Устройство шарового крана для воды

Классификация водопроводных шаровых кранов

Говоря о шаровых кранах, стоит разделять понятия “кран водопроводный” и “смеситель”. Объединяет обе разновидности общий для них конструктивный элемент – запирающая или регулирующая деталь в виде тела вращения округлой конфигурации.

Действия по запиранию трубопровода или регулировке потока производятся поворотом этого элемента вокруг его условной центральной оси.

Краны могут как устанавливаться  между элементами водопроводной системы, так и являться конечной точкой трубопровода.

В первом случае устройства называют запорными, а во втором они играют роль водоразборных приспособлений и чаще всего представляют собой хорошо известные всем смесители.

Огромный ассортимент кранов для водопровода позволяет подобрать устройство для любой системы водоснабжения с оптимальными параметрами и внешним дизайном

Смеситель – это механизм для смешивания воды и регулирования её температуры, в то время как проходной кран может регулировать только величину напора.

Запорная шаровая арматура делится на проходную, т.е. установленную в прямом участке трубопровода, угловую, т.е. расположенную на участке с изменением направления потока на 90º, и на трехходовую, т.е. поставляющую поток в два приемных патрубка.

Благодаря простоте конструкции шаровой кран редко ломается, предельно прост в ремонте и монтаже

Арматура с шаровыми затворами используются в контурах водоснабжения и отопления.

По параметрам пропускной способности применяемые в тепловых системах краны делятся на:

  • Полнопроходные. Шаровые устройства, в которых диаметр выходного отверстия шаровой пробки, она же затвор, равен диаметру трубопровода на который установлен кран.
  • Редуцированные. Сантехнические приспособления, в которых диаметр выходного отверстия шаровой пробки меньше аналогичного размера трубопровода в большинстве случаев на один типоразмер.

Краны редуцированного типа позволяют перекрывать тепловую магистраль быстро, но без угрозы формирования гидравлического удара.

По типу присоединения к системе водоснабжения:

  • Резьбовые. Арматура с внутренней или наружной конической или цилиндрической резьбой. Монтируется путем навинчивания муфт или ввинчивания патрубковых фитингов. Самый распространенный в коммунальном хозяйстве вид прост в установке, позволяет легко проводить ремонты.
  • Комбинированные. Устройства оснащенные внутренней и наружной резьбой. С одной стороны присоединяются посредством муфты с внутренней резьбой, с другой ниппельным фитингом.
  • Приварные. Монтируются посредством сварки. При безукоризненном исполнении соединения обеспечивают идеальную герметичность, не требуют периодической регулировки положения муфт, как предыдущая разновидность. Однако неудобны в ремонте, т.к. вместе с ними приходится демонтировать часть трубопровода.
  • Фланцевые. Устанавливаются с помощью фланцев на ответственных трубопроводных магистралях. Могут многократно подвергаться демонтажу с последующей установкой. Периодически требуют контроля болтовой затяжки фланцев.

В автономных системах водоснабжения наиболее часто используются обычные резьбовые устройства, позволяющие провести сборку трубопровода любой сложности из всех известных разновидностей труб или их комбинации.

Шаровые краны производят с наружными и внутренними резьбами, позволяющими соединять их с трубопроводом посредством муфт или фитингов

По типу исполнения корпуса:

  • цельносварные, корпус которых представляет собой единую конструкцию;
  • разборные, когда элементы корпуса стянуты болтами и могут легко разбираться.

Первый тип изделий считается наиболее надёжным, но в случае неисправности такое устройство нельзя отремонтировать. Разборные краны чаще выходят из строя, но легко поддаются ремонту.

Информация о том, как отремонтировать шаровый смеситель, рассмотрена в другой нашей статье.

По типу пропускаемой жидкости:

  • для холодной воды до +35 ºС;
  • для горячей воды до +90 ºС.

Управление устройствами осуществляется при помощи рычага или вентиля -“бабочки”. Выбор крана с определенным способом управления зависит от места расположения арматуры и предпочтений владельца. Краны с рычагом зачастую устанавливаются на центральные участки трубопровода, с “бабочкой” – на ответвления системы.

Смесители с шаровым механизмом устанавливаются на кухнях, в санузлах и являются конечными точками системы водоснабжения.

