Типы шаровых кранов, виды, конструкция, сфера применения

Запорная арматура эксплуатируется в сетях отопления, подачи холодной и горячей воды, газоснабжения для перекрытия потока жидкостей и газов. При этом в зависимости от условий использования, транспортируемого рабочего тела и габаритных размеров трубопроводов, используются различные типы шаровых кранов.

Для рядового потребителя, самостоятельно занимающегося монтажом различного вида бытовых систем, на рынке представлена масса разновидностей шаровых кранов. Для того, чтобы выбрать подходящую модель, следует знать отличительные особенности шаровой запорной арматуры, область ее применения, технические характеристики устройств, расшифровку буквенных и цифровых символов на корпусе.

Рис. 1 Шаровая арматура в обвязке отопительных приборов и оборудования

Назначение и принцип работы

Шаровые краны предназначены для перекрытия потока транспортируемой жидкой или газообразной среды в трубопроводных линиях. В отличие от винтовой арматуры, задвижек и запорных вентилей, которые перекрывают поток рабочего тела постепенно, шаровый кран рассчитан на быстрое закрывание проходного канала поворотом управляющей ручки на угол 90 градусов.

Запорным элементом шаровой арматуры является металлическая сфера со сквозной цилиндрической прорезью, равной ширине или чуть меньше проходного канала. При повороте ручки вдоль направления трубопровода (открывании) подсоединенный к ней через шпиндель шар также поворачивается, его внутренний канал совпадает с проходным трубопровода, и рабочая среда беспрепятственно транспортируется по магистрали. Когда ручку перемещают в положение, перпендикулярное трубопроводу, сфера поворачивается сплошной стороной, закрывая канальный проход.

Чтобы обеспечить герметичность примыкания жесткого металлического шара к цилиндрической седельной поверхности канала, в места контакта помещают герметизирующие прокладки из эластичных полимерных материалов.

Рис. 2 Запорная шаровая арматура в трубопроводе горячего и холодного водоснабжения

Сфера применения в бытовом хозяйстве

Владелец квартиры в многоэтажке, собственник индивидуального дома, сталкивается с шаровыми кранами в следующих видах коммуникаций:

Краны шаровые отвечают за перекрытие общей линии подачи холодной и горячей воды в квартирах, их устанавливают рядом с водными счетчиками около канализационных стояков.

При помощи шаровых кранов осуществляют отключение и подачу холодной воды на смеситель, унитаз, располагая их на трубах перед гибкой подводкой.

Также краны ставят для отключения и подачи воды на стиральные машины, посудомоечную технику.

В любой газоподающей магистрали перед плитой или другим газопотребляющим прибором устанавливают запорную газовую арматуру.

В системах отопления краны играют важную роль, с их помощью сливают и заливают теплоноситель, перекрывают поток жидкости перед водонагревательным оборудованием и котлами, теплообменными радиаторами, циркуляционным насосом, расширительным баком и другими узлами для того, чтобы можно было провести их ремонт, обслуживание или замену без слива рабочей среды.

В системах индивидуального водоснабжения посредством кранов перекрывают подачу воды во внутридомовую магистраль, отсекают от трубопровода различное оборудование, подают воду для полива растений.

Рис. 3 Основные детали и физические характеристики типового крана

Конструктивное устройство

Краны, применяемые в разных сферах, имеют некоторые отличительные особенности, но любой из них включает в себя следующие основные узлы:

Корпус. Служит для удержания в нем запорной сферы и стыковки с трубами, выполняется из различного типа металлов, основные из которых — сталь, чугун, нержавейка, латунь, или полимерных материалов — полиэтилена низкого давления (ПНД), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ).

Входной и выходной патрубки крана для врезки в трубопроводную магистраль оснащают резьбой, фланцами или имеют гладкую цилиндрическую поверхность для приваривания к металлическим трубопроводам, впаивания в полимерные трубы. Многие разновидности современных кранов имеют на корпусе специальные фитинги для компрессионного подсоединения или запрессовки в полимерный трубопровод из сшитого РЕХ или полиэтилена низкого давления ПНД, металлопластика PEX-AL-PEX.

Латунные модели кранов, устанавливаемые на оборудование и трубы в зоне обзора жилых помещений, нередко делают с хромированным покрытием, повышающим внешний эстетичный вид изделий.

Рис. 4 Разновидности шаровых затворов: с прорезью и цапфами

Запорная сфера. Затворный шар выполняют из металла, его материалом в основном служит латунь, реже нержавеющая сталь и медь. Для получения гладкой поверхности сферу обрабатывают полированием и покрывают плотным слоем хрома.

Стандартный шар имеет цилиндрический проходной канал, в верхней точке для его удержания и проворачивания находится прорезь и в некоторых конструкциях присутствует нижний выступ (цанга). В прорезанную канавку входит шток, который отвечает за поворот сферы, выступающая цанга размещается во впадине нижней части корпуса и фиксирует шар в неподвижном положении, облегчая его проворачивание.

Приводной механизм.Шар вращают при помощи штока (шпинделя), который входит в верхнюю часть прорези его корпуса. Рядовому обывателю известны шаровые краны, в которых шток перемещают при помощи ручки. В промышленной отрасли и коммунальном хозяйстве для приведения штока в действие используют различные типы приводов, чаще всего ставят электрический, также известны гидравлические и пневматические приводные механизмы.

Читайте также:  Отвод канализационный — виды, размеры, углы поворота, выбор и монтаж

Ручка. Ручку крана производят из стали с антикоррозионным порошковым напылением, алюминия, пластиков, ее две основные разновидности — однорычажная консольная и в форме бабочки. В моделях, где от запорной арматуры требуется компактность, делают маленькую ручку в виде бабочки с одним крылом. Некоторые производители оснащают свои изделия фиксаторами, препятствующими непредусмотренному повороту ручки от случайного прикосновения.

Рис. 5 Материалы изготовления стандартного крана

Уплотнители. Уплотнительные прокладки устанавливают на седельные гнезда в крановом корпусе, с которыми соприкасается сфера, и на шток, вращающийся в выступающем корпусном патрубке.

Материалами прокладок кранов являются:

Тефлон (PTFE). Тефлоном называют термоустойчивый белый фторопласт с мыльной на ощупь поверхностью, благодаря высокой химической стойкости, плотности и низкому коэффициенту трения его используют в трубопроводной и запорно-регулирующей арматуре при температурах рабочей среды от -70 до +270 °С.

Этиленопропилендиеновый каучук (EPDM). Эластомер синтетического происхождения отличается высокой устойчивостью к химически агрессивным веществам и маслам, эффективно работает в температурном интервале от -50 до +150 °С.

Акрилонитрилбутадиеновый каучук (NBR). Эластомер с высокой стойкостью к истиранию и химической устойчивостью к широкому ряду жидких и газообразных углеводородов, полученных путем нефтепереработки. Рабочий температурный диапазон NBR от -20 до +90 °С, материал часто используют в нефте-, масло- и газопроводной арматуре.

Синтетический фторированный каучук (СФК, Viton). Материал является лидером среди всех эластомеров по химической стойкости, не боится воздействия минеральных кислот, углеводородных реагентов, агрессивных растворителей. Диапазон эксплуатационных температур СФК составляет от -40 до +200 °С, материал не подвержен истиранию и чаще используются в агрессивных высокотемпературные средах, где не выдерживают уплотнители натурального происхождения из каучуков.

Рис. 6 Разновидности корпусов кранов на примере линейки продукции от Valtec

Возможно будет интересно: Кран шаровый 11б27п1 – конструкция, характеристики, цена

Типы шаровых кранов

Запорная арматура для бытового применения отличается довольно разнообразной линейкой устройств, на смену традиционным изделиям из металлов в связи с широким применением полимерных трубопроводов приходят пластиковые виды шаровых кранов. Наполнение отечественного рынка товаром в основном производится за счет поступлений запорной арматуры от российских (бренды Valtec, Зубр), китайских (торговые марки RM, TIM, AquaHit) и итальянских (фирмы Bugatti, Royal Thermo, FIV, Itap, Gecon, Remer) производителей.

Следует отметить, что средний срок службы российской и китайской запорной арматуры составляет 10 лет, в то время как более дорогие изделия итальянского производства способны функционировать не менее 30 лет.

По геометрии корпуса

Шаровые краны применяют на неравнозначных участках трубопроводной магистрали. Кран может использоваться как проходной с одинаковым или разным размером внутренней или наружной резьбы, нередко его ставят на отвод трубопроводной магистрали для слива или наполнения ее водой. Если кран применяют для полива, один из его концов оснащают штуцером с елочкой для закрепления гибкого шланга на хомуты или проволоку, для грубой очистки от песка в корпус некоторых моделей помещают встроенный фильтр.

Существуют разновидности, рассчитанные на изменение направления потока, они имеют три входа (трехходовые). Другие удобно ставить в трубопровод, изменяющий свое угловое положение — их корпус оснащен расположенными под углом присоединительными патрубками (угловые виды).

Рис. 7 Устройство, узлы и маркировка трехходового крана Bugatti

По размерным параметрам

Маркировка на крановом корпусе в виде литер DN показывает диаметр канального прохода в миллиметрах и реже в дюймах, общепринятыми считаются следующие номинальные размеры: 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. Следует отметить, что для бытовой запорной арматуры в системах холодной и горячей водоподачи, отопления, наивысшим размером считают сечение 32 мм. Практически все краны с канальными проходами до 50 мм оснащены резьбовыми патрубками, при 50 мм и выше арматуру оснащают дисковыми тарелками для фланцевого соединения.

По рабочему давлению

Номинальное давление (литеры PN с цифрой) — это второй показатель, который проставляют на корпусе всех кранов для воды. Цифровое обозначение показывает, какой напор выдерживает арматура в течение своего эксплуатационного срока при температуре окружающей среды в 20° С. Цифровое значение Pn указывают в атмосферах (барах), соответствующих 0,1 мПа, стандартные показатели 10, 16, 25, 40, реже встречается импортные модели (Bugatti) с более высокими напорными характеристиками в 50 и 64 бара.

Типу проходного канала

Шаровые краны выпускают двух видов — с редуцированным проходным каналом, на один типоразмер (1/4 дюйма) меньше сечения трубопровода, и полнопроходными. При выборе запорной арматуры стараются учитывать этот фактор, монтируя полнопроходные приборы в разрез трубопроводной магистрали, где они оказывают наименьшее гидравлическое сопротивление потоку. Модели с редуцированным канальным проходом лучше устанавливать на отводные ветви для слива или наполнения труб жидкостью — тогда их диаметр не окажет никакого влияния на производительность системы.

Читайте также:  Каким должен быть оптимальный радиус гиба трубы и как его получить

Рис. 8 Крупногабаритные промышленные краны с резьбой и фланцами

Методу подсоединения к трубам

Выше было отмечено, что в подавляющем большинстве случаев металлические шаровые краны для трубопроводных магистралей диаметром до 50 мм изготавливают под резьбовое соединение. Модели больших размеров от 50 мм чаще делают с фланцами. Промышленные разновидности из черных металлов выпускают под приварку, бытовые разновидности для установки в полимерные трубопроводы оснащают патрубками для спаивания (полипропилен РР), приклеивания (поливинилхлорид PVC), компрессионного или пресс соединения соответственно к трубам из полиэтилена низкого давления (ПНД) или металлопласта (PEX-AL-PEX).

Конструкции корпуса

Краны бывают с цельнометаллическими или разборными корпусами, последний вариант сборки выгоднее в том отношении, что прибор можно разобрать и поменять в нем износившиеся седельные кольца или поврежденную запорную сферу. При эксплуатации запорной шаровой арматуры рекомендуется регулярно (раз в месяц) поворачивать ручку во избежание выхода ее из строя из-за отложения на деталях известкового налета. Разборная конструкция хороша тем, что ее можно отремонтировать или прочистить при невозможности привести прибор в рабочее состояние после длительного простоя.

