этих клапанах имеет V-образный профиль.Таким образом, точная скорость потока может быть достигнута путем вращения шара. Линейный поток может быть достигнут за счет оптимизации профиля V-образного отверстия.
5. Седла клапанов: действуют как уплотнение между шаром и корпусом клапана. Наиболее часто используемым материалом для сидений является тефлон, но также могут использоваться другие синтетические материалы или металлы.

Как работает шаровой кран?

Как упоминалось ранее, шаровой кран состоит из вращающегося шара с отверстием. Шар крепится к стержню соединен с рычагом. Клапан можно открывать и закрывать поворотом рычага в клапане с ручным управлением (это также можно сделать с помощью электрического или пневматического привод). Чтобы поток проходил, отверстие должно быть выровнено по ходу потока. жидкость. Чтобы заблокировать поток, шар можно повернуть перпендикулярно потоку. дорожка.

Шаровой кран может иметь 2, 3 или даже 4 порта. Большинство шаровых кранов являются двухходовыми и управляются вручную с помощью рычага. В открытом положении рычаг находится на одной линии с трубой.В закрытом положении рычаг перпендикулярен трубе. В шаровых кранах с ручным управлением может возникнуть риск гидравлического удара из-за быстротекущей среды и быстрого закрытия клапана. 3-ходовые клапаны имеют Г-образную или Т-образную форму отверстия, как показано на рис. 3. Такая схема помогает выполнять различные функции контура, такие как распределение или смешивание потоков.

Шаровой кран очень универсален и может использоваться в широком диапазоне промышленных применений. Они могут выдерживать высокие температуры и давление, предлагая длительный срок службы при сравнительно более низкой стоимости, чем другие клапаны. Однако шаровые краны обычно не используются в качестве регулирующих клапанов из-за менее точного управления потоком. Их можно использовать в приложениях, не требующих высокой точности управления потоком.

Способы приведения в действие

Шаровые краны могут приводиться в действие вручную, электрически или пневматически. Электрический шаровой кран использует электродвигатель, который используется для вращения шара для открытия и закрытия клапана.Его редукторный механизм снижает скорость открывания и закрывания, тем самым снижая риск гидравлического удара.

В пневматическом шаровом кране используется пневматический привод, который создает крутящий момент для поворота клапана за счет давления сжатого воздуха. Пневматические приводы обычно используются с клапанами большего размера для лучшей работы и экономической эффективности.

Особенности конструкции

доступны в широком разнообразии конструкций, материалов, требований к температуре и давлению.Таким образом, при выборе шарового крана для вашего применения следует тщательно продумать.

• Порт: определите, требует ли природа вашего приложения двусторонних или более портов.
• Способ приведения в действие: В зависимости от эффективности и дистанционного управления, необходимых для применения, шаровой кран может приводиться в действие вручную, электрически или пневматически.
• Размер отверстия: определите требуемый диаметр для вашего потока. Наиболее распространенные шаровые краны имеют конструкцию с уменьшенным проходным сечением, но конструкция шаровой цапфы поддерживает клапаны большого диаметра (> 100 мм).
• Материалы: Материал клапана зависит от типа используемой среды. Латунь можно использовать с питьевой водой, газом, маслом и воздухом. Нержавеющая сталь может использоваться, если среда коррозионно-активна. Клапан из ПВХ можно использовать с кислотами, основаниями, солями и органическими растворителями.
• Давление: Убедитесь, что клапан выдерживает максимальное давление, необходимое для вашего применения. Высокопроизводительный шаровой кран, разработанный специально для промышленных целей, может выдерживать давление до 1000 бар.
• Температура: Убедитесь, что используемый клапан выдерживает максимальную температуру, необходимую для вашего применения. Шаровой кран специальной конструкции может поддерживать температуру до 400°C.

Зачем использовать шаровой кран?

Шаровой кран известен своей долговечностью, простотой и отличными уплотняющими свойствами. Они обеспечивают превосходную герметичность даже после многих лет службы. Это делает шаровой кран отличным выбором в качестве запорной арматуры. Они также обеспечивают лучшую устойчивость к загрязненным средам, чем другие клапаны.Шаровые краны обычно не используются в качестве регулирующих клапанов из-за менее точного управления потоком. Однако они экономичны и могут использоваться в приложениях, не требующих точного управления потоком.

Приложения

Шаровые краны обычно используются в питьевой применение воды и газа.

• Вода : Шаровые краны используются в системах водоснабжения для подачи и контроль давления. Для применения с питьевой водой клапан должен быть WRAS, KIWA. или одобрено DVGW.

Газ : Эти шаровые краны также используются для работы с газами. Они используются с природными газами, сжиженными нефтяными газами, промышленными газами и воздухом в промышленных и бытовых целях.

Где купить шаровые краны?

Tameson является вашим онлайн-специалистом по контролю жидкости и имеет в наличии ручные, электрические и пневматические шаровые краны, которые можно заказать через наш интернет-магазин для быстрой доставки по всему миру.Просмотрите наш веб-сайт и, если у вас есть какие-либо вопросы, свяжитесь со специалистом Tameson уже сегодня!

Автор статьи

Чарльз Колстад

Менеджер по маркетингу, Тамесон

ВЕБ-САЙТ

Чарльз — менеджер по маркетингу Tameson, интернет-магазина, специализирующегося на продуктах для контроля жидкости. Он получил степень инженера-механика в Университете Сент-Томас, Миннесота, США, и с ним можно связаться по телефону [email protected]

Как работает шаровой кран?

являются одним из видов клапанов, наиболее широко используемых в различных отраслях промышленности. Спрос на шаровые краны продолжает расти. Задумывались ли вы когда-нибудь, как шаровые краны влияют на ваши приложения? В этой статье вы узнаете об общих компонентах шарового крана и их функциях. Более того, мы покажем вам, как работает шаровой кран, чтобы помочь вам лучше понять его, прежде чем он будет использоваться в ваших приложениях.

Что такое шаровой кран?

Как следует из названия, шаровой кран имеет шарообразный диск, который действует как барьер, когда клапан закрыт.Компании-производители шаровых кранов часто проектируют шаровые краны как четвертьоборотные, но они также могут быть поворотными, когда они контролируют или отклоняют поток среды.

Шаровые краны часто используются там, где требуется герметичное уплотнение. Известно, что у них низкие перепады давления. Благодаря повороту на 90 градусов им легко управлять, даже если среда имеет большой объем, давление или температуру. Они достаточно экономичны из-за длительного срока службы.

Шаровые краны идеально подходят для газов или жидкостей с небольшими частицами. Эти клапаны плохо работают с шламами, так как последние легко повреждают мягкие эластомерные седла. Несмотря на то, что они обладают дросселирующей способностью, шаровые краны как таковые не используются, потому что трение от дросселирования также может легко повредить седла.

Детали шарового крана

Существует множество вариантов шаровых кранов, например, трехходовой шаровой кран и шаровые краны из различных материалов. Фактически, рабочий механизм трехходового шарового крана также отличается от обычного шарового крана. Существует множество способов классификации клапанов.Как бы то ни было, есть семь компонентов клапана, общих для всех клапанов.

Корпус

Корпус представляет собой каркас всего шарового крана. Он действует как барьер для нагрузки давления от среды, поэтому давление не передается на трубы. Он удерживает все компоненты вместе. Корпус соединяется с трубопроводом резьбовыми, болтовыми или сварными соединениями. Шаровые краны можно классифицировать по типу корпуса, чаще литого или кованого.

                                                            Источник: http://valve-tech.blogspot.com/

Шток

Открытие или закрытие клапана обеспечивается штоком. Это также то, что соединяет шаровой диск с рычагом, ручкой или приводом. Шток — это тот, который вращает шаровой диск, чтобы открыть или закрыть его.

Уплотнение

Это прокладка, которая помогает герметизировать крышку и шток. Многие проблемы возникают в этой области, поэтому важна правильная установка. Слишком свободно, происходит утечка. Слишком туго, движение штока ограничено.

Крышка

Крышка закрывает отверстие клапана.Это действует как вторичный барьер для давления. Крышка — это то, что скрепляет все внутренние компоненты после того, как они вставлены внутрь корпуса клапана. Крышка, часто изготавливаемая из того же материала, что и корпус клапана, может быть кованой или литой.

Шар

Диск шарового крана. Будучи третьей по важности границей давления, давление среды действует на диск, когда он находится в закрытом положении. Шаровые диски часто изготавливаются из кованой стали или любого прочного материала.Шаровой диск может быть либо подвешен, как в случае с плавающим шаровым краном, либо может быть установлен, как у шарового крана на цапфе.

Седло

Иногда его называют уплотнительными кольцами, на которые опирается шаровой диск. В зависимости от конструкции шарового диска седло либо крепится к шару, либо нет.

Привод

Приводы представляют собой устройства, создающие вращение, необходимое шаровому крану для открытия диска. Часто они имеют источник питания. Некоторыми приводами можно управлять дистанционно, поэтому клапаны продолжают работать, даже если они расположены в удаленных или труднодоступных местах.

 Приводы могут поставляться в качестве маховиков для шаровых кранов с ручным управлением. Некоторые другие типы приводов включают электромагнитные, пневматические, гидравлические и зубчатые.

Как работает шаровой кран?

В общем, так работает механизм шарового крана. Независимо от того, управляется ли он вручную или приводом, некоторая сила перемещает рычаг или рукоятку на четверть оборота, чтобы открыть клапан. Эта сила передается на шток, перемещая диск для открытия.

Шаровой диск вращается и его вогнутая сторона обращена к потоку среды. В этот момент рычаг находится в перпендикулярном положении, а отверстие параллельно потоку среды. Рядом с соединением штока и крышки имеется упор рукоятки, допускающий поворот только на четверть оборота.

Чтобы закрыть клапан, рычаг перемещается назад на четверть оборота. Шток перемещается, поворачивая шаровой диск в противоположном направлении, блокируя поток среды. Рычаг находится в параллельном положении, а порт перпендикулярен.

Однако обратите внимание, что существует три типа движения шарового диска. Каждый из них имеет различные рабочие операции.

Шаровой кран с плавающим шаром подвешен на штоке. В нижней части шара нет опоры, поэтому шаровой диск частично зависит от внутреннего давления для герметичных шаровых кранов.

Когда клапан закрывается, линейное давление среды вверх по потоку толкает шар к чашеобразному седлу, расположенному ниже по потоку. Это обеспечивает положительную герметичность клапана, увеличивая его коэффициент уплотнения.Седло конструкции с плавающим шаровым клапаном, расположенное ниже по потоку, несет нагрузку внутреннего давления, когда клапан закрыт.

Другим типом конструкции шарового диска является шаровой кран с креплением на цапфе. Он имеет набор цапф в нижней части шарового диска, что делает шаровой диск неподвижным. Эти цапфы также поглощают силу нагрузки от давления, когда клапан закрывается, что снижает трение между шаровым диском и седлом. Герметизирующее давление выполняется как в портах выше по потоку, так и в портах ниже по потоку.

Когда клапан закрывается, подпружиненные седла перемещаются против шара, который вращается только вокруг своей оси. Эти пружины плотно прижимают седло к шару. Типы шаров, устанавливаемых на цапфах, подходят для применений, в которых не требуется высокое давление для перемещения шара к седлу, расположенному ниже по потоку.

Наконец, в шаровом кране с выдвижным штоком используется поворотно-откидной механизм. Шаровой диск прижимается к седлу, когда клапан закрывается. Когда он открывается, диск наклоняется, чтобы снять себя с места и обеспечить поток носителя.

Для чего используется шаровой кран?

# масло

# производство хлора

# Cryogician

# Cryogicate

# Охлаждающая вода и кормовая водная система

# Shream

# Ship Systems

# система фильтрации воды

вывод

Понимание того, как работает шаровой кран, означает, что вы можете принимать обоснованные решения о том, подходят ли эти клапаны для ваших нужд. Если вам нужно больше узнать о шаровых кранах, свяжитесь с XHVAL.Или вы также можете найти крупных производителей в этом полном руководстве производителей клапанов в Китае.

Принцип работы: шаровые краны

Различия в движении мяча

Шаровые краны с креплением на цапфе имеют дополнительное механическое крепление сверху и снизу на шаре. Такая конструкция делает их подходящими для операций с большим проходным сечением и более высоким давлением, а также снижает крутящий момент клапана, поскольку шар поддерживается в двух местах.Шток, установленный на цапфе, поглощает тягу от давления в трубопроводе, предотвращая избыточное трение между шаром и седлами; поэтому при полном номинальном рабочем давлении рабочий крутящий момент остается низким.

Полностью сварные шаровые краны CAMERON серии T30 монтируются на цапфе. Эти шаровые краны обеспечивают максимальную прочность и устойчивость к давлению и нагрузкам в трубопроводе. Кроме того, в их компактной сферической конструкции отсутствуют фланцы корпуса, что уменьшает общий размер и пути утечки.

