сферичен кран
Сферичен кран ─ тръбопроводен кран, чийто заключващ или регулиращ елемент има сферична форма. Тип сферичен кран е сегментен сферичен кран със заключващ или регулиращ елемент под формата на сферичен сегмент.
Топката се върти около собствената си ос, разположена произволно спрямо посоката на движение на потока на работната среда.
Сферичните кранове започват да се използват в началото на 20 век. Те са резултат от логичното развитие на традиционните конструкции (конусовидни и цилиндрични клапани), превърнаха се в обещаваща и обещаваща посока в развитието на тръбопроводните клапани.
Предимства на сферичните кранове:
Същото като другите кранове, само по-изразено.
Конструктивните характеристики на сферичните кранове позволяват още повече да се проявят редица предимства, присъщи на вентила като вид тръбопроводна арматура. На първо място, това са минималното хидравлично съпротивление (дори по-малко от това на конусните и цилиндричните клапани), нисък въртящ момент, компактност и много важно качество за всички тръбопроводни фитинги ─ висока плътност.
Класът на херметичност А е посочен в техническото описание на модели от водещи производители съгласно GOST 9544-2005. Фитингите са тръбопроводни спирателни. Класове и норми на херметичност на затваряне” означава, че за вентили с номинален диаметър от DN 3 до DN 200 при номинално налягане от PN до 420 и за вентили с номинален диаметър от DN 250 до DN 2000 при налягане от PN до 200, няма видими течове през цялото време на експозиция.
Друго предимство на сферичните кранове ─ компактност ─ ви позволява да спестите място чрез намаляване на размерите, което прави възможно инсталирането им в ограничено пространство, например в паралелна систематръбопроводи.
Сферичните кранове се отличават с нечувствителност към падане на налягането и следователно безопасност при хидравличен удар.
В случай на пълно отваряне на сферичен кран с пълен отвор, неговата площ на потока е сравнима с диаметъра на тръбопровода, което означава, че няма промени в хидравличните параметри на контролираната работна среда. В допълнение, в сферичния кран с пълен отвор, поради особеностите на неговия дизайн, няма стагнация на твърди частици, падащи от течностите, които ги съдържат, и следователно не се образува утайка.
Приложение на сферични кранове
Широката гама от размери, характерни за сферичните кранове, лесната интеграция във всякакви производствени линии, наличието на различни начини за свързване към тръбопроводи и възможността за инсталиране на различни задвижващи механизми допринасят за разширяването на техния обхват. Сферичните кранове се използват за управление на най-разнообразни по състав и свойства работни среди ─ течни, газообразни, съдържащи твърди частици. Сферичните кранове не само успешно се справят с високотемпературни работни среди, но също така могат да работят в среда с високи или ниски температури (например в криогенна технология за преместване на течен азот или кислород), включително при непрекъсната работа.
Сферичните кранове за вода контролират потока както на обикновена "чешмяна" вода, циркулираща във водоснабдителните мрежи, така и на дестилирана, термална (минерална), морска (солена). Водата може да бъде не само чиста, но и да съдържа твърди частици, включително абразивни частици, ръжда, вар, бои и лакове, включително разтворители и други химически замърсители; да бъде прегрят до 200 градуса по Целзий или повече и много студен, с температура минус 30 o C, поради съдържанието на етиленгликол илипропиленгликол.
Сферичните кранове се използват в тръбопроводни системи, които преместват цялата гама от петролни продукти: нефтохимически суровини, смазочни материали, леки петролни продукти, бензин, дизелово гориво, мазут и дори такива вискозни съединения като строителен и пътен битум.
Но списъкът с работни среди, чиито потоци могат да се контролират с помощта на сферични кранове, не се ограничава до вода и нефтопродукти. Той също така включва различни химически продукти: алкали, киселини, разтворители (например ацетон), лакове, бои, сода, изоцианати, използвани за производството на пластмаси от пяна, каучук, покрития и лепила, водороден пероксид, метан, етилен и други вещества.
Сферичните кранове, монтирани на тръбопроводи за вода, нефт, газ, продукти и други, се използват в много сектори на националната икономика с различни изисквания към тръбопроводната арматура и различни условия за нейната работа. В химическата промишленост, където често се изискват необичайно агресивни среди. В минната (особено в минерално-преработвателната промишленост) и металургичната промишленост, които се характеризират с особено трудни условия на работа. В разпределителни станции на газопроводи, предприятия за производство на нефт и нефтопреработка. Във фармацевтичната и хранително-вкусовата промишленост, изискваща специална чистота, а понякога и стерилност, например при производството на алкохолни напитки. В топлоенергетиката (CHP, държавна централа, водноелектрическа централа, котелни, системи за пречистване на вода и пречистване на вода) и системата за жилищно-комунални услуги (отоплителни мрежи и мрежи за топла и студена вода и канализация).
Дизайн на сферичен кран
Има няколко начина за монтиране на топка в тялото на сферичен кран.
Корпусът може да бъде съставна конструкция от две (от 2 части) или повече части (обикновено от 3 части), закрепени заедно (подобно на фланцова връзка). Предимствата на такова техническо решение са очевидни ─ лекота на поддръжка и ремонт. По този начин конструкцията от три части ви позволява да сменяте и затягате уплътненията, да извършвате дейности по поддръжка и ремонт, без да демонтирате крана.
Но когато работите със сферични кранове с композитно тяло, трябва да вземете предвид възможността за изтичане и неволно отваряне на съединителите в случай на нарушаване на графика за поддръжка.