Вариантов разводки системы водоснабжения внутри дома существует очень много, но во всех случаях на участках в качестве запорной арматуры устанавливаются шаровые краны

Принцип работы шарового крана с электроприводом

Традиционные устройства предполагают применение физической силы для управления с помощью рычага или вентиля. Сам кран, имеющий электропривод, принципиально не отличается от механического аналога, хотя к нему предъявляются некоторые специфические требования по следующим показателям:

  • Прочности. Значительные усилия, которые дает привод, не должны разрушить конструкцию. Для производства применяются материалы, обеспечивающие достаточную надежность устройству: нержавеющая, легированная сталь, латунь, бронза, особопрочные полимеры;
  • Размерам. Производители запорной арматуры и приводов координируют свою деятельность, опираясь на собственные отраслевые стандарты. Совместная деятельность позволила определить предельно допустимые габариты, для использования в стандартных трубопроводах;
  • Конструктивным особенностям. Кран должен выпускаться в особом корпусе, предусматривающем возможность установки электродвигателя.

Продукция нашла применение в жилье с интеллектуальным управлением, в частности в «умных», энергосберегающих домах. Разнообразные датчики, установленные в системе, посылают сигнал о собственном состоянии и данные, необходимые для поддержки необходимого режима водоснабжения, отопления. Электрический привод позволяет дистанционно точно поддерживать заданные характеристики в автоматическом режиме. Простые модели оборудованы кнопкой управления, находящейся на корпусе устройства.

Устройство и принцип работы

Корпус запорного приспособления представляет собой отрезок трубы, расширенный в средней части. В расширении установлено седло из уплотнительного материала, внутри которого находится главный элемент – шар, он же затвор или пробка.

Шар может свободно вращаться внутри седла. В запорной арматуре у него только одно сквозное отверстие.

В регулирующих устройствах и кранах, перенаправляющих поток, могут быть 2 или 3 отверстия. Если кран служит для регулирования напора горячей или холодной воды, то отверстий два, если устройство является смесителем, то отверстий три.

Шаровой кран приводят в действие поворотом рычага, к которому через шток присоединен шаровой затвор с отверстием. Разворачивая отверстие относительно оси трубопровода, мы открываем/закрываем проход среде или пропускаем ее частично

Принцип работы очень прост: когда ось отверстия в шаре оказывается совмещённой с осью корпуса крана, из него начнёт поступать вода.

Т.е. когда пробка развернута так, что ее отверстие совпадает с направлением трубопровода, как бы продолжая его. В этой позиции поток жидкости, пара, газа проходит по трубопроводу, в том числе через кран, свободно.

При повороте шарового затвора на 90º проход для воды, пара, газа перекрывается той стороной, на которой нет отверстий. В этой позиции течение среды полностью останавливается, потому что она упирается в сплошную стенку затвора.

Однако этим простым приспособлением можно и регулировать параметры потока. При повороте на 45º, к примеру, течение будет перекрыто лишь наполовину.

Для управления шаром используется шток, соединённый с рычагом. По обеим сторонам штока располагаются уплотнительные кольца. Отверстие в корпусе, через которое проходит шток, так же оснащено шайбой и уплотнительным кольцом.

Шаровой однорычажной смеситель оснащен затвором с двумя отверстиями для пропуска холодной и горячей воды и еще одним отверстием для выхода смешанной струи

Краны шарового типа изготавливаются из латуни или различных марок стали. Латунные устройства считаются более надёжными, срок их службы превышает 10 лет. Изделия из стали очень редко применяются в быту, в основном используются для промышленных трубопроводных систем.

Совсем недавно производители стали выпускать краны, корпус которых выполнен из высокопрочного пластика. В отличие от латунных, такие устройства не подвержены коррозии, стоят значительно дешевле.

Единственный недостаток пластиковых изделий заключается в том, что их нельзя использовать для горячей воды.

Все уплотнительные кольца выполнены из резины высокой плотности, это самые “слабые” места крана, которые становятся причиной протечек, но легко заменяются при помощи обычного ремкомплекта

Эти краны получили наибольшее распространение в быту. Особенностью их конструкции является то, что шар не связан жёстко со штоком и может двигаться под действием воды, прижимаясь к уплотнительному кольцу, таким образом герметизируя кран.

