Шток шарового крана как важный элемент его конструкции
Эта деталь является одной из самых важных в конструкции изделия. Шток шарового крана влияет, как на сальниковое устройство, так и на состояние крана в целом.
Шаровой кран
Все заключается в обеспечении безопасной работы и отсутствии протечек воды. Несовершенный по конструкции шток при определенных условиях может привести к его разгерметизации.
Что такое шток шарового крана и каким он бывает
Эта деталь является основой для размещения на ней уплотнительного элемента. Она имеет разные формы и варианты размещения. Относительно конструкции различия состоят в наличии или отсутствии специального упора-ограничителя. В вариантах размещения выбор возможен между штоками, вставляемые в корпус крана изнутри или снаружи.
Шток, вставленный изнутри корпуса
Этот вариант принято считать наиболее удачным. Сила давления жидкости внутри крана стремится выдавить шток наружу. В такой конструкции она воспринимается специально сделанным упором (буртиком). Поскольку он является монолитной частью штока, то надежность всей детали получается достаточно высокой.
Опираясь на проточку в корпусе, такой шток шарового крана создает максимальное сопротивление выталкиванию. Исключается риск выдавливания этого элемента конструкции. Соответственно, прорыв воды становится невозможным. Предотвращается аварийная ситуация и затопление жилища.
Наружная установка
Здесь шток шарового крана не имеет такой опоры, как в предыдущем случае. Вставленный сверху в корпус, он воспринимает усилие воды сальниковой гайкой. Если она больше ничем не фиксируется, то существует риск самопроизвольного раскручивания.
Есть два фактора, которые этому способствуют. Во-первых, возможная вибрация системы водоснабжения. Во-вторых, периодическое изменение температуры жидкости (в первую очередь для горячего водоснабжения). Возникают знакопеременные нагрузки, способствующие изменению положения сальниковой гайки.
Эти моменты приводят с начала к ослаблению зажатия сальника и появлению протечки воды. Если это своевременно не устранить, то гайка может раскручиваться дальше. При незначительном зацеплении резьбы и внезапном скачке давления шток может быть вырван из корпуса крана. Последствия такого происшествия не трудно представить.
Шток шарового крана наружной установки со смещенным упором
В таком варианте исполнения упор располагается не с торца штока, а ближе к его середине. Это попытка одновременно решить две задачи. Во-первых, использовать сальниковую гайку в качестве детали, прижимающей сальниковое уплотнение. Во-вторых, она своим расположением должна ограничивать ход штока крана.
Риски выдавливания сальникового узла здесь такие же, как и в выше представленной конструкции. К этому добавляется нежелательная возможность заклинивания штока. Он может отказаться проворачиваться при неоднократном поджатии сальниковой гайки.
Что в итоге
Из рассмотренных конструкций можно без труда выбрать наиболее приемлемый вариант. При покупке следует обращать внимание на то, как устроен шток шарового крана. При этом стоимость отключающего устройства становится моментом не первого плана.
Автор: Сергей Морозов
Внимание! Эта статья защищается законом об авторском праве в цифровую эпоху (DMCA). Запрещается любое копирование без моего разрешения.
Шаровой кран
Шаровые краны обеспечивают 100% герметичность, надежны, служат длительное время, устойчивы к наличию загрязнений в жидкости.
С развитием технологии полимерных материалов уплотнения кранов стали обеспечивать очень надежное уплотнения в течении длительного периода, а сам краны стали одним из самых популярных устройств среду запорной трубопроводной арматуры, частично вытеснив задвижки.
Конструкция шарового крана
Рассмотрим устройство типичного шарового крана.
Шар должен быть соединен с ручкой. Это соединение может быть жестким, когда шар приварен к штоку, соединенному с ручкой или спрессован с ним, или, как в показанном примере плавающим, в этом случае в шаре изготавливается углубление, в которое помещаются грани штока. При сборке крана соединение фиксируется и при повороте ручки со с штоком будет вращаться и кран.
Шток соединяется с ручкой, для передачи вращения на штоке выполнены лыски, которые базируются в соответствующем пазу в ручке.
