Шаровые клапаны

Шаровой клапан - это клапан вращательного движения на четверть оборота, в котором для остановки или запуска потока используется шарообразный диск. Если клапан открыт, шар вращается до точки, где отверстие в шаре совпадает с входом и выходом корпуса клапана. Если клапан закрыт, шар поворачивается так, что отверстие перпендикулярно отверстиям потока корпуса клапана, и поток останавливается.

Большинство шаровых кранов быстродействующего типа, для управления которым требуется поворот ручки клапана на 90°. Но если клапан большого размера требует значительных усилий для открытия или закрытия клапана, используется привод с зубчатой передачей. При таком расположении маленького маховика достаточно для работы довольно большого клапана.

Части шарового крана

Шаровые клапаны в основном доступны в трех версиях: с полным проходом, проход Вентури и уменьшенным проходом. Полнопроходной клапан имеет внутренний диаметр, равный внутреннему диаметру трубы. Версии Venturi и уменьшенного порта обычно на один размер трубы меньше размера линии.

Шаровые клапаны изготавливаются в различных конфигурациях корпуса, и наиболее распространенными являются:

• шаровой клапан с верхним разъёмом обеспечивает доступ к внутренним частям клапана для технического обслуживания путем снятия крышки клапана. Не требуется снимать клапан с трубопровода.
• шаровой клапан с разборным корпусом состоит из двух частей, одна из которых меньше другой. Шар вставлен в большую часть корпуса, а меньшая часть корпуса собрана болтовым соединением.

Концы клапанов доступны в качестве стыковой сварки, раструбной сварки, фланцевых, резьбовых и других.

Материалы

Шаровые клапаны обычно изготавливаются из нескольких металлов, а седло из мягких материалов, таких как тефлон, неопрен и комбинации этих материалов. Использование мягких материалов обеспечивает отличную герметизирующую способность. Недостатком мягких седельных материалов (эластомерных материалов) является то, что они не могут быть использованы при высоких температурах процессов.

Например, седла из фторрсодержащего полимера могут использоваться для рабочих температур от -200° (и выше) до 230° C и выше, в то время как графитовые седла могут использоваться для температур от? ° до 500 ° C и выше.

Конструкция штока

Шток в шаровом клапане не прикреплен к шару. Обычно он имеет прямоугольную часть на шаре, которая входит в прорезь, врезанную в шар. Увеличение позволяет вращать шар, когда клапан открыт или закрыт.

Крышка

Крышка шарового клапана крепится к корпусу, который удерживает шток в сборе и шар на месте. Регулировка крышки позволяет сжать уплотнение, которое снабжает уплотнение штока. Упаковочный материал для штоков шаровых кранов обычно представляет собой тефлоновые или тефлоновые или уплотнительные кольца вместо сальниковых уплотнений.

Ниже приведены некоторые типичные применения шаровых клапанов:

• Воздушные, газообразные и жидкие применения;
• Дренажи и вентиляционные отверстия в жидких, газообразных и других жидкостных средах;
• Работа под паром.

Типы шаровых клапанов

Плавающий шаровой кран

В плавающем клапане шар подвешен в протекающей жидкости и удерживается на месте путем сжатия двух эластомерных седел против него.

Вал соединен в верхней части шара и позволяет переключаться из открытого в закрытое положение с поворотом на четверть оборота (90 градусов).

Когда вал перемещается, к шару прикладывается нагрузка, которая прижимается к его седлам.

Эта легкая и экономичная конструкция подходит для размеров отверстий до 10 дюймов: больше этого размера отверстия седла клапана не смогут выдерживать более тяжелые шары, а клапан не будет работать безопасно и эффективно.

Плавающие клапаны допускают двунаправленное отключение потока (как тип цапфы).

Цапфовый шаровой кран

Цапфовые клапаны были введены, чтобы справиться с ограничениями по размеру стандартных плавающих клапанов, описанных выше. Действительно, в клапанах этого типа вал, шар и опорная цапфа действуют как единый цельный узел, способный выдерживать большие нагрузки, создаваемые шарами больших размеров.

Помимо преимущества гибкости размеров, цапфовый клапан имеет более низкий рабочий крутящий момент по сравнению с конструкцией плавающего клапана (что может стать преимуществом, когда клапан должен приводиться в действие, поскольку для управления клапаном могут быть установлены более мелкие и экономичные приводы).

Конструкция цапфы требует меньшего крутящего момента. Следовательно, уменьшается размер привода и общие затраты на клапан. Эта разница в стоимости становится важным фактором при увеличении класса давления и размера клапана. 

Шаровые краны изготавливаются в разных вариантах исполнения. На основании этого краны можно классифицировать следующими способами:

• с доступом сверху;
• с боковым разъемом или разборным корпусом;
• с трёхэлементным корпусом.

Для работы в условиях чрезвычайно высокого давления и температуры также используется полностью сварной корпус.

Шаровой кран с доступом сверху

Как вы можете видеть на изображении выше, снятие крышки крана с доступом сверху обеспечивает доступ к внутренним частям клапана для сборки, разборки, ремонта или технического обслуживания без снятия клапана с трубопровода.

Шаровой кран с разборным корпусом

В этой конструкции корпус клапана разделен на две или три части. Шар, кольца седла, шток и другие внутренние элементы установлены внутри большей части корпуса и скреплены с меньшими частями болтами.

Основные различия между этими двумя конструкциями шаровых кранов:

• Шаровые краны с верхним разъемом изготавливаются, как правило, с литыми стальными корпусами; клапаны бокового разъема изготовлены с (прочными) корпусами из кованой стали;
• Шаровые краны с верхним разъемом имеют монолитную конструкцию (выполнены за одно целое); боковые входные клапаны состоят из двух или трех частей;
• Шаровые краны с верхним разъемом требуют большего количества неразрушающих испытаний, чем боковой разъем из-за их литых корпусов;
• Шаровые краны с боковым разъемом легче собрать и изготовить, чем с верхним разъемом, что требует длительного опыта и мастерства для правильной работы;
• Шаровые краны с верхним разъемом, как правило, дороже, и имеют более длительное время выполнения из-за операций литья, необходимых для изготовления корпуса.

Преимущества и недостатки шаровых кранов

Преимущества

• Он быстро открывается и закрывается, что обеспечивает надежную герметизацию при высоких температурах;
• Он меньше и легче, чем запорный клапан того же размера и номинала;
• Несколько конструкций шаровых кранов предлагают гибкость выбора, так что можно выбрать клапан, который соответствует вашим требованиям;
• Простота в эксплуатации и экономичное обслуживание.

Недостатки

• Не может использоваться в случае, когда требуется дросселирования;
• В суспензии или других аналогичных областях применения взвешенные частицы могут осесть и попасть в полости корпуса, что приведет к износу, утечке или повреждению клапана;
• Из-за быстрого открытия и закрытия могут возникнуть скачки давления, которые могут повредить оборудование, расположенное ниже по потоку.

Применение клапана

• Он может быть использован в различных применениях жидкости в качестве двухпозиционного запорного клапана, который обеспечивает герметичное перекрытие;
• Он может использоваться в воздушных, газообразных и паровых, а также в углеводородных применениях;
• Металлические седельные клапаны могут использоваться в условиях высокого давления и температуры;
• Широко используется с манометровыми трубками, чтобы соединить инструменты.