Възможни са изпълнения с конектори в горната част на корпуса или конектори, разположени перпендикулярно или под ъгъл спрямо оста на тръбопровода. Чрез тях в тялото се вкарват топка и уплътнителни пръстени. И накрая, друга опция е заварен корпус, който няма съединители.
В зависимост от метода на фиксиране на заключващия (регулиращ) елемент има две възможни модификации на подвижния интерфейс: сферични кранове с плаваща запушалка (с плаваща топка) и сферични кранове с запушалка в опорите (с топка с фиксирана ос). В първия случай уплътняването на спирателния елемент възниква поради самоуплътняване ─ плаващата топка под въздействието на налягането на работната среда се притиска към седалката и се фиксира от уплътнителни седалки, които възприемат натоварването от спада на налягането. Това гарантира плътно прилягане без течове между топката и седалката, както и „автоматична“ компенсация за износване на седалката.
Във втория случай щепселът е фиксиран с шипове в капака и тялото на крана, в резултат на което товарът пада върху опорните лагери. Конструктивните характеристики не могат да повлияят на функционалните свойства на сферичните кранове с различни конструкции. Сферични крановес плаваща запушалка се използва при по-ниски налягания и температури, а сферичните кранове с запушалка в опорите се монтират на тръбопроводи с голям (повече от 500 mm) диаметър.
При проектирането на сферични кранове могат да се прилагат различни дизайнерски решения, насочени към увеличаване на тяхната функционалност. Например, V-образните сферични кранове могат да осигурят непрекъснат поток с малки падове на налягането, което ги прави подходящи за контролиране на суспензии и вискозни течности.
За да се намалят увеличените сили, действащи върху гнездата в сферичните кранове с голям номинален диаметър и водещи до преждевременно износване на уплътнителните повърхности, може да се осигури автоматично притискане на уплътнителния пръстен под действието на работната среда преди въртенето на топката. Друг начин за намаляване на механичното напрежение върху седалките е тяхното смазване.
Както и за други видове фитинги за сферични кранове, могат да се използват различни видове свързване към тръбопровода. Най-разпространени са фланцовите, заварените и съединителните.
От какво са направени сферичните кранове?
Корпусите на сферичните кранове са изработени от чугун, въглерод или неръждаема стомана (изковки, валцувани продукти и отливки), а клапаните с малък номинален диаметър също са изработени от сплави на цветни метали. Използването на сферични кранове с корпус от неръждаема стомана е подходящо не само за контрол на агресивни работни среди, но и за среди, които изискват спазване на високи стандарти за чистота, например в хранително-вкусовата промишленост, както и в криогенно оборудване, работещо при много ниски температури.
Заключващият (регулиращ) елемент на сферичен кран ─ топка ─ е изработен от стомана, месинг, керамика. За една топка качеството на повърхностната обработка е много важно ─ отколкотоколкото по-високо е, толкова по-ниско е триенето и износването на седалките. Топките от неръждаема стомана са силно устойчиви на корозия. Желанието за сферични кранове, които са още по-устойчиви на износване и корозия, доведе до разработването на топки, изработени от керамични материали.
Списъкът с материали, от които са направени седалките на сферичните кранове, включва гума, флуоропласт, найлон, полиестер, бронз и други материали. Техният избор зависи от условията на работа на сферичния кран и свойствата на работната среда. Вентилите, използвани при високи температури, в абразивни среди и в опасни от пожар условия, монтират твърди метални уплътнения. Използват се и при големи падове на налягане и високи скорости на работната среда. В допълнение, термично разширеният графит и полиамидът ефективно издържат на високи температури.
Устойчивостта на износване и способността за осигуряване на висока плътност се отличават с уплътнения, изработени от флуоропласт, включително флуоропласт със стъклени, графитни и метални прахови пълнители.
Управление на сферичен кран
Сферичните кранове могат да се управляват с помощта на ръчно (ръкохватка, ръчно колело, чрез скоростна кутия) или механизирано задвижване без пълен оборот ─ пневматично (еднодействащо или двойнодействащо), електрическо (в общо промишлено или взривобезопасно изпълнение), хидравлично. Вентилите с механично задвижване се използват в тръбопроводи с високо налягане и голям диаметър. Освен това те могат да бъдат оборудвани с ръчно управление. Пневматичните сферични кранове са оборудвани с електропневматичен разпределител и блок от крайни изключватели.
При изчисляване на задвижването на сферичните кранове се вземат предвид следните фактори: скоростта и вискозитета на работната среда, коефициентът на триене на уплътнителните материали и влиянието на температурата.
Като се има предвид, че засферични кранове, много е важно те да се завъртат точно на 90 O по време на цикъла, на тях могат да се монтират регулируеми крайни изключватели, за да се гарантира точността на позициите „отворено“ и „затворено“ и за да се предотврати рискът от случайна намеса на сферичния кран в работата на тръбопроводната система, механични ключалки на управлението на клапаните в крайни позиции.
Първата област на приложение на сферичните кранове, които се появяват преди началото на Втората световна война, са горивните системи на авиационно оборудване. Но много бързо те се заинтересуваха от други индустрии и още през 50-те години наXXвек започна мащабна експанзия на сферичните кранове в различни области на технологията. Този процес продължава и днес.
През последните десетилетия беше направена огромна крачка напред в развитието на сферичните кранове: обемът на тяхното производство рязко се увеличи, бяха създадени нови дизайни, в които намериха място различни иновации и оригинални технически решения. Сферичните кранове с основателна причина могат да се считат за един от водещите на съвременните тръбопроводни фитинги.