Плавающие шаровые краны крепятся только к штоку и не удерживаются на месте цапфой. Это иногда приводит к тому, что шар немного плавает вниз по потоку, что затем заставляет шар прижиматься к седлу, создавая надежное уплотнение.

Шаровые краны с выдвижным штоком имеют поворотно-откидной механизм, исключающий истирание уплотнения — одну из основных причин отказа клапана. Когда клапан закрыт, сердечник прижимается к седлу, обеспечивая надежное отсечение. Когда клапан открыт, сердечник отклоняется от уплотнения, и поток равномерно обтекает поверхность сердечника.

ORBIT используют этот принцип работы, обеспечивая быструю работу с низким крутящим моментом и долгосрочную надежную работу.Они также устраняют локальный высокоскоростной поток, который может привести к неравномерному износу седла в обычных шаровых, запорных и пробковых кранах.

Различия отверстий

Полнопроходные (полнопроходные) шаровые краны имеют внутренний диаметр отверстия (ID), приблизительно равный внутреннему диаметру трубопровода, что снижает трение и потери давления на клапане и устраняет ограничения потока. Этот тип скважины идеален, когда может потребоваться очистка скребками.

Шаровые краны с уменьшенным отверстием (уменьшенным проходным сечением) имеют отверстия, которые на один или два номинальных размера меньше, что обеспечивает более узкий путь потока, что обычно приводит к более высоким потерям энергии.Шаровые краны TK, устанавливаемые на цапфах, доступны с полнопроходным и уменьшенным проходами и отличаются прочной конструкцией, превосходным уплотнением и накладками из нержавеющей стали. Они широко используются в самых тяжелых условиях эксплуатации в нефтяной и газовой промышленности.

Шаровые краны с V-образным отверстием имеют V-образный шар или седло. Также известные как регулирующие клапаны, они регулируют скорость потока, когда это необходимо.

Схемы потоков трехходового шарового крана

Опубликовано: 6 сентября 2018 г.
Последнее обновление: 30 декабря 2021 г.

Проток через трехходовые шаровые краны

Двухходовые и трехходовые шаровые краны являются наиболее распространенными типами шаровых кранов.Трехходовые шаровые краны особенно полезны, поскольку их можно настроить таким образом, чтобы упростить управление потоком газа и жидкости. Например, их можно использовать для перенаправления потока нефти из одного резервуара в другой.

Наши онлайн-каталоги и каталоги клапанов в формате PDF обеспечивают доступ к большому разнообразию миниатюрных клапанов, типов соединений, материалов и размеров.

Трехходовые шаровые краны банка

• Отключение или перекрытие потока
• Переключение потока между двумя разными источниками
• Объединить поток из двух разных источников
• Альтернативный поток между двумя разными пунктами назначения
• Перенаправление потока из одного источника в другой пункт назначения
• Разделить поток, поступающий из одного источника, между двумя исходящими пунктами назначения

В этом посте основное внимание уделяется основным конструктивным различиям между L-образным (L-образным) и Т-образным (T-образным) потоком в трехходовых шаровых кранах. Я также опишу некоторые способы использования положения рукоятки в сочетании с диапазоном поворота рукоятки для управления потоком через типичные конструкции трехходовых шаровых кранов.

В дополнение к электронной книге в формате PDF, содержащей эту статью, ISM также предлагает новый связанный справочный ресурс. Это наша схема трехходового шарового крана .

Типичный трехходовой шаровой кран с рукояткой, вращающейся параллельно плоскости портов клапана, вид спереди. Их также называют клапанами горизонтального типа, горизонтальной версии, горизонтального прохода и боковой версии.

Вид спереди трехходового шарового крана другого распространенного типа. Он имеет ручку, которая поворачивается под прямым углом к ​​плоскости портов клапана. Их также называют вертикальной версией, вертикальным типом, вертикальным отверстием, вертикальными и вертикальными тройниками.

Чем трехходовой шаровой кран отличается от двухходового шарового крана?

Двухходовые шаровые краны широко используются в качестве запорной арматуры для газов или жидкостей (сред), движущихся по закрытым системам труб или трубопроводов. Это связано с их простотой и надежностью. Двухходовые клапаны имеют два порта или отверстия, через которые к клапану подсоединяется трубка или трубка. Шар в двухходовых шаровых кранах имеет единственное прямое отверстие, через которое жидкость или газ (среда) проходит через клапан.