Для предотвращения протекания жидкости из под штока устанавливается уплотнение.
Конструкцию фиксирует втулка, а ручка прижимается к штоку при помощи гайки.
Разновидности шаровых кранов
Шаровые краны применяются во многих технических системах. Какие существуют разновидности и по каким параметрам они отличаются?
По характеру рабочей среды
Водопроводные шаровые краны состоят из корпуса, уплотнений, шара и штока, соединенного с рычагом для вращения шара. Эти шаровые краны характеризуются относительно простой конструкцией, корпус обычно состоит из дух частей, для подключения крана к трубопроводу в корпусе выполнена резьба. При больших диаметрах условного прохода кран может соединяться с другими элементами системы с помощью фланцев.
Гидравлические шаровые краны специально разработаны для работы в гидроприводе. Эти краны рассчитаны на работы на гидравлическом масле при давлении до 70 МПа. Корпуса таких клапанов, имеют более сложную конструкцию, имеют толстые стенки и изготавливаются из качественных легированных сталей. Уплотнения также способны работат на масле и обеспечивать герметичность при высоком давлении и высоких температурах.
К шаровым кранам, работающем в системах газоснабжения, пневматических системах предъявляются повышенные требования. Уплотнения этих кранов должны обеспечивать 100% герметичность, а при работе с газами достичь ее сложнее. Кран не должен пропускать газ в атмосферу. Элементы газовых шаровых кранов изготавливаются из коррозионно-стойких материалов, а сами краны подвергаются нормативным испытаниям.
По количеству коммутируемых линий
Если кран может направить жидкость от одного входного патрубка к двум другим, то такой кран называют трехходовым, простить о них можно в статье.
Четырехходовые шаровые краны имеют четыре патрубка, между которыми распределяются потоки жидкости. Такие краны могу выполнять роль смесителя или гидравлического распределителя.
По размеру проходного сечения
В неполнопроходных кранах диаметр отверстия меньше условного диаметра присоединяемой трубы.
По материалу корпуса
Корпуса шаровых кранов может изготавливать из обычной или нержавеющей стали, латуни, силумина, полипропилена, ПВХ. Клапаны из нержавеющей стали обычно применяются в системах с высоким давлением, чувствительным к коррозии, в пищевой, медицинской. Клапаны из полипропилена получили широкое распространение в системах водопровода. В коммунальном хозяйстве широко применяются шаровые краны из силумина и латуни. Краны из ПВХ используются в ирригации, водоснабжении.
По материалу уплотнения шара
Основным материалом для изготовления уплотнений является тефлон PTFE, он имеет низкое трение, хорошую химическую стойкость и высокую температуру плавления (
327 ° C). Однако тефлон имеет относительно высокий коэффициент теплового расширения, что негативно может сказаться на работе крана при сильном нагреве.
Альтернативными материалами для изготовления уплотнений являются ПТФЭ, полиамид, капролон, и даже керамика, но чем тверже материал, тем сложнее обеспечивать надежное уплотнение.
По типу управления
Самым простым и распространенным вариантом является ручное правление краном. Для регулирования на кране может быть установлена гнутая или литая ручка, бабочка.
Электрическое управление шаровыми крана мене распространено, но не менее полезно. Среди электрических кранов встречаются не только дискретные двухходовые или трееходовые, но и пропорциональные с фасонными отверстиями в шарах, для получения требуемых характеристик.
Обозначение шаровых кранов на схемах
На гидросхемах шаровой кран изображается следующим образом:
Для обозначения ручного управления на кране схематично изображуют ручку:
Достоинства и недостатки шаровых кранов
Шаровые выгодно выделяются на фоне другой запорно-регулирующей аппаратуры благодаря:
Факторами ограничивающими применение шаровых кранов являются:
Латунные шаровые краны: конструкции сальниковых узлов
Что делать, чтобы не потратить деньги впустую и не купить подделку или, просто, не очень качественный и не очень надежный шаровый кран.
В предыдущей статье мы говорили о материале, из которого изготавливаются современные шаровые краны – это латунь. А сегодня, наша публикация посвящена рассмотрению конструкций сальниковых узлов латунных шаровых кранов.
