Запорная арматура является неотъемлемой частью любой водопроводной и отопительной системы, основной способ перекрывания потока рабочей среды — использование различного типа кранов. Многие сантехники при монтаже магистралей для транспортировки воды и теплоносителя к приборам, а также пользователи при самостоятельном подключении различных водопотребляющих устройств, часто используют для запирания канала кран шаровый 1 2 дюйма (1/2″, пол дюйма).
При покупке следует знать, какой кран оптимально подойдет для тех или иных условий эксплуатации, для этого рассматривают его технические и физические характеристики. Немаловажную роль в выборе играет и бренд производителя сантехнической арматуры, а учитывая, что на рынке реализуется большое число подделок, важно отличать оригинальные изделия от некачественных аналогов.
Рис. 1 Примеры эксплуатации шаровых кранов в отопительной системе
Что такое шаровый кран и принцип его работы
Шаровым краном называют разновидность запирающей проходной канал трубопроводов арматуры, исполнительным элементом которой является заслонка сферической (шарообразной) формы. Внутри полого шара размещается сквозное отверстие, которое в открытом положении совпадает с проходным каналом крана или закрывает его при повороте ручки на четверть оборота (90 градусов).
Так как внутренний шар и седло, в котором он вращается, выполнены из жестких металлов, их поверхности при контакте технологически не могут обеспечить приемлемую степень герметичности, поэтому в местах соприкосновения устанавливают эластичные шайбы из различного вида полимеров.
Шаровые краны появились более 100 лет назад, однако в то время из-за отсутствия надежных и долговечных уплотнителей имели относительно невысокий срок службы и требовали частой замены прокладок. С появлением фторопластов и прочих современных синтетических материалов (EPDM, Viton) долговечность и надежность кранов значительно возросли.
Рис. 2 Запорные вентили в обвязке насосного оборудования
Область применения в быту
Шаровые краны, пожалуй, единственный вид арматуры, которым в быту перекрывают проходные каналы трубопроводов, их широко используют:
Рис. 3 Кран шаровый 1/2 марки TIM конструкция
Конструктивное устройство
Любой шаровый кран состоит из следующих элементов:
Корпус. Обычно выполнен из латуни, реже нержавейки (бронзы), в бытовых коммуникациях встречаются и полимерные разновидности невысокой стоимости из полипропилена ПП. Корпус может быть разборным или цельнометаллическим с наружной или внутренней резьбой на концах стыковочных патрубков. В коммунальной и промышленной сферах шаровые краны могут быть выполнены из других материалов (сталь, чугун) и иметь патрубки для фланцевого или сварного соединения с трубопроводами.
Затворный шар. Обычно элемент выполняют из коррозионностойких металлов — латуни, нержавейки, для соединения с поворотным штоком в каждом шаре имеется выступ с углублением или прорезь. Чтобы уменьшить трение и соответственно продлить срок службы седельных колец, латунный шар полируют и покрывают скользящими материалами – агдезионной медью и далее микропористым износостойким хромом.
Ручка. Ее обычно делают из стали, алюминия (силумина) с коррозионностойким защитным полимерным покрытием, или пластика. По форме ручки бывают двух видов: типа бабочки или консоли, представляющей собой рычаг. Некоторые производители для предотвращения самопроизвольного открытия или закрытия крана оборудуют консольную ручку передвижной защелкой, которая фиксирует ее в стационарном положении.
Рис. 4 Материалы изготовления на примере модели Bugatti
Седельные уплотнители. Сферический затвор изолирован от контакта с корпусом и вращается в подвешенном состоянии с опорой на две плоские кольцевые шайбы, выполненные из долговечного уплотнительного материала. Для колец бытовых шаровых кранов используют широкий ряд герметизирующих полимерных материалов, наиболее популярны следующие виды:
Тефлон по химической стойкости превосходит все известные синтетические материалы, обладает очень низкой адгезией (липучестью), экологически безвреден, для снижения текучести армируется углеволокном. Тефлон способен оставаться пластичным и гибким в диапазоне температур −70 до +270 °C.
Viton или FPM (Fluorinated propylene monomer) и FKM (Fluorocarbon) изностостоек и не подвержен горению, работает без потери физических свойств в диапазоне температур от -40 до +200 °С.
Благодаря перечисленным свойствам Viton используют при работе в среде агрессивных высокотемпературных химических веществ в условиях, где не выдерживают натуральные или углеводородные каучуки.