Не уверены, подходит ли трехходовой шаровой кран для вашей области применения? Получите несколько советов и идей по  по выбору миниатюрных шаровых кранов.   

Поток через шаровой кран со стандартным портом несколько ограничен, поскольку проходное отверстие шара внутри клапана меньше диаметра труб, подсоединенных к портам клапана.Одним из вариантов уменьшения или устранения сопротивления потоку через шаровой кран является использование полнопроходного шарового крана.

Узнайте больше о полнопроходных шаровых кранах , , и шаровых кранах со стандартным проходом , , . В этом сообщении блога описываются различия между полнопроходными или полнопроходными шаровыми кранами и стандартными проходными клапанами. Он также включает список часто задаваемых вопросов, описывающих некоторые основы проектирования шаровых кранов.

Мы подняли подпружиненные обратные клапаны на совершенно новый уровень.Смешивайте и подбирайте дюймовые и метрические соединения. Посмотреть видео.

Трехходовые шаровые краны имеют три порта или патрубка для трубы. Как правило, трехходовые клапаны могут решать более сложные задачи управления потоком, чем двухходовые клапаны. Это делает их полезными для многих типов технологических приложений.

Например, один тип трехходового шарового крана можно использовать для смешивания очищенной воды из одного источника с концентратом сока из другого источника.Немного другая конструкция трехходового клапана может перенаправлять поток топлива из одного бака в другой, но при этом иметь возможность полностью перекрыть поток топлива, если это необходимо.

При выборе правильного трехходового шарового крана важно понимать основные варианты конструкции трехходового крана и планировать, как будут использоваться клапаны. Во-первых, некоторые основы.
 

Что такое трехходовой шаровой кран?

Трех-, четырех- и пятиходовые шаровые краны называются многоходовыми кранами.Трехходовой шаровой кран является наиболее распространенным многоходовым шаровым краном. Трехходовой шаровой кран имеет три порта или отверстия, которые соединены с трубопроводом или трубкой для прохождения потока газа или жидкости (среды). Эти порты обычно описываются как один впускной и два выпускных порта или один выпускной и два впускных порта в зависимости от направления потока через клапан.

популярны, потому что они представляют собой экономичный и простой способ обеспечения как перекрытия, так и управления направлением потока в одном корпусе клапана.

Шаровой кран. Узнайте о плавающих шаровых кранах и шаровых кранах с креплением на цапфе в HardHat Engineer. конструкция трехходового шарового крана.

Управление потоком через трехходовой клапан осуществляется с помощью комбинации настройки трубопровода, поворота рукоятки шара клапана и пути потока через шар клапана (отверстие шара или отверстия).

Используя правильный тип клапана и настройку, поток можно контролировать способами, которые удовлетворяют одному или нескольким различным технологическим требованиям, таким как

• Полностью перекрыть поток
• Смешанный поток из двух разных источников
• Перенаправление потока из одного пункта назначения в другой
• Разделить поток из одного источника между двумя разными пунктами назначения
• Поочередно блокировать поток в одном направлении, позволяя потоку продолжаться в другом

Существует одно простое, но ключевое внутреннее конструктивное отличие, которое определяет возможности трехходового шарового крана.Это важное конструктивное отличие заключается в схеме потока или форме порта через шар внутри клапана. Большинство трехходовых шаровых кранов имеют шары клапанов со схемами потока в форме заглавной буквы L (L-образный поток, L-образный поток, L-образный порт, два направления) или заглавной буквы T (T-образный поток, T-образный поток, T). -порт, три направления).

Я опишу основы трехходовых шаровых кранов как с L-образным, так и с Т-образным потоком, но сначала я опишу шаровые краны с L-образным потоком. Четкое понимание L-образного потока значительно облегчает понимание T-образного потока.

Шаровые краны L-образной формы имеют протоки в форме заглавной буквы L

Типичный шаровой клапан L-образной формы

Обратите внимание, что паз штока для поворота шарового клапана находится сверху. Это означает, что шар изготовлен для трехходового клапана горизонтального типа. Если бы он предназначался для клапана вертикального типа, прорезь штока располагалась бы напротив одного из отверстий (отверстий на пути потока шара).