Плавающий шар используется в механизмах, номинальный размер которых не превышает 20 см. Такие устройства устанавливаются в системах внутреннего водо- и теплоснабжения. Практически во всех бытовых смесителях отечественного и импортного производства также установлен плавающий шаровой механизм.

Исполнение корпуса кранов с плавающим шаром может быть как сварным, так и разборным. Уплотнительные элементы могут быть различной жёсткости. Небольшие бытовые устройства обычно являются разборными и имеют мягкие уплотнители.

Краны с плавающим затвором устанавливаются на магистралях диаметром до 200 мм с постоянным движением рабочей среды. Шар под напором среды прижимается к уплотняющим кольцам, герметизируя арматуру

Есть краны, в которых запорный элемент зафиксирован на оси штока, а уплотнения прижимаются к шару при помощи стяжных болтов или пружин. Для облегчения закрывания/открывания цапфа оснащена подшипниками.

Данная конструкция является самой надёжной, но ввиду высокой стоимости используется в быту крайне редко и обычно на самых ответственных участках системы водоснабжения.

Функциональное назначение и сфера применения

Шаровые краны могут использоваться в качестве запорной и регулирующей арматуры. Они предназначены для изменения расхода рабочей среды, транспортируемой по трубопроводу, либо полного отсечения ее подачи на определенном участке магистрали.

К преимуществам данного вида арматуры, в сравнении с аналогами, относится:

  • простота и ремонтопригодность конструкции;
  • надежность и герметичность перекрытия рабочей среды;
  • минимальные габариты;
  • отсутствие застойных зон во внутренней части корпуса;
  • простое и удобное управление, не требующее применения значительных физических усилий;
  • минимальные затраты времени на поворот затвора;
  • возможность применения в трубопроводах, транспортирующих загрязненные механическими примесями жидкости.


Шаровой кран в разрезе

Шаровые краны широко применяются в системах водоснабжения, отопления, на транспортных нефтегазовых магистралях и подающих пар трубопроводах. Металлические конструкции могут выдерживать температуру рабочей среды до 500С, что позволяет использовать их в разнообразных сферах промышленности. Пластиковые регулирующие краны, применяемые в быту, имеют температурный максимум в +95 градусов.

Компоновка и принцип работы

Шаровые краны простейшего конструктивного исполнения состоят из следующих конструктивных элементов:


Схема компоновки шарового крана

  1. Корпус цельносварного либо сборного типа, из которого выходят соединительные патрубки (сварные, муфтовые либо фланцевые) для стыковки арматуры с трубопроводом.
  2. Два параллельно расположенных седла, фиксирующие запорный элемент внутри корпуса, представленные уплотнительными кольцами из полимерных материалов – фторопласта, тефлона либо синтетического каучука.
  3. Запорный механизм – шар со сквозной перфорацией, образующей пропускное отверстие.
  4. Ручной привод в виде рычага.
  5. Шпиндель, соединяющий рукоятку с запорным элементом.

Кран запорный может иметь множество вариантов исполнения, однако принцип его работы всегда будет идентичным. В открытом положении арматуры пропускное отверстие шарового затвора расположено параллельно движению рабочей среды. При вращении привода шпиндель передает крутящий момент на затвор и шар перемещается вокруг своей оси, перекрывая поток стенками без перфорации. Регулировка расхода рабочей среды выполняется посредством частичного открытия пропускного отверстия.

В отдельную группу можно отнести кран шаровой трёхходовой, на его корпусе предусмотрено 3 патрубка – одно входное и два выходных. Такая конструкция используется при необходимости перенаправления потока рабочей среды: в открытом положении затвора она может поступать в оба выходных патрубка, либо же направляться на заданный выход, что позволяет быстро отсечь либо подключить один из трубопроводов системы.

Маркировка и типоразмеры

Шаровые краны имеют унифицированную маркировку, обозначенную положениями ГОСТ №21345. Используется номенклатурное обозначения типа КШ.М.Э.ДУ15.РУ16.00, в котором:

  • кш – кран шаровой;
  • м – муфтовое исполнение соединительных патрубков (ф – фланцевая арматура, ш – штуцерная, п – приварочная);
  • э – тип привода, в данном случае электропривод (п – пневматический, г – гидравлический, в конструкциях с ручным приводом данное обозначение пропускается);
  • ду15 – присоединительный диаметр, мм;
  • ру16 – максимальное рабочее давление, Бар;
  • 00 -класс исполнения по стойкости к воздействиям рабочей и окружающей среды (00 – стандартное, 01 – коррозиестойкое, 11 – пищевое, 02 – хладостойкое, 03 – специальное).