По утверждениям некоторых источников, материал не предназначен для эксплуатации в трубопроводах подачи питьевой воды.
Шток с уплотнительными кольцами. Является деталью, передающей вращение от ручки крана к затворному шару. Обычно ручку подсоединяют к верхнему концу штока двумя способами: сажают ее на прямоугольный профиль и фиксируют сверху торцевым винтом, или прикручивают самоконтрящейся гайкой на наружную резьбу шпинделя.
Уплотнительные кольца обычно изготавливают из фторопласта, NBR или Витона, нередко используют сочетания данных материалов.
Рис. 5 Кран шаровый 1/2″ — виды корпусов и соединительных патрубков
Разновидности
Невзирая на простоту конструкции, представленные на рынке шаровые краны имеет следующие конструктивные отличия по:
Материалу изготовления корпуса. Как отмечалось выше, корпуса бытовых шаровых кранов изготавливают из латуни, нержавейки и полимеров, запорная арматура промышленного и коммунального назначения выпускается из более дешевой стали и чугуна.
Читайте также: Задвижка 30с41нж — ассортимент и технические характеристики
Методу подключения к трубопроводу. В бытовых условиях для работы в сетях водоснабжения и отопления используют шаровые краны диаметров не более 32 мм, их основной способ подсоединения к трубам — резьба. Стандартный бытовой кран обычно имеет с двух сторон наружную, внутреннюю резьбу, ее стандартные диаметры по размерам проходного канала 1⁄2 (15 мм), 3⁄4 (20 мм), 1 (25 мм), 1 1⁄4 (32 мм), 1 1⁄2 (40 мм), 2 (50 мм) дюйма.
Для больших размеров трубопроводов, если нужен кран шаровый 2 и более дюйма, выпускают модели, подключаемые к трубам при помощи фланцев или сварки.
Некоторые разновидности шаровых кранов, используемые для полива огородов и других хозяйственных целей, рассчитаны на подключение гибких шлангов. Они имеют с одной стороны резьбу для подсоединения к трубопроводу, а с другой оснащены патрубком в виде елочки, на который удобно надевать эластичный шланг с дальнейшей фиксацией хомутом.
Для подключения кранов к трубам из сшитого полиэтилена используют модели, имеющие компрессионный отвод (фитинг) — его вставляют в трубу и прижимают к ее внутренней оболочке накидной гайкой. Для стыковки с трубопроводом из металлопласта некоторые разновидности кранов изготавливают с пресс муфтами по краям (Valtec) — их прижимают к стенкам труб пресс-клещами.
И наконец, в продаже встречаются металлические краны под спайку с полипропиленом, они имеют по краям патрубки из аналогичного материала.
Рис. 6 Модели с электроприводом — стоимость
По виду привода. Шар крана обычно поворачивают механическим способом при помощи ручки, существуют, в том числе и бытовые, модели с электроприводом.
По конструкции корпуса. Обычно корпус шаровых кранов собирают из двух деталей — после того как внутрь с одной стороны вставляется шар, его закрывают резьбовой муфтой. В некоторых моделях ее запрессовывают, приваривают, приклеивают, в других конструкциях накручивают на резьбу. Соответственно различают неразборные и разборные краны.
По геометрии корпуса. Различают проходные, угловые и трехходовые шаровые краны, способные перенаправлять поток рабочей среды. Некоторые модели имеют встроенный фильтр грубой очистки от твердых фракций, содержащихся в транспортируемой жидкости, или манометр для измерения давления в системе.
По сечению проходного канала. Существуют две основные конструкции шаровых кранов — в одних сечение седельного прохода меньше основного канала на один типоразмер (редуцированные), в других проходной диаметр совпадает с внутренним входного и выходного патрубков и не нарушает геометрию прохода.
Понятно, что первую разновидность используют в системах, не критичных к гидравлическим потерям, второй вид эффективен при большом количестве запорных устройств и в длинных линиях, где небольшое снижение производительности приводит к ощутимым негативным последствиям.
Рис. 7 Строение полипропиленового шарового крана
По методу крепления шара. Существует два основных способа крепежа сферического затвора в корпусе крана:
В крупногабаритных кранах нижняя цапфа сферы может помещаться на подшипники качения или их самосмазывающиеся разновидности для уменьшения трения.
Преимущества опорной конструкции — меньшее приложение физических усилий для поворота ручки, к недостаткам относят большее число деталей и соответственно высокую стоимость.
