Шаровой кран является незаменимым компонентом управления в современных системах управления потоками. Благодаря своей компактной конструкции, быстрой работе и превосходной герметичности он широко используется в различных отраслях промышленности, таких как нефтяная, химическая, энергетическая, водоочистка и HVAC.

Хотя шаровые краны уже широко используются на практике, для достижения «точного выбора, надежной работы и эффективного обслуживания» требуется четкое понимание их внутренней конструкции, принципов работы и механизмов управления жидкостью.

В этой статье вы познакомитесь с устройством шарового крана, подробно проанализировав его конструкцию, принцип работы и влияние на поведение жидкости.

1. Основной принцип работы шарового крана

Шаровой кран работает путем вращения шара с круглым сквозным отверстием для управления потоком. Когда отверстие в шаре совпадает с направлением трубопровода, жидкость может течь плавно. Когда шар поворачивается на 90°, отверстие становится перпендикулярным трубопроводу, полностью перекрывая поток. Такая конструкция «1/4 оборота» дает шаровым кранам преимущества быстрого открытия и закрытия, а также простоты эксплуатации, что делает их особенно подходящими для применений, где требуется быстрое перекрытие или подключение среды.

2. Анализ основных компонентов шарового крана

Понимание основных компонентов шарового крана необходимо для принятия правильных решений при выборе, обслуживании и устранении неисправностей. Ниже приведены типичные структурные компоненты стандартного шарового крана.

(1) Корпус клапана

л Основная конструктивная часть шарового крана, используемая для соединения с трубопроводом и выдерживающая давление в системе.

л Распространенные материалы: углеродистая сталь, нержавеющая сталь, латунь, пластик и т. д.

л Типы: цельные, двух- и трехкомпонентные конструкции, которые влияют на простоту обслуживания и эффективность герметизации.

(2) Мяч

л Основной компонент, контролирующий поток жидкостей.

л Поверхность обычно подвергается прецизионной обработке и хромируется для повышения гладкости и коррозионной стойкости.

л Могут быть разделены на конструкции с плавающим шаром и цапфой (фиксированным шаром), рассчитанные на различные значения давления и условия эксплуатации.

(3) Сиденье

л Кольцевой компонент, который образует уплотнение, контактируя с шаром.

л Распространенные материалы: ПТФЭ (политетрафторэтилен), УПТФЭ (армированный ПТФЭ), металл (используется для высокотемпературных или абразивных сред).

л Играет решающую роль в обеспечении герметичности, а его качество напрямую влияет на срок службы клапана.

(4) Стебель

л Вал, соединяющий привод или рукоятку с шаром, управляя вращением шара.

л Должен иметь хорошую прочность на разрыв и коррозионную стойкость.

л Высококачественные шаровые краны оснащены противовыбросовой конструкцией, обеспечивающей безопасность во время эксплуатации.

(5) Уплотнение и прокладка

л Включает в себя сальниковые уплотнения (например, V-образное уплотнение из ПТФЭ) и прокладки, соединяющие корпус клапана, предотвращая внешнюю утечку.

л Для применений с частой эксплуатацией или в условиях высоких температур необходимо тщательно выбирать материал уплотнения, чтобы обеспечить совместимость.

(6) Рабочее устройство (Ручка/Привод)

л Ручные шаровые краны оснащены рукояткой, позволяющей поворачивать ее на 90° для открытия или закрытия крана.

л Системы автоматического управления оснащены электрическими или пневматическими приводами для обеспечения дистанционного или интеллектуального управления.

3. Механизм управления жидкостьюШаровые краны

(1) Характеристики потока с быстрым открытием

Шаровые краны демонстрируют быстрые изменения потока во время процесса открытия и закрытия, что делает их типом «быстро открывающихся» клапанов. Зависимость между открытием клапана и потоком нелинейна. Обычно шаровые краны используются для полного открытия или полного закрытия в системах, и они не подходят для точного регулирования потока (за исключением особых конструкций, таких как V-образные шаровые краны).

(2) Конструкция канала с низким сопротивлением потоку

л Шаровой кран с полным проходом: Диаметр прохода равен диаметру трубы, что приводит к практически отсутствию падения давления. Подходит для систем, требующих высокой скорости потока.

л Шаровой клапан с уменьшенным портом: экономит материальные затраты, но вносит некоторое сопротивление потоку. Подходит для большинства стандартных применений.

(3) Двунаправленное и однонаправленное уплотнение

л Стандартные шаровые краны обычно имеют двунаправленное уплотнение.

л Некоторые специальные конструкции, такие как шаровые краны с функцией обратного хода, допускают однонаправленный поток. При установке важно обратить внимание на стрелку направления потока.

(4) Специальные конструкции и конструкции для повышения производительности

Чтобы соответствовать строгим требованиям различных отраслей промышленности, шаровые краны претерпели изменения. на несколько усовершенствованных версий на основе традиционных конструкций:

л Конструкции с плавающим шаром и шаром в цапфе: конструкции с плавающим шаром подходят для систем с малым диаметром отверстия и низким давлением, тогда как конструкции с шаром в цапфе идеально подходят для систем с большим диаметром отверстия и высоким давлением, обеспечивая меньший рабочий крутящий момент и более стабильное уплотнение.

л Пожаробезопасная конструкция: гарантирует, чтоклапансохраняет свои уплотнительные функции при высоких температурах и в условиях пожара, обеспечивая безопасность.

л Антистатические устройства: используются для легковоспламеняющихся и взрывоопасных сред с целью предотвращения возникновения искр, вызванных статическим электричеством во время работы.

л Противовыбросовая конструкция штока: гарантирует, что шток клапана не будет случайно выброшен под давлением, что повышает безопасность эксплуатации.