Кульовий 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).

Кульовий кран - різновид трубопровідного крана, замикаючий або регулюючий елемент якого має сферичну форму. Це один із сучасних і прогресивних типів запірної арматури, що знаходить все більше застосування для різних умов роботи в трубопроводах, що транспортують природний газ і нафту, системах міського газопостачання та інших областях. Є також можливість використовувати його в якості регулюючої арматури.

Конструкція кульових кранів не є новинкою і відома вже більше 100 років, однак у ранніх варіантах вона не забезпечувала щільного перекриття проходу середовища через труднощі її забезпечення металевими поверхнями кульової пробки і сідел корпусу. Поява та впровадження в арматуробудування таких матеріалів як фторопласт, синтетичних каучуків для виготовлення сідел призвели до початку широкого використання кульових кранів. Нові матеріали дозволили забезпечити щільність закриття і істотно знизити зусилля, необхідні для керування краном.

Рухомим елементом (затвором) таких кранів служить пробка сферичної форми - куля, по осі якої виконане наскрізне круглий отвір для проходу середовища. У прохідних кранах для повного закриття або відкриття проходу досить повернути кулю на 90 °. Діаметр отвору найчастіше відповідає внутрішньому діаметру трубопроводу, на який встановлюється кран, який має назву в цьому випадку повнопрохідні. Гідравлічні втрати при проході робочого середовища через повністю відкритий кран дуже малі, практично такі ж як при проході середовища через трубу, рівну по довжині корпусу крана, що в рази менше, ніж в інших типах запірної арматури. Це цінна якість зробило кульові крани основним запірним пристроєм на лінійній частині магістральних газопроводів. Проте для зменшення габаритів і крутних моментів, необхідних для управління арматурою, іноді застосовуються звужені крани. Крім вищесказаного кульові крани мають ряд інших переваг, серед яких:

• простота конструкції;
• висока і надійна герметичність;
• невеликі габарити;
• 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.

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.

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.

См. также

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

Примечания

sv:Kulventil