По форме ручки. В шаровых кранах делают ручки в виде бабочки или одного рычага (консольное управление). В бытовых разновидностях для подключения стиральных машин применяют эстетичные модели с короткими плоскими однорычажными рычагами с одинаковым (обычно хромированным) покрытием всего прибора.
Рис. 8 Конструкция плавающих и цанговых шаров
Основные технические характеристики и маркировка
Представленные на рынки краны от разных производителей рассчитаны на эксплуатацию в различных условиях, их основные параметры:
При маркировке некоторых изделий на корпусе также ставят:
- Наименование страны-производителя (Made in Itali, Spain);
- логотип фирмы;
- марку материала (для латуни — CW617N);
- наименование и дату выпуска крана;
- номер изделия по каталогу (к примеру, кран шаровый 1 2 1129).
Рис. 9 Модели с компрессионными, пресс муфтами для подключения к металлопластиковым трубам
Критерии выбора
На рынке представлено несколько сотен разновидностей шаровых кранов от отечественных, китайских и европейских производителей, для оптимального выбора следует учитывать следующие факторы:
а). Условно шаровые краны по сфере применения в быту можно разделить на несколько групп в зависимости от конструктивного исполнения их корпуса и ручки:
Читайте также: Вес задвижек стальных: таблица, основные характеристики и особенности некоторых изделий
Рис. 10 Краны из полимерных материалов
a). Номинальное давление, указанное на корпусе прибора, соответствует его рабочему при определенной фиксированной температуре, обычно ее значение принимают равным 20 °С. При эксплуатации запорной арматуры в среде с более высокими температурными параметрами, показатель выдерживаемого напора падает – это следует учитывать при выборе прибора для работы в экстремальных условиях.
b). На отечественном рынке представлено немалое количество дешевых подделок китайского производства продукции известных мировых брендов. Основной признак оригинального товара — литье с выступающими буквенно-цифровыми обозначениями номинальных давления и диаметра проходного канала, логотипа фирмы, иногда даты выпуска изделия. Если отсутствует одно из буквенно-цифровых обозначений или маркировка выгравирована на корпусе — это одни из явных признаков подделки.
c). Если приобретается дорогой, бюджетный кран для условий интенсивной эксплуатации, лучше отдать предпочтение разборным видам. Так как их вторая часть в виде муфты во время всего периода эксплуатации находится в неподвижном состоянии, то кольцевая прокладка прослужит довольно долгий срок и корпус вряд ли даст какую-либо течь.
В этом случае в самом кране при износе прокладок можно заменить седельные и штоковые кольца.
e). Пластиковые краны удобны для использования снаружи домов в трубопроводах холодной воды, особенно в зимнее время года. Они не подвержены коррозии, не промерзают при отрицательных температурах, их поломка или протечка не грозят катастрофическими последствиями.
Рис. 11 Полимерные краны — стоимость
Кран шаровый 1/2 дюйма — рекомендации по монтажу и эксплуатации
При установке шаровых кранов в трубопроводы следует придерживаться следующих рекомендаций:
- Любой шаровый кран должен работать только в двух положениях — открыто или закрыто, любое промежуточное размещение шара в канале ведет к уменьшению эксплуатационного срока службы и поломке изделия.
- Для увеличения долговечности не только шарового крана, но всей арматуры, трубопровод должен быть оснащен фильтрами грубой и тонкой очистки воды от примесей.
- Перед установкой в отопительную или водопроводную магистраль контур очищают от ржавчины, накипи и известкового осадка, промывая его специальными химическими реагентами.
- Кран не должен подвергаться механическим нагрузкам после монтажа трубопровода на изгиб, сжатие, перекосам при несоосности патрубков.
- При монтаже кран устанавливают в положение открыто, то есть ручка должна находится вдоль корпуса по ходу движения рабочего тела.
- Для профилактики и нормального функционирования изделия рекомендуется изменять положение ручки крана хотя бы раз в месяц.
Рис. 12 Кран шаровый 1/2″ Bugatti в разрезе
Производители
На отечественном рынке чаще других встречается продукция следующих брендов:
Bugatti – торговая марка всемирно известной итальянской фирмы, поставляющей на рынок наиболее качественные и дорогие шаровые краны из латуни с цинковым покрытием. В продаже представлено несколько серий кранов (Нью-Джерси, Орегон, Колорадо) различной конструкции и физических параметров, на штоках изделий установлено по два или три уплотнительных кольца из материала Витон или фторопласта.