Конструкции с рабочим давлением РУ16 и выше пригодны для эксплуатации в системах центрального отопления и транспортирующих пар трубопроводах.

Присоединительный диаметр арматуры отечественного производства указывается в миллиметрах, тогда как размеры импортных кранов, изготовленных по зарубежным стандартам ISO – в дюймах. Приводим таблицу соответствия наиболее распространенных размеров:

  • 1/2″ = ду15 мм;
  • 3/4″ = ду20 мм;
  • 1″ = ду25 мм;
  • 1 1/4″ = ду32 мм;
  • 1 1/2″ = ду40 мм;
  • 2″ = ду50 мм;
  • 2 1/2″ = ду65 мм;
  • 3″ = ду75 мм;
  • 4″ = ду100 мм;
  • 6″ = ду150 мм;
  • 8″ = ду200 мм.

Наиболее распространенные размеры шаровой арматуры в сфере бытового использования – от ду20 до ду50, в промышленности широко распространены конструкции всех типоразмеров, вплоть 2000 мм.


Крупногабаритный шаровой кран ду200

Все регулирующие шаровые краны, в зависимости от степени герметичности, разделаются на следующие классы (согласно ГОСТ №9544):

  • класс “А” – полная герметичность, нулевые протечки;
  • класс “В” – протечки не более 0.0006*ДУ (мм) см3/мин;
  • класс “С” – не более 0.0018*ДУ (мм) см3/мин;
  • класс “D” – не более 0.006*ДУ (мм) см3/мин.

Монтаж и правила эксплуатации

Устройство шарового водопроводного крана позволяет легко установить его самостоятельно там, где это требуется. Кран необходимо монтировать в таком месте, чтобы в процессе эксплуатации он не мешал и не подвергался механическим воздействиям.

Одновременно с тем к крану должен быть обеспечен беспрепятственный доступ на случай контроля работы, исправления устранимых повреждений и демонтажа при необходимости замены.

Монтаж запорного устройства производится на металлические или пластиковые трубы по следующему алгоритму:

Снимается старый кран (при его наличии), очищается резьба от остатков пакли и герметика.
Производится плотная намотка резьбового уплонителя.
Накручивается новое, подходящее по размеру запорное устройство

Обратите внимание, что резьба, на которую накручивается изделие, не должна быть гнилой, на ней должно быть не меньше четырёх витков. В противном случае необходимо менять всю трубу или её часть.

При монтаже водопровода с нуля, прежде всего, необходимо наметить место, где будет монтироваться кран. Затем труба отрезается в этом месте, делается соответствующая резьба, на которую накручивается запорное устройство.

У вас водопровод из металлопластиковых труб? О видах трубореза для такого трубопровода можно прочесть а другой нашей статье.

В обоих случаях перед монтажом нужно обратить внимание на стрелку, указывающую направление потока и обязательно соблюдать это условие. Перед тем как прикрутить кран рекомендуется обмотать резьбу ФУМ-лентой

Это обеспечит максимально надёжную герметизацию.

После установки необходимо проверить работоспособность запорного устройства. Для этого надо включить воду и проконтролировать, нет ли утечек, постепенного образования капель, подтёков. Также необходимо убедиться, что управлению краном ничего не мешает, т.е. рычаг или “бабочка” имеют свободный ход.

Для монтажа устройства методом приварки используется электросварка

В процессе сварки важно не повредить шаровой механизм и уплотнительные кольца

Сначала приваривается один патрубок, затем второй, при этом на вертикальных участках кран должен быть установлен в положении “закрыто”, а на горизонтальных – “открыто”.

Используя фитинг и контргайку шаровой кран можно установить не только на металлическую или пластиковую трубу, но и соединить им трубы из разных материалов

Эксплуатация шаровых механизмов не вызывает сложностей, они используются или в закрытом, или в открытом виде. Осуществлять регулирование водоподачи при помощи шарового крана теоретически можно.