Сальниковые узлы
Сальниковый узел шарового крана обеспечивает его герметичность по отношению к внешней среде. Ниже представлены основные конструкции сальниковых узлов.
Описание
Шток 1 вставлен изнутри. Два одинаковых сальниковых кольца 4 из эластомера. Самый простой и дешевый узел.
Недостатки узла
Узел неремонтопригоден. Температурная стойкость крана ниже, чем у кранов с тефлоновыми сальниками. Течь по штоку требует замены всего крана. Шток ослаблен кольцевыми проточками
Описание
Шток 1 вставлен изнутри. Два сальниковых кольца: нижнее 4б – из FPM и верхнее 4а из NBR.
Недостатки узла
Узел неремонтопригоден. Температурная стойкость крана ниже, чем у кранов с тефлоновыми сальниками. Течь по штоку требует замены всего крана. Шток ослаблен кольцевыми проточками.
Описание
ОписаниеШток 1 вставлен изнутри. Сальниковая гайка 3 имеет внутреннюю резьбу, что потребовало установки антифрикционного элемента 5. Уплотнение выполнено из тефлонового сальника 2 и резинового кольца 4.
Недостатки узла
Узел, условно, ремонтопригоден, т.к. заменить кольцо 4 нельзя. Малая высота сальника 2 не позволяет ему полноценно выполнять функции герметизации. элемент. Шток 1 имеет начальные напряжения от растяжки и ослаблен кольцевой проточкой.
Описание
Шток 1 вставлен изнутри. В роли сальниковой выступает обычная гайка 3 с внутренней резьбой. Растяжка штока потребовала установки антифрикционного элемента 5. Уплотнение выполнено из тефлонового сальника 2 и резинового кольца 4.
Недостатки узла
Узел, условно, ремонтопригоден, т.к. заменить кольцо 4 нельзя. Малая высота сальника 2 не позволяет ему полноценно выполнять функции герметизации. элемент. Шток 1 имеет начальные напряжения от растяжки и ослаблен кольцевой проточкой.
Описание
Шток 1 вставлен изнутри. Сальниковая гайка 3 имеет внутреннюю резьбу. Растяжка штока потребовала установки антифрикционного элемента 5. Уплотнение выполнено из тефлонового сальника 2.
Недостатки узла
Узел ремонтопригоден. Шток 1 имеет начальные напряжения от растяжки.
Описание
Шток 1 вставлен снаружи и имеет прижимной буртик 6. Сальниковая гайка 3 с наружной резьбой имеет выборку под буртик штока. Уплотнение выполнено из тефлонового сальника 2.
Недостатки узла
Узел ремонтопригоден. Возможно выбивание штока давлением рабочей среды. После нескольких подтягиваний сальниковой гайки, шток может заклиниться об шаровой затвор.
Сальниковый узел крана Valtec Base
Самым надежным и практичным на сегодняшний день признан сальниковый узел с тефлоновым сальниковым кольцом 2 высотой не менее 40% диаметра штока, прижимной сальниковой гайкой с наружной резьбой 3 и со штоком 1, вставленным изнутри.
При выборе крана следует учитывать, что шаровые краны с неремонтопригодными сальниковыми узлами прослужат до первой протечки по штоку, после чего весь кран подлежит замене.
Схемы расположения штоков в шаровых кранах
Еще одна опасность подстерегает тех, кто выберет кран, у которого шток вставлен снаружи, а не изнутри корпуса. С одной стороны, такое решение делает кран ремонтопригодным, но с другой стороны – оно несет в себе опасность выбивания штока давлением рабочей среды.
Надеяться на то, что сальниковая гайка удержит шток от выдавливания, особенно не приходится, т.к. любое незакрепленное (незаконтренное) резьбовое соединение под действием продольной силы стремится к раскручиванию. Это вызвано тем, что продольная сила F на винтовой плоскости раскладывается на две взаимоперпендикулярные силы– Fp и Fn.
раскручиванию является сила трения. При вибрационных нагрузках сила трения существенно ослабевает, что ведет к самопроизвольному раскручиванию. Такая же проблема возникает в накидных гайках обжимных фитингов. Именно поэтому их полагается время от времени
Как работает шток, вставленный изнутри корпуса
Сила, вызванная давлением рабочей среды, стремится вытолкнуть шток шарового крана из сальникового патрубка. Если шток вставлен изнутри – эту выталкивающую силу воспринимает буртик штока, опирающийся на корпус крана
Как работает шток, вставленный снаружи корпуса
Когда шток вставлен снаружи, выталкивающую силу приходится воспринимать сальниковой гайке. Здесь и начинает проявляться «эффект юлы». Вибрации крана и знакопеременные температурные нагрузки приводят к самопроизвольному откручиванию сальниковой гайки и появлению течи. При отсутствии должного контроля, гайка может частично выйти из резьбового зацепления. В этом случае, при малейшем скачке давления, оставшаяся в зацеплении часть резьбы будет смята, и шток будет выбит из крана.
Как работает шток со смещенным буртиком
Самым неудачным вариантом сальникового узла является такой, при котором опорный буртик штока смещен вверх и прижимается сальниковой гайкой. В этом случае, по замыслу конструкторов, сальниковая гайка одновременно выполняет функцию ограничителя хода штока и прижимного элемента для сальникового уплотнителя. Кроме возможного выбивания штока по описанной ранее схеме, в данной конструкции добавляется опасность полного заклинивания шара штоком. Это может произойти уже после нескольких поджатий сальниковой гайки.
В следующей статье мы рассмотрим, что представляют собой шаровые затворы.
Сальники шаровых кранов имеют разные виды и устройство
Эти элементы имеют важное значение, поскольку обеспечивают герметичность конструкции. Сальники шаровых кранов должны быть качественными и надежными.
Если такими свойствами они не обладают, то не исключены проблемы в использовании. Это может выразиться в протечке жидкости или даже в затоплении помещения.
Какие бывают сальники шаровых кранов
Лучше рассмотреть не сами сальники, а полностью узлы, в которых они расположены. Ведь сам по себе сальник представляет только тот или иной вид материала, имеющий определенную форму.
Поэтому на качество крана влияет именно сальниковый узел. Это совокупность нескольких конструктивных элементов с уплотнительным материалом.
Варианты устройства
Здесь есть несколько технических решений. Их можно разбить по характерным признакам. Главным из них является возможность выполнения ремонта.
Некоторые сальники шаровых кранов при появлении утечки воды невозможно исправить. Их нужно только менять полностью. Второй вариант кранов может быть отремонтирован в силу своих конструктивных особенностей.
По конструкции прижимной гайки и штока
Гайка предназначена для подтяжки сальникового уплотнения. Может иметь наружную или внутреннюю резьбу. Если гайка работает через внутреннюю резьбу, то в сальниковом узле необходим дополнительный антифрикционный элемент. При подтягивании он не допускает проворачивания штока вхолостую. Это еще одна деталь, усложняющая конструкцию.
Сальники шаровых кранов могут иметь шток с проточками или без них. Это важно, поскольку любая проточка уменьшает его диаметр. Прочность при этом снижается. Усилие закручивания гайки, действующее вдоль оси штока может привести к его разрыву.
Штоки могут устанавливаться, как снаружи, так и изнутри крана. Второй вариант установки несколько сложнее.
По уплотнительным материалам
Здесь есть отличия по форме, толщине и виду материала сальникового элемента. Как правило, уплотнения имеют форму кольца.
В качестве материала используются эластомеры (в том числе различная резина) и тефлон. Он обладает более высокими температурными характеристиками.
Сальники шаровых кранов — графическая иллюстрация
Конструкции, которые невозможно отремонтировать, характерны наличием проточек на штоках, вставленных изнутри корпуса крана.
Сальниковые узлы, которые можно отремонтировать
Такие сальники шаровых кранов имеют несколько вариантов исполнения. Характеризуются использованием тефлона в качестве уплотнительного материала. Имеют недостатки в виде кольцевых проточек штоков и их начального напряжения от усилия сальниковой гайки.