Рис. 9 Виды с компрессионными и пресс-фитингами для металлопластиковых труб

Форме и материалу ручки

Все виды шаровых кранов укомплектованы ручками различной формы, это сделано не случайно и определяет сферу использования приборов.

Консольные однорычажные модели стремятся монтировать в местах без непосредственного доступа людей или в ограниченном пространстве. В этом случае ручку нельзя случайно сдвинуть, а благодаря длинному рычагу ее удобно поворачивать в труднодоступном месте пальцем одной руки.

Арматуру с ручкой бабочка монтируют в точках, где возможно ее случайное касание, так как для ее проворачивания придется приложить большее усилие, чем для консольной модели, вероятность ее случайного открывания значительно снижается.

Ручка типа бабочка с одной маленькой пластиной используется для подачи воды в стиральные машины, ее также сложно повернуть случайным касанием, а небольшие габаритные размеры и одинаковое с краном хромовое напыление повышают декоративность изделия.

Ручки бытовых кранов изготавливают из стали или алюминия с порошковым напылением красного, черного или желтого цветов, полимерных материалов.

Рис. 10 Краны с полипропиленовыми патрубками под пайку

Устройству запорного элемента

Запорную металлическую сферу изготавливают двух видов (рис. 4):

С плавающей сферой. Шар имеет прямоугольную прорезь для штока в верхней части, она направлена по потоку при закрытом канале. В результате давления на поверхность шар сдвигается по прорези вдоль штока и с усилием прижимается к седельному кольцу, обеспечивая надежное и герметичное уплотнение. Плавающие шары устанавливают в арматуру относительно небольших габаритных размеров.

Со сферой на опорах. В конструкции этого типа шар через сквозное отверстие вверху фиксируется на шпинделе, а снизу имеет выступающую цапфу, которая располагается в корпусном углублении.

При запорной работе сфера находится в неподвижном положении, а герметизация проходного канала обеспечивается за счет прижимания седельных колец к ее поверхности. Конструкция отличается более легким ходом и используется в крупногабаритных изделиях, нередко нижнюю цапфу для облегчения проворачивания устанавливают на подшипники.

Рис. 11 Разновидности из полипропилена ПП и полиэтилена низкого давления ПНД

Материалу корпуса

Основной материал, из которого делают корпуса бытовых кранов — латунь, нередко она имеет оцинкованное или хромовое покрытие при использовании арматуры на видных местах (подачи воды в стиральную машину от смесителя). Существует очень дешевые модели китайских приборов, изготовленные из силумина — сплава алюминия с кремнием, однако виду хрупкости и низкой прочности материала срок их службы может исчисляться часами.

В последнее время выросло число кранов, изготавливаемых из полимерных материалов – поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена низкого давления (ПНД), полипропилена (ПП).

Типу привода

В быту используют краны с ручным приводом, однако в торговой сети можно обнаружить устройства, оснащенные электроприводом. В промышленности и коммунальном хозяйстве могут устанавливать шаровую запорную арматуру с гидравлическим или пневматическим управлением.

Виду рабочей среды

Бывают две основные разновидности бытовых шаровых кранов — для подачи холодной, горячей воды или газа, последние имеют ручку желтого цвета. Конструктивно приборы мало чем отличаются друг от друга, основное различие состоит в использовании разных материалов для седельных и штоковых уплотнений.

Рис. 12 Модели с электроприводом

Выпускаемый в настоящее время широкий ассортимент шаровых кранов позволяет эффективно использовать их в бытовых металлических и полимерных трубопроводах. Основными поставщиками продукции на рынок являются китайские и итальянские производители, при выборе следует учитывать не только стоимость, но и срок службы итальянских приборов в 30 лет, превышающий аналогичный показатель у конкурентов в 3 раза.