Шаровой кран

Большой промышленный шаровой кран с электроприводом и люком для технического обслуживания (затвор в открытом положении).

В разрезе хорошо видны неметаллические уплотнительные кольца.

Суженный шаровой кран на немецкой компрессорной станции (жёлтый хвостовик говорит о его закрытом положении).

Шаровой кран — разновидность трубопроводного крана, запирающий или регулирующий элемент которого имеет сферическую форму^[1]. Это один из современных и прогрессивных типов запорной арматуры, находящий всё большее применение для различных условий работы в трубопроводах, транспортирующих природный газ и нефть, системах городского газоснабжения и других областях. Имеется также возможность использовать его в качестве регулирующей арматуры^[2][3].

Конструкция шаровых кранов не является новинкой и известна уже более 100 лет, однако в ранних вариантах она не обеспечивала плотного перекрытия прохода среды из-за трудности её обеспечения металлическими поверхностями шаровой пробки и сёдел корпуса. Появление и внедрение в арматуростроение таких материалов как фторопласт, синтетических каучуков для изготовления сёдел привели к началу широкого использования шаровых кранов. Новые материалы позволили обеспечить плотность закрытия и существенно снизить усилия, необходимые для управления краном.

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 других типах запорной арматуры. 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 вышесказанного шаровые краны имеют ряд других достоинств, среди которых:

• простота конструкции;
• высокая и надёжная герметичность;
• небольшие габариты;
• простая форма проточной части и отсутствие в ней застойных зон;
• удобное управление;
• малое время, затрачиваемое на поворот;
• применимость для вязких и загрязнённых сред, суспензий, пульп и шламов.

Как недостаток можно отметить необходимость наличия «мёртвой» зоны для поворота у кранов с консольной ручкой. Данный недостаток можно компенсировать краном с ручкой-барашком.

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.

Управляются шаровые краны вручную (на малых диаметрах) и с использованием механизированного привода — электрического, пневмо- и гидравлического, причём для кранов на газопроводах имеется возможность использовать в качестве управляющей среды пневмопривода рабочую среду, транспортируемую по трубопроводу^[2][3]. В быту шаровой кран может называться полуоборотным.

Устройство

3D-изображение разреза простейшего крана с плавающим шаром.

На поясняющем рисунке изображены:

• корпус крана (1);
• сёдла в виде уплотнительных колец (2);
• затвор в виде шаровой пробки (3);
• рукоятка для ручного управления (4);
• шпиндель крана, передающий усилие от рукоятки затвору (5).

Шаровые краны имеют большое разнообразие исполнений, но основные их различия — в конструкциях запорных органов: с плавающим шаром и с шаром в опорах.

Конструкции запорных органов

Плавающий шар.

Шары с цапфой для установки в опоры.

С плавающим шаром

В этом случае шаровая пробка не связана жёстко со шпинделем, может перемещаться по отношению к нему и под действием давления среды со стороны входа прижиматься к уплотнительному кольцу со стороны выхода, герметизируя таким образом кран. При больших диаметрах прохода и давлениях пробка создаёт чрезмерно большие нагрузки на уплотнительное кольцо, что затрудняет работу крана, поэтому такая конструкция обычно используется при номинальных диаметрах не более 200 мм.

С шаром в опорах

В таких кранах пробка устанавливается и поворачивается в опорах, она имеет осевой выступ (цапфу) в нижней части, входящий в специальное углубление, а сёдла под действием давления прижимаются к её сферической поверхности. Такая конструкция существенно снижает усилия, необходимые для управления краном и позволяет применять приводные устройства меньшей мощности, чем для кранов с плавающим шаром, однако такие устройства конструктивно сложнее и имеют более высокую стоимость.

Фиксирующая цапфа пробки при этом может иметь подшипники качения или самосмазывающиеся подшипники скольжения, что используется в большом количестве конструкций^[2][3].

См. также

• Конусный кран
• Дисковый затвор
• Задвижка
• Запорный клапан
• Регулирующий клапан

Примечания

1. ↑ ГОСТ Р 52720-2007. Арматура трубопроводная. Термины и определения.
2. ↑ ^{1 2 3} Поговорим об арматуре. Р. Ф. Усватов-Усыскин — М.: Vitex, 2005.
3. ↑ ^{1 2 3} Арматура промышленная общего и специального назначения. Справочник. А. И. Гошко — М.: Мелго, 2007.

	Шаровой кран на Викискладе?