Здесь мощное уплотнительное кольцо из тефлона (поз.2) имеет толщину в пределах 40% от диаметра штока. Использована прижимная гайка с наружной резьбой. Этого достаточно, чтобы сальники шаровых кранов такого исполнения работали надежно длительное время.
Автор: Сергей Морозов
Внимание! Эта статья защищается законом об авторском праве в цифровую эпоху (DMCA). Запрещается любое копирование без моего разрешения.
Конструкция Шарового крана
В корпусе на штоке перпендикулярном оси трубопровода закреплён запорный элемент выполненный в форме шара со сквозным отверстием. Вращение штока на 90° передаётся шару и разворачивает его из открытого положения, в котором ось отверстия совпадает с осью трубопровода, в закрытое положение — перемещая ось отверстия в плоскость перпендикулярную направлению потока.
Ниже представлены несколько основных конструкций шаровых кранов получивших наиболее широкое распространение.
Латунный шаровой кран с разборным корпусом — наиболее популярная конструкция. Отличается низкой ценой и малой массой. Латунные шаровые краны устанавливают во внутренних системах отопления, холодного и горячего водоснабжения. Цена латунных кранов настолько низка, что несмотря на возможность разборки, их ремонтом никто не занимается, а неисправный кран заменяют новым.
Единственный недостаток латунных кранов — это обесцинкивание латуни, способное избирательно вымывать из тела крана цинк, оставляя медь. Производители качественных кранов решили эту проблему и применяют латуни стойкие к обесцинкиванию.
В шаровых кранах предназначенных для установки на трубопровод транспортирующий питьевую воду, внутренняя поверхность не никелируется в соответствии с европейскими нормами.
Стальной шаровой кран с цельносварным корпусом — очень надёжная и относительно недорогая запорная арматура. Они предназначены для использования в котельных, тепловых сетях, тепловых пунктах, а также на промышленных объектах. Их устанавливают на ответственных участках трубопровода, где важны долгий срок службы и высокая герметичность перекрытия.
Шаровые краны цельносварной конструкции не подлежат ремонту и в случае выхода из строя должны быть заменены. Герметичность перекрытия обеспечивается прижатием фторопластовой прокладки к шаровому затвору тарельчатой пружиной.
Стальной шаровой кран с разборным корпусом — как правило, применяется на промышленных объектах с высокими требованиями к надёжности, герметичности и ремонтопригодности. Их устанавливают на трубопроводах, транспортирующих воду, пар и сжатый воздух.
Основной особенностью трёхсоставной конструкции шарового крана, является возможность замены торцевых уплотнений шара после демонтажа средней части крана, без раскручивания резьбового соединения с трубопроводом.
Герметичность перекрытия обеспечивается за счёт прижатия фторопластовых кольцевых уплотнений к шару стяжными болтами.
По конструкции запорного элемента шаровые краны делятся на краны с подвижным и фиксированным шаром.
В кранах с фиксированным шаром, запорный элемент жёстко закреплён на вертикальной оси штока, а уплотнения обеспечивающие ему герметичное перекрытие потока прижимаются к шару тарельчатой пружиной или стяжными болтами. Для облегчения закрытия шаровых кранов такой конструкции, фиксирующая цапфа может иметь самосмазывающиеся подшипники скольжения.
В кране с подвижным (плавающим) шаром, затвор не связан со шпинделем и может незначительно перемещаться в корпусе под действием давления рабочей среды, обеспечивая дополнительное уплотнение. На трубопроводах большого диаметра и с высоким давлением рабочей среды, для открытия крана с плавающим шаром может потребоваться значительное усилие, поэтому краны такой конструкции, как правило, изготавливаются с диаметром не более DN200.
Во всех муфтовых шаровых кранах конструкция запорного элемента выполнена с подвижным затвором (шаром).
По диаметру отверстия в запорном элементе шаровые краны делятся на полно проходные, у которых диаметр отверстия равен внутреннему диаметру присоединённого трубопровода и неполно проходные — у которых диаметр отверстия немного меньше диаметра трубопровода.
