Шаровые краны

Шаровые краны
Введение
В этой статье содержится вся информация, которую вам нужно знать о шаровых кранах.

Читайте дальше и узнайте больше о:

Что такое шаровой кран и как он работает?
Части шарового крана
Типы шаровых кранов
Материалы изготовления шаровых кранов
Преимущества и ограничения шаровых кранов
И многое другое…

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1: Что такое шаровой кран и как он работает?
Шаровой кран — это запорный клапан, который пропускает, блокирует и контролирует поток жидкостей, газов и паров в системе трубопроводов путем вращения шара, имеющего отверстие внутри клапана. Шар установлен на двух седлах и имеет вал, соединяющий его с механизмом управления и контроля, вращающим шар. Когда поперечное сечение отверстия перпендикулярно области потока, жидкость не может проходить через клапан. Жидкость протекает через клапан, и скорость потока жидкости зависит от площади отверстия, обращенной к полу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаровые краны представляют собой разновидность четвертьоборотного клапана наряду с пробковыми клапанами и дроссельными клапанами. Управлять ими можно вручную или с помощью привода. Простейшее управление шаровым краном осуществляется с помощью гаечного ключа или рычага, поворачиваемого оператором вручную. Крутящий момент прикладывается для поворота плеча рычага на 90° по часовой стрелке или против часовой стрелки для открытия или закрытия клапана. Если плечо рычага параллельно трубе, это означает, что клапан открыт. Если плечо рычага перпендикулярно трубе, это означает, что клапан закрыт.

Шаровые краны имеют множество конструкций и функций для удовлетворения различных промышленных потребностей. Стандарты и спецификации шаровых кранов различаются в зависимости от отрасли, в которой они используются.

 

Глава 2: Детали шарового крана
К основным компонентам шарового крана относятся следующие:

 

 

 

 

 

 

 

 

Корпус клапана
Все внутренние компоненты шарового крана находятся внутри корпуса клапана или корпуса. Он изготовлен из твердого и жесткого металла, термопластика или металла с термопластической облицовкой, который защищает компоненты шарового крана. Это также обеспечивает доступ к внешнему механизму управления, который вращает шар.

Части шарового клапана

Мяч
Мяч представляет собой сферу с отверстием в центре. Отверстие в его центре называется отверстием. Отверстие служит отверстием для потока жидкости, когда поперечное сечение пути потока жидкости и отверстия копланарно. В противном случае поток дросселируется. Шаровой кран может иметь сплошной или полый шар. Твердый шар имеет постоянный диаметр отверстий по всей своей конструкции, что помогает жидкости плавно течь с постоянной скоростью. С другой стороны, полый шар имеет полую внутреннюю структуру, и пространство внутри него позволяет большему количеству жидкости проходить через клапан. Однако большее пространство создает турбулентность и высокие скорости. Полый шар более легкий и дешевый по сравнению с цельным.

Вал
Вал соединяет шар с механизмом управления, который вращает шар. Вал имеет уплотнения, такие как уплотнительные кольца и уплотнительные кольца, для герметизации вала и крышки во избежание утечки жидкости. Вал может управляться вручную с помощью рычага или маховика или с помощью электрического, пневматического или гидравлического привода.

Капот
Крышка представляет собой продолжение корпуса клапана, которое содержит и защищает вал и его уплотнение. Его можно приварить или прикрепить к корпусу болтами. Он также изготовлен из твердого металла и закрывает отверстие для соединения вала с внешним механизмом управления.

Сиденье
Седла клапана обеспечивают уплотнение между шаром и его корпусом. Седло выше по потоку примыкает к впускной стороне клапана. Выходное седло находится на противоположной стороне верхнего по потоку седла, которое примыкает к выпускной стороне клапана.

ПОЛУЧИТЕ ВАШУ КОМПАНИЮ НИЖЕ

 

Глава 3: Типы шаровых кранов

Шаровые краны можно классифицировать по сборке корпуса, конструкции шара и профилю отверстия.

Жилищное собрание

• Цельный шаровой кран

Жилищное собрание
Цельный шаровой кран
Цельный шаровой кран имеет цельный литой корпус, в котором расположены внутренние компоненты шарового крана. Это исключает риск утечки жидкости из клапана. Цельные шаровые краны являются самыми дешевыми шаровыми кранами и всегда имеют уменьшенный проходной диаметр. Сварной цельный шаровой кран встречается чаще, но в случае повреждения его нельзя разобрать для очистки и ремонта; поэтому он используется только для применений с низкой вероятностью накопления частиц и где санитарные условия не являются серьезной проблемой. С другой стороны, резьбовые цельные шаровые краны можно чистить, обслуживать и ремонтировать, но для демонтажа необходимы специальные инструменты.

 

 

 

 

 

Шаровые краны с разделенным корпусом
Шаровые краны с разъемным корпусом — это клапаны, которые собираются по бокам шаров. Шаровой кран с разъемным корпусом может состоять из двух или трех частей:

Двухкомпонентный шаровой кран
Двухкомпонентный шаровой кран состоит из корпуса, разделенного на две части, которые соединяются вместе. Основная часть содержит шар и соединение на одном конце, а другая часть скрепляет внутренние компоненты и имеет соединение с другим концом. Двухсекционный корпус – наиболее распространенный тип среди шаровых кранов. Обе части можно разобрать для чистки, технического обслуживания и проверки, но для этого потребуется снять клапан с трубы.

 

 

 

 

 

 

Трехкомпонентный шаровой кран
Шаровой кран, состоящий из трех частей, состоит из корпуса для внутренних компонентов клапана, которые крепятся и скрепляются болтовыми соединениями на двух его концах. Концы нарезаются резьбой или привариваются к основной трубе.

Трехкомпонентные шаровые краны используются в тех случаях, когда в значительной степени используются клапаны, и их техническое обслуживание необходимо проводить часто. Их можно легко чистить и обслуживать, а их седла и уплотнения можно регулярно заменять, просто вынимая корпус клапана, не повреждая оба конца. Трехкомпонентные шаровые краны обычно используются в пищевой промышленности, производстве напитков и фармацевтической промышленности, где санитарные условия имеют решающее значение для безопасности и качества продукции.

 

 

 

 

 

 

 

Шаровой кран с верхним входом
Шаровой кран с верхним входом обеспечивает доступ к внутренним компонентам клапана, просто сняв крышку в верхней части клапана. Это позволяет выполнять операции по техническому обслуживанию (т. е. демонтаж, очистку, проверку и ремонт клапана) без снятия шарового клапана с основной трубы.

Дизайн мяча
Плавающие шаровые краны
Плавающий шар является наиболее распространенной конструкцией шара в шаровых кранах. Шар подвешен внутри клапана и может свободно перемещаться в боковом направлении, когда клапан находится в закрытом положении. Он зажат между двумя седлами, которые поддерживают клапан и удерживают его на месте. Шарик соединен с валом в прорези на одном конце, а другой конец свободен. Когда клапан находится в открытом положении, соединение вала с пазом в верхней части шара предотвращает перемещение шара вбок.

Уплотняющее действие зависит только от давления жидкости. Во время работы плавающего шарового клапана входное давление жидкости прижимает шар к выпускному седлу, что предотвращает выход жидкости из корпуса клапана. Давление жидкости на шар и седла выше, когда шаровой клапан находится в закрытом положении.

Плавающие шаровые краны имеют простейшую конструкцию. Они бывают меньшего диаметра и подходят для жидкостей и газов, работающих под низким и умеренным давлением. Применение плавающих шаровых кранов ограничено величиной давления, которое могут выдержать седла. При высоком давлении жидкости седла могут деформироваться из-за давления, оказываемого шаром, что может повлиять на характеристики уплотнения клапана при низком давлении. Кроме того, крутящий момент для вращения штока зависит от силы, необходимой для противодействия той же силе жидкости, действующей на шар и уплотнения.

Цапфовые шаровые краны
В шаровом кране с цапфой шар поддерживается дополнительным валом в нижней части, который называется цапфой. Это удерживает мяч на месте и ограничивает движение мяча относительно своей оси. Шарик может двигаться только при вращении вала клапана. Шаровые краны с цапфой также оснащены подпружиненными седлами. Давление жидкости на входе приводит в действие пружины по направлению к шарику, удерживаемому цапфой, что создает герметичное уплотнение.

Шаровые краны с цапфой доступны в диаметрах от малого до большого, но они дороже, чем конструкции с плавающим шаром. Они могут эффективно работать в широком диапазоне давлений и идеально подходят для применений с высоким давлением, поскольку давление жидкости также рассеивается на цапфе и пружинах седел. Следовательно, ими легче управлять с меньшим рабочим крутящим моментом или с небольшим приводом.

 

Вентилируемый шаровой клапан
Вентилируемый шаровой кран устроен и работает так же, как стандартный шаровой кран, за исключением того, что вентилируемый шар имеет небольшие отверстия, просверленные в его боковой части. Когда клапан закрыт, отверстие направлено к выходной стороне клапана. Просверленное отверстие используется для выпуска захваченных газов, которые вызывают повышение внутреннего давления внутри клапана, чтобы предотвратить утечку, выход из строя клапана и взрыв.

Вентилируемые шаровые краны используются в системах сжатого воздуха, криогенной обработки и транспортировки летучих жидкостей, также называются «криогенными клапанами» из-за их полезности при криогенной обработке.

 

Профиль отверстия
Полнопроходной шаровой кран
Полнопроходной имеет диаметр отверстия, аналогичный диаметру трубы. Сечение потока жидкости для полнопроходных клапанов остается постоянным, поэтому сопротивление потоку, обеспечиваемое этим типом, очень низкое. Во время потока жидкости наблюдаются минимальные потери на трение; следовательно, падение давления небольшое. Высокий перепад давления в системе трубопроводов затрудняет перекачку. Однако, поскольку диаметр отверстия должен быть равен размеру трубы, для этого требуется шарик большего размера и корпус, что делает его более дорогим, чем уменьшенное отверстие.

Полнопроходные шаровые краны легче обслуживать и чистить. В трубопроводах трубы обслуживаются и проверяются с помощью операции, называемой очисткой скребками. Сферическое или цилиндрическое устройство, называемое скребками, позволяет течь в трубах для обнаружения и удаления любых отложений, не мешая жидкости внутри трубопровода. Данная операция возможна при установленном полнопроходном шаровом кране.

Полнопроходные шаровые краны также используются для транспортировки жидкостей со смешанными твердыми частицами, где ограничения потока вызывают накопление частиц, которые в конечном итоге могут вызвать разделение смесей, которые будут проходить через них.

 

Шаровой клапан уменьшенного диаметра
Уменьшенное отверстие имеет диаметр отверстия, меньший на размер трубы, чем диаметр (соединительной) трубы. Фактическое снижение определяется соглашением между изготовителем и потребителем. Площадь потока жидкости на выходе ниже по потоку становится уже, поэтому возникают потери на трение, которые приводят к падению давления. Поскольку величина расхода потока остается постоянной, скорость увеличивается с уменьшением площади сечения потока.

Шаровые краны с уменьшенным проходом встречаются чаще, чем полнопроходные шаровые краны. Они используются в тех случаях, когда скорость потока продукта и турбулентность не являются потенциальными проблемами, а накопление частиц маловероятно. Уменьшенный диаметр обходится дешевле, чем полнопроходной, поскольку требует меньшего размера шарика и корпуса. По сравнению с другими типами клапанов, шаровые краны с уменьшенным проходным отверстием имеют относительно меньший перепад давления.

 

Сегментированный шаровой кран
Сегментированный шаровой кран имеет на шаре V-образную выемку. Сегментированный шаровой кран имеет хороший контроль расхода, который зависит от вращения шара. Помимо этого, он также обладает хорошей отключающей способностью. Характеристика потока в сегментном шаровом кране приближается к равнопроцентной характеристике потока. Скорость потока в сегментном шаровом кране увеличивается в геометрической прогрессии, когда шар достигает полностью открытого положения.

 

Другие типы шаровых кранов
Шаровой кран с заполнением полостей
Шаровой кран с полостью имеет конструкцию седла, которая заполняет зазор между шаром и его корпусом. Это исключает возможность захваченной среды или скопления частиц с течением времени вокруг шара, что может вызвать загрязнение или блокировку потока жидкости. Шаровые краны с заполнением полостей легче чистить и обслуживать.

Шаровые краны с заполнением полостей ценны в отраслях, где санитария имеет решающее значение, например, в пищевой, фармацевтической и биоперерабатывающей промышленности. Они идеально подходят для работы с твердыми и жидкими смесями, такими как суспензии.

 

Многоходовой шаровой кран
Многоходовые шаровые краны используются для отклонения, объединения, разделения или перекрытия нескольких потоков жидкости за счет использования шара с L-образным или Т-образным отверстием, сегментированным через его середину. Поток перед входом многопортового клапана можно разделить на несколько выходных потоков. Он может разделять поток, но не может распределять его по выходным потокам с заранее заданными скоростями. Он также может объединить несколько потоков потока в один или просто изменить направление потока жидкости. На схематической диаграмме ниже показаны возможные конфигурации потока L-образного и Т-образного многоходового шарового крана.

 

Глава 4: Материалы конструкции шаровых кранов
Шар шарового крана и его корпус обычно изготавливаются из следующих материалов:

Латунь
Латунь — это сплав меди и цинка, который можно отличить по тускло-желтоватому или красноватому цвету, в зависимости от количества цинка. Это наиболее распространенный материал для шаровых кранов. Латунь — прочный, прочный и долговечный металл, способный выдерживать высокие температуры и давление. Медь в латунном сплаве обладает антимикробными свойствами, которые подавляют рост и размножение микробов на ее поверхности. Латунь обладает хорошей химической стойкостью, устойчивостью к коррозии и биообрастанию. Инертен к большинству кислот, щелочей и оснований, за исключением растворов с высоким содержанием хлора. Хлор может вызвать обесцинкование — реакцию, при которой ионы хлорида удаляют цинк из сплава, вызывая пористую структуру. Децинкификация может резко снизить прочность материала.

Латунные шаровые краны несложно изготовить из-за их пластичности, их также легко отливать и сваривать. Они легче и дешевле стальных шаровых кранов. Их также легко монтировать в систему трубопроводов. Латунные шаровые краны обычно применяются в пищевой, химической, нефтегазовой промышленности, а также в транспортировке газообразных жидкостей. Его также безопасно использовать при доставке питьевой воды.

 

Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь — это тип стали, который содержит более высокое содержание хрома и некоторое количество никеля. Содержание хрома в нержавеющей стали придает ей превосходную коррозионную стойкость. Нержавеющая сталь известна своей превосходной прочностью, ударной вязкостью и долговечностью. Он также сохраняет свою прочность при высоких температурах и давлениях.

Шаровые краны из нержавеющей стали обычно изготавливаются из нержавеющей стали марок 304 и 316. Нержавеющая сталь 304 содержит хром 18% и никель 8%, а нержавеющая сталь 316 содержит хром 18% и никель 10% и следовые количества молибдена. Комбинация никеля и молибдена делает нержавеющую сталь 316 устойчивой к хлоридам.

В некоторых случаях использование шарового крана из нержавеющей стали является отличным выбором. Их используют в бассейнах для обработки хлорированной воды. В суровых промышленных условиях, таких как опреснительные и нефтеперерабатывающие заводы, они обеспечивают лучшую устойчивость к агрессивным химическим веществам при высоких температурах и давлениях. На пивоварнях трубы и клапаны из нержавеющей стали используются для обработки сусла — реактивной жидкости, которая выделяется в процессе затирания.

 

Поливинилхлорид (ПВХ)
ПВХ – прочный, жесткий и долговечный пластиковый материал. По сравнению со сплавами латуни и нержавеющей стали они обычно имеют меньшую прочность, но дешевле. Они устойчивы к коррозии и большинству кислот, щелочей и растворов солей. Однако они не устойчивы к ароматическим соединениям и углеводородам. Шаровые краны из ПВХ имеют более низкую температуру и давление — до 150 фунтов на квадратный дюйм и 140 °F соответственно. Шаровые краны из ПВХ применяются в водопроводных, ирригационных и водораспределительных системах.

Хлорированный ПВХ (ХПВХ) — это тип ПВХ, который был хлорирован в результате свободнорадикальной реакции, инициированной УФ-светом. Хлорирование ПВХ приводит к повышению термостойкости. Шаровые краны из ХПВХ могут выдерживать более высокие температуры до 200°F.

 

Полипропиленовый шаровой кран (ПП)
ПП — прочный, прочный, легкий и гибкий термопласт, изготовленный из мономера пропилена. Он обладает хорошей устойчивостью к большинству кислот и щелочей, но имеет избирательную совместимость с органическими веществами и растворителями. Его химическая стойкость снижается с повышением температуры. Максимальная рабочая температура ПП составляет 82°С. Шаровые краны из ПП подходят для регулирования потока жидкостей с широким диапазоном вязкости. Их используют в качестве материалов для шаровых кранов при производстве сахара, удобрений, химикатов, бумаги и других.

 

Шаровой кран из полипропилена, армированного стекловолокном (GFPP)
В GFPP стекловолокно армировано полипропиленом для повышения его размерной стабильности, жесткости и химической стойкости, а также для снижения коэффициента теплового расширения ПП. Температура теплового отклонения увеличивается до 150°C для GFPP 40% при давлении 264 фунта на квадратный дюйм. Армирование стекловолокном полипропилена повышает экономическую эффективность и позволяет использовать его в более суровых и тяжелых условиях эксплуатации.

 

Шаровой кран из поливинилидендифторида (ПВДФ)
ПВДФ — это прочный термопластичный фторполимер высокой чистоты с высокой молекулярной массой. Его синтезируют из газообразного мономера винилиденфторида методом свободнорадикальной полимеризации. Он также устойчив к истиранию. Этот материал обладает превосходной химической стойкостью, что делает его пригодным для работы с химически активными жидкостями и газообразными веществами, такими как серная кислота, соляная кислота, азотная кислота, углеводороды, топливо и растворители, которые имеют ароматическую, алифатическую и галогенированную природу. Он используется в качестве материала для шаровых кранов в таких отраслях, как очистка воды, очистка сточных вод, а также в пищевой и фармацевтической промышленности из-за его хороших свойств к биообрастанию и устойчивости к росту микробных пленок. Он также не подвержен воздействию солнечных лучей и ультрафиолета. Максимальная рабочая температура ПВДФ составляет около 115°C.

Полиэтилен (ПЭ)
PE — прочный, гибкий, легкий и наиболее распространенный термопласт. PE совместим с большинством соединений, включая сильные кислоты и основания, а также с некоторыми органическими соединениями, включая масла и спирты. Увеличение кристалличности и плотности делает его более химически стойким. Шаровые краны из полиэтилена используются для перекачки жидкостей во многих производственных процессах, а также при очистке воды и сточных вод. Максимальная рабочая температура ПВДФ составляет около 60°C.

Полиэтиленовый шаровой кран

Седло изготовлено из более мягкого материала, например эластомерного материала или пластика, для лучшего уплотнения мяча. Квалифицированный материал сиденья также должен обладать следующими характеристиками:

Низкий коэффициент трения
Высокая прочность на сжатие
Сопротивление ползучести
Высокая коррозионная и химическая стойкость
Совместимость с проточными средами

Примеры материалов седел шаровых кранов:

Политетрафторэтилен (ПТФЭ), также известный как Teflon TM.
ТФМ
Полиамид (Нейлон)
Полиэфирэфиркетон (PEEK)
СВМ полиэтилен
Ацеталь
Шаровой кран с металлическим седлом способен выдерживать более высокие температуры и гидравлическое давление. Они лучше справляются с более абразивными и коррозийными жидкостями.

Глава 5: Преимущества и ограничения шаровых кранов
Преимущества использования шарового крана заключаются в следующем:

Шаровые краны вызывают небольшой перепад давления по сравнению с другими типами клапанов, поскольку поток имеет минимальные ограничения. В жидкостях высокий перепад давления на клапане может привести к турбулентности и кавитации. Кавитация возникает, когда давление жидкости падает ниже критического давления, образуется паровая фаза жидкости. Когда давление восстанавливается, пузырьки схлопываются, что повреждает клапан.
Поскольку для полного закрытия или открытия требуется всего лишь четверть оборота, шаровые краны немедленно ограничивают или пропускают поток. Это преимущество важно для контроля уровня жидкости в резервуаре или резервуаре.
Для вращения шарового крана необходим небольшой крутящий момент или небольшой привод.
Смазка не требуется из-за свойств поверхности седел.
Шаровые краны снижают вероятность утечки, поскольку шар плотно прилегает к седлам. Уплотняющее действие осуществляется давлением жидкости.
Доступны несколько конструкций шаровых кранов для удовлетворения конкретного применения. Некоторые конструкции шаровых кранов предусматривают сброс давления, управление переменным расходом, разделение потока, смешивание и т. д.
Шаровые краны относительно дешевле.
Существует несколько ограничений, которые пользователь должен помнить, чтобы сохранить функциональность шарового крана:

В шаровых кранах дросселирование возможно, но оно должно поддерживаться в течение длительного времени. Когда шаровой клапан находится в положении дросселирования, седла подвергаются воздействию высокоскоростного потока жидкости и большей сжимающей силы, что вызывает эрозию. Поэтому не рекомендуется регулировать приложения. Стандартные шаровые краны можно использовать для дросселирования газов низкого давления. Сегментированные шаровые краны могут использоваться в ограниченных случаях дросселирования. Однако коммерчески доступны усовершенствованные шаровые краны с измененной конструкцией или седлами, изготовленными из специальных материалов, подходящих для дросселирования.
Применение ограничено максимально допустимой рабочей температурой сидений. При более высоких температурах альтернативой являются металлические или керамические седла.
Взвешенные частицы могут накапливаться между корпусом и шаром, вызывая утечки, эрозию и выход из строя клапана. Следовательно, рекомендуется часто проводить техническое обслуживание шаровых кранов, работающих со суспензиями и суспензиями.
Заключение
Шаровые краны — это запорные клапаны, используемые для пропуска или затруднения потока жидкостей путем поворота шара с отверстием внутри на 900. Они могут управляться вручную или с помощью привода.
Шаровые краны состоят из шара, вала и седла, которые находятся в корпусе клапана. Шар расположен между двумя седлами и имеет шток, соединяющий его с приводным механизмом.
Типы шаровых кранов классифицируются в зависимости от сборки корпуса, конструкции шара и профиля проходного отверстия. Шаровые краны имеют множество конструкций и функций, позволяющих удовлетворить потребности конкретной отрасли.
Поскольку корпус разделен на множество частей, очистка и обслуживание шаровых кранов становятся проще, но их приобретение становится дороже.
На выбор предлагаются различные типы шаров в зависимости от рабочего давления, при котором он будет установлен.
Меньший диаметр отверстия приводит к большему перепаду давления на клапане, что затрудняет и делает прокачку более дорогостоящей. Шар может иметь многопортовое отверстие, которое можно использовать для разделения и объединения скоростей потока и изменения направлений потока.
Материал шаровых кранов должен быть твердым, прочным и жестким. Седла должны иметь низкий коэффициент трения, высокую прочность на сжатие и совместимость с рабочей жидкостью. Однако применение шаровых кранов ограничено рабочей температурой седел.
Шаровые краны просты в эксплуатации и активации и обеспечивают минимальный риск утечки.
Дроссельное регулирование не рекомендуется для шаровых кранов.
Необходимо проводить надлежащее техническое обслуживание, чтобы избежать скопления частиц между шаром и корпусом.
ПОЛУЧИТЕ ВАШУ КОМПАНИЮ НИЖЕ

 

«Оригинальная статья найдена здесь«. Большое спасибо за интерес к чтению нашей статьи。