Ручка-бабочка выполнена из литого алюминия и имеет характерный черный цвет с указанием предельных температур. Краны работают по 30 лет, их минимальный температурный диапазон от -20 до +120 °С, у изделий серии Орегон верхний температурный порог достигает 185 °С. Краны выпускают разборными и цельнометаллическими, с полнопроходными или редуцированными каналами, изделие диаметром 1/2 дюйма выдерживает давление в 64 бара.
Valtec — бренд совместного российско-итальянского концерна, выпускающего полнопроходные краны серии Base, выполненные из никелированной латуни. Краны имеют ручку-бабочку красного цвета, рассчитаны на эксплуатацию при температурах от -20 до +150 °С. Номинальное давление для изделия диаметром 1/2 дюйма — 40 бар, на продукцию выдается гарантия в 10 лет.
Зубр — российская торговая марка с производственными предприятиями в Китае, на рынке представлена запорная арматура из оцинкованной латуни с типовыми техническими параметрами. Краны работают при температуре рабочей среды до + 120 °С при номинальных давлениях до 25 бар.
RM — условное обозначение китайских кранов (это не бренд) без маркировки фирмы-производителя на корпусе. Материалом изготовления корпуса изделий является никелированная латунь марки CW617N, шар изготовлен из аналогичного полированного металла и имеет омеднение и хромированное покрытие.
Седельными уплотнениями служат кольцевые прокладки из термостойкого фторопласта, также тефлон использован для сальников на штоке. Ручка крана выполнена из силумина (сплава алюминия с кремнием) и покрыта теплоизолирующим ПВХ пластиком. Изделия с проходным диаметром 15 мм предназначены для эксплуатации при температуре рабочей среды -30 до 150 °С, выдерживают номинальное (рабочее) давление 40 бар.
По утверждению производителей, срок службы RM доходит до 50 лет при наработке на отказ в 55000 циклов открытия-закрытия, что сопоставимо с параметрами высококачественных Bugatti.
На рынке представлена другая продукция китайских производителей торговых марок TIM, AquaHit с аналогичными параметрами.
Рис. 13 Китайские и отечественные бренды, цены 2019 г
Stout — бренд фирмы поставщика (официального дилера) европейский продукции на российский рынок, по утверждению которого товар изготавливается на заводах Италии, Испании, Германии.
Полнопроходные краны Stout выполнены из никелированной латуни, материалом уплотнения шара является PTFE, температурный диапазон изделий — от -20 до +150 °С.
Royal Thermo — шаровые краны итальянского производства, поставляются на рынок тремя сериями Expert, Optimal, Gas. Корпус, шток и шар изделий выполнены из латуни марки CW617N, гайка крепления и ручка из стали, последняя имеет пластиковое покрытие. Уплотнителями шара и штока служат PTFE и тефлон.
Изделия имеют разборную конструкцию, их минимальный ресурс составляет 25000 циклов открывания-закрывания при наработке на отказ в 50000 поворотов ручки. Температурный рабочий диапазон шаровых кранов Royal Thermo — -30 +150 °С, средний эксплуатационный срок составляет 30 лет.
В торговой сети представлены и другие бренды (FIV, Itap, Gecon, Remer) кранов от итальянских производителей по более низкой цене со средними техническими характеристиками: температурный диапазон -20 — + 150 °С, номинальное рабочее давление 40 бар.
Oventrop — бренд немецкого производителя сантехнической арматуры, фирма поставляет на отечественный рынок латунные с никелированным покрытием краны и пластмассовыми или металлическими ручками. Арматура серии Oventrop Optibal имеет средние температурные параметры и довольно низкое номинальное рабочее давление по сравнению с аналогами в 16 бар.
Рис. 14 Итальянские и немецкие модели – кран шаровый 1/2″ стоимость 2019 г
Шаровые краны являются основным видом запорной арматуры в индивидуальных магистралях водоснабжения и отопления, благодаря коррозионностойким материалами изготовления главных деталей, износостойким уплотнителям, их средний эксплуатационный срок доходит до 30 лет. При выборе кранов обращают внимание на производителя: если требуется подобрать качественный и не слишком дорогой товар, отдают предпочтение итальянским маркам FIV, Itap, Royal Thermo или чуть более дорогим Bugatti.
