Кошик
691 відгук
+380509794005
+380 (98) 409-53-47
+380 (50) 979-40-05
AQUA-S Європейські Інженерні Системи
Кошик

ЛАТУННІ КУЛЬОВІ КРАНИ. ОСОБЛИВОСТІ КОