Трубопроводный кран

У этого термина существуют и другие значения, см. Кран.

Современный промышленный шаровой кран.

Старинный конусный кран.

Несмотря на внешнее сходство с бытовым краном, это задвижка.

Кран трубопрово́дный (от нидерл. kraan) — тип трубопроводной арматуры, у которого запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды^[1][2][3].

Краны могут представлять собой запорные, регулирующие или распределительные устройства и предназначены для работы с газообразными и жидкими средами, в том числе вязкими и загрязнёнными, суспензиями, пульпами, шламами. Они используются на магистральных газопроводах и нефтепроводах, в системах городского газоснабжения, на резервуарах, котлах и в других областях.

Краны обладают рядом достоинств, среди которых:

• простота конструкции;
• небольшие габариты;
• малое время, затрачиваемое на поворот;
• применимость для вязких и загрязнённых сред.

У различных видов кранов есть и другие достоинства и недостатки, которые будут рассмотрены ниже.

Управляются краны вручную или с помощью механического привода: электрического, пневмо- и гидравлического. В шаровых кранах, установленных на магистральных газопроводах используются также пневмогидравлические приводы, в которых на поршень в цилиндре воздействует жидкость (масло) под давлением газа, отбираемого из трубопровода, что обеспечивает плавное и безударное срабатывание привода.

По направлению потока краны могут быть проходными, то есть направление потока не меняется, угловыми, то есть направление потока меняется на 90° и трёхходовыми, то есть иметь один входной и два выходных патрубка, что позволяет смешивать потоки сред с различными параметрами. Это свойство трёхходовых кранов используется в сантехнике в устройстве под названием смеситель.

Главные различия в конструкции кранов заключаются в форме затвора, он может быть в виде шара, конуса или цилиндра. Современным и прогрессивным представителем кранов является шаровой кран, традиционным, и в силу этого всё еще часто использующимся несмотря на существенные недостатки конструкции, — конусный кран. Цилиндрические краны имеют крайне ограниченное применение^[4][5][6].

Устройство

Шаровый кран в разрезе.

Направления потоков среды в T- и Г-образных трехходовых кранах.

Трёхходовой кран для сжиженного газа.

Основными частями крана являются корпус и пробка (затвор) в виде шара, конуса или цилиндра. Для прохода среды в затворе предусмотрено сквозное отверстие. Управление краном осуществляется путём поворота пробки. При повороте на 90° осуществляется полное перекрытие хода среды, при повороте на меньшие углы — частичное, что позволяет применять кран в качестве регулирующего устройства. Существуют также трёхходовые краны, где пробка имеет дополнительные отверстия, что позволяет использовать их для перенаправления потока среды: поворотом пробки среда направляется из входного отверстия в одно из двух выходных. В промежуточном положении, в зависимости от конструкции крана, среда может направляться либо в обоих направлениях, либо полностью перекрываться.

Различия в конструкциях

Шаровые краны универсальны и применимы как на больших диаметрах…

…так и на очень малых.

Шаровой кран

Основная статья: Шаровой кран

Это разновидность крана, запирающий или регулирующий элемент которого имеет сферическую форму^[2]. Подвижным элементом (затвором) таких кранов служит пробка сферической формы — шар, по оси которой выполнено сквозное круглое отверстие для прохода среды. В проходных кранах для полного закрытия или открытия прохода достаточно повернуть шар на 90°. Диаметр отверстия чаще всего соответствует внутреннему диаметру трубопровода, на который устанавливается кран, называющийся в этом случае полнопроходным. Гидравлические потери при проходе рабочей среды через полностью открытый кран весьма малы, практически такие же как при проходе среды через трубу, равную по длине корпусу крана, что в разы меньше, чем в задвижках и клапанах. Это ценное качество сделало шаровые краны основным запорным устройством на линейной части магистральных газопроводов. Однако для уменьшения габаритов и крутящих моментов, необходимых для управления арматурой, иногда применяются суженные краны. Кроме общих для кранов, шаровые имеют ряд специфических достоинств, среди которых:

• весьма малые гидравлические потери;
• высокая и надёжная герметичность;
• простая форма проточной части и отсутствие в ней застойных зон;
• удобное управление.

Сёдла в корпусе выполняются в виде колец из различных видов пластмасс (в основном фторопласта), что обеспечивает надёжную герметичность, лёгкость и плавность поворота шаровой пробки, но ограничивают применения таких кранов для сред с температурой не более 200 °C.

Шаровые краны имеют большое разнообразие исполнений, но основные их различия — в конструкциях запорных органов: с плавающим шаром (для небольших диаметров) и с шаром в опорах^[5][6].

Конусный кран

Это очень большой для конусного крана размер и требует специальных решений для облегчения управления (в данном случае это система смазки и механический редуктор).

А этот конусный кран имеет весьма специфическую область применения — лабораторные исследования.

Основная статья: Конусный кран

Это разновидность крана, запирающий или регулирующий элемент которого имеет форму конуса^[2].

Сквозное отверстие в пробке, которое в отличие от шаровых кранов, как правило, не круглое, а трапецевидное обеспечивает проход среды при открытии такого крана. Сёдлами является внутренняя поверхность корпуса. Таким образом, уплотнительными поверхностями запорного органа являются конические поверхности — наружная пробки и внутренняя корпуса.

В конусных кранах обеспечиваются два весьма трудносочетаемых требования — создать плотный и герметичный контакт между коническими поверхностями пары корпус—пробка и при этом обеспечить свободный плавный поворот пробки, не допуская её заклинивания и задирания уплотнительных поверхностей. Последнее требование диктует необходимость изготовления корпусов и пробок из материалов, обладающих хорошими антифрикционными качествами (латунь, бронза, чугун). Такие материалы ограничивают практическое применение конусных кранов давлением 1,6 МПа и диаметром 100 мм. Иногда конусные краны изготавливают также из углеродистой стали диаметром до 200 мм, но пробку в этих случаях делают из чугуна, либо применяют специальную систему смазки уплотнительных поверхностей.

Конусный кран весьма сложно изготовить и отрегулировать так, чтобы обеспечить какую-то стабильную величину усилия, необходимого для поворота пробки, поэтому они практически непригодны для использования с электро- или пневмоприводами и управляются вручную.

Кроме вышеперечисленных, конусные краны имеют ряд других недостатков:

• для управления конусными кранами требуются большие крутящие моменты, что приводит к необходимости установки механического редуктора даже при небольших диаметрах крана ;
• уплотнительным поверхностям требуется тщательное обслуживание и смазка во избежание прикипания пробки к корпусу;
• притирка конической пробки к корпусу сложная процедура, от качества которой зависит надёжность и герметичность крана.
• неравномерный по высоте износ пробок, что приводит к снижению герметичности крана в процессе эксплуатации.

Конусные краны различаются по способу уплотнения на сальниковые и натяжные и имеют ряд специфических конструкций:

• краны со смазкой — применяются для снижения крутящих моментов при управлении кранов;
• краны с подъёмом пробки — для того же, но другим способом;
• краны с обогревом — для застывающих нефтепродуктов;
• пробно-спускные краны — для контроля наличия среды, отбор проб и пр^[5][6].

См. также

• Задвижка
• Запорный клапан
• Дисковый затвор
• Смеситель (сантехника)

Примечания

1. ↑ Новый политехнический словарь / Гл. ред. А.Ю.Ишлинский. — М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. — С. 245. — 671 с. — 15 000 экз. — ISBN 5-85270-322-2
2. ↑ ^{1 2 3} ГОСТ Р 52720-2007. Арматура трубопроводная. Термины и определения.
3. ↑ В быту часто краном называют любую запорно-регулировочную арматуру на выходе из трубопровода, вне зависимости от устройства, что в корне неверно.
4. ↑ Трубопроводная арматура. Справочное пособие. Д. Ф. Гуревич — Л.: Машиностроение, 1981.
5. ↑ ^{1 2 3} Поговорим об арматуре. Р. Ф. Усватов-Усыскин — М.: Vitex, 2005.
6. ↑ ^{1 2 3} Арматура промышленная общего и специального назначения. Справочник. А. И. Гошко — М.: Мелго, 2007.

Ссылки

• Краны для пропуска жидкости // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.