Однако стоит учесть, что такой кран является, прежде всего, запорным устройством и слишком интенсивная эксплуатация приведёт к быстрому износу уплотнителей. Для регулирования потока лучше использовать смесители шаровой конструкции или игольчатый вентиль, если смеситель установить невозможно.

Нельзя устанавливать бытовые краны там, где по трубам проходит техническая вода, содержащая твёрдые примеси, т.к. они быстро повредят уплотнительные кольца, выводя запорное устройство из строя.

Перед покупкой шаровых регулирующих кранов для устройства водопровода необходимо свераться с планом и определить, сколько проходных и поворотных штук потребуется

Устройство крана с шаровым механизмом

Краны с шаровыми механизмами завоевали широкую популярность прежде всего из-за простоты и надежности конструкции. Такое устройство содержит в себе минимальное количество деталей, что существенно повышает срок его безаварийной эксплуатации. Несомненным преимуществом кранов с шаровыми механизмами является полное герметичное перекрытие потока жидкости в трубопроводе, что позволяет их использовать не только в бытовых системах водоснабжения и отопления, но и в трубопроводах с агрессивными жидкостями или в газопроводах.

Типовое устройство крана с шаровым механизмом

Конструкция кранов с шаровыми запорными механизмами была разработана около века назад. Первые модели шаровых кранов не отличались высокой надежностью, так как применяемые материалы и используемые технологии в промышленности не позволяли обеспечить плотное прилегание составных частей устройства друг с другу.

Переломить ситуацию смогло изобретение искусственных материалов, таких как каучук и фторопласт. Из этих материалов стали изготавливать уплотнительные элементы, которые обеспечили надежное перекрытие потока жидкости или газа. Также при изготовлении шаровых запорных кранов стали использоваться современные смазки, которые обеспечили длительную эксплуатацию устройств.

Шаровый запорный кран полипропиленовый состоит из минимума подвижных элементов, что позволяет пользоваться им в течение длительного времени. Основной составной частью таких устройств является затвор, представляющий собой шар со сквозным отверстием, диаметр которого совпадает с внутренним сечением трубопровода. Шар изготавливается из высокопрочной стали и устанавливается в корпус на фтороплатовые прокладки.

Конструкция шарового запорного крана

Внутри корпуса шар-затвор может поворачиваться вокруг оси, расположенной перпендикулярно потоку жидкости в трубе. Нормальное положение крана – открытое, жидкость свободно проходит через сквозное отверстие в шаре-затворе. При открытом положении в потоке жидкости, проходящей через запорный кран, отсутствуют какие-либо гидравлические возмущения, что обеспечивает стабильную работу водопровода или отопительной системы. При повороте шара на 90 градусов на пути потока жидкости оказывается боковая поверхность затвора, полностью перекрывающая течение.

Простота и надежность конструкции шаровых запорных устройств привела к тому, что они практически вытеснили другие типы закрывающей арматуры на магистральных линиях.

Устройство запорной арматуры с шаровыми механизмами немного отличается от водораспределительных смесителей. В последних рабочий механизм также выполнен в виде шара с полостью, но в нем имеется два входных отверстия и одно выходное. Горячая и холодная вода смешиваются внутри шара-затвора и смесь подается на излив. Шар-затвор в таком кране вращается в нескольких плоскостях, одновременно регулируя уровень подачи холодного и горячего потока и напор струи из излива.

Устройство смесителя с шаровым механизмом

Материалы изготовления шаровых кранов

Краны с шаровыми механизмами могут изготавливаться из различных материалов:

  • пластиковые устройства отличаются дешевизной, но они не предназначены для работы с горячими жидкостями;
  • латунные устройства могут выдерживать довольно большую температуру, но они очень чувствительны к наличию примесей в воде;
  • наиболее надежными являются краны, рабочие механизмы которых изготовлены из нержавеющей стали. Этот материал способен выдерживать большие температуры без деформации и отличается особой прочностью, его поверхность чрезвычайно устойчива к мелким примесям в потоке жидкости.

Стоит отметить, что краны с шаровыми механизмами могут иметь как ручное управление, так и комплектоваться электрическим или пневматическим приводом. Такая комплектация обеспечивает возможность дистанционного управления устройством, что используется обычно на промышленных трубопроводах.

Однако кран с дистанционным управлением вполне может найти применение и в обычной квартире. В частности, именно на основе таких кранов проектируются и строятся системы, обеспечивающие аварийное отключение водопровода при чрезвычайных ситуациях, например, при порыве шланга у стиральной машины.

Шаровый стальной кран с пневматическим приводом

Шаровый стальной кран с электрическим приводом

Шаровые изделия из пластика обладают меньшей прочностью и не устойчивы к высоким температурам, поэтому их не используют при подведении газа, для горячего водоснабжения или отопительных систем.

Виды

Существуют разные критерии классификации кранов. Рассмотрим некоторые из них.

По осуществлению герметизации:

  • шарик плавающий – для миниатюрных диаметров;
  • шарик фиксированный – для крупных диаметров.

По способу интеграции.

  • С помощью штуцера. Так трубопровод соединяют с устройством крана. Необходимы и дополнительные элементы: накидная гайка, прокладка для уплотнения, ниппель, а также переходные элементы (подойдёт муфта либо угольник). Этот вариант отличается созданием высочайшей герметичности и прочности.
  • С помощью муфты с резьбой размером 1 дюйм. Чаще всего к этому способу прибегают при установке кранов, изготовленных из цветных металлов или чугуна.
  • С помощью приварки. Отличный вариант для случаев, когда работа ведётся на труднодоступных, но ключевых частях трубопровода. Он так же, как и штуцерный, обеспечивает надёжность и жёсткость.
  • С помощью фланцев. Они представляют собой специальные детали для оборудования с крупным размером прохода. Детали имеют круглую форму. Они являются «палочкой-выручалочкой» для ремонта в помещениях, в которых запрещена сварка. Помогают они и при частичном монтаже трубопровода.
  • Комбинированный метод. Исходя из названия, можно сделать вывод о том, что способ универсален, и для каждого отдельного случая подбираются специальные инструменты и методы воздействия (например, сварка и фланец и т. д. ).

По виду движения:

  • L-образные (угловые);
  • Т-образные (позволяют открывать проход во все стороны).

Как уже было отмечено, кран может иметь различные диаметры прохода. Он может быть небольшим. Крупным преимуществом такого типа крана является то, что он предназначен для ручного регулирования. Для этого применяются специальные ручки: «барашки» или консольные.

Для диаметров более внушительных размеров обычно применяют различные приводы: электрические, гидравлические, а также пневмоприводы. Они обеспечивают механизацию и значительно упрощают использование устройств. Так, например, для кранов, предназначенных для проведения газа, приводом является рабочая среда, перегоняемая внутри трубопровода.

Принцип работы и устройство

Существовали 2 типа вентильных кранов:

  • двухвентильные — для регулировки температуры потока с помощью двух вентилей;
  • одновентилиные — для регулировки одной рукояткой.

Конструкция устройств проста и надежна. Но при использовании духвентильного крана невозможно быстро выполнить регулировку параметров потока.

Люди постепенно отказываются от вентилей. Для регулировки напора воды с их помощью приходится крутить ручку, постепенно изменяя диаметр проходного сечения трубы. Это занимает много времени, поэтому конструкция теряет свою популярность.

Устройство двухвентильных смесителей

Простой двухвентильный смеситель состоит из четырех элементов:

  • Корпус. Внутри него смешиваются потоки горячей и холодной воды.
  • Излив.
  • Вентили.
  • Кран-буксы (главные рабочие органы устройства). Они соединены с вентилями и при их вращении перемещаются перпендикулярно оси трубы, в результате чего частично или полностью перекрывают поток.

Кран- буксы могут быть червячного типа или с керамическими пластинами. Первые устанавливаются в кранах, для полного открывания которых нужно совершить несколько оборотов вентиля. Вторые используются, если открывание осуществляется при повороте на 180°.

Устройство одновентильных смесителей

Благодаря простому устройству шарового крана для регулировки параметров подачи воды починить его сможет каждый хозяин.  Арматура трех деталей:

  • шар с тремя отверстиями;
  • рычаг для управления главным рабочим органом;
  • корпус.

При повороте рукоятки изменяется положение шара и соотношение горячей и холодной воды. Открыть кран и настроить температуру потока можно всего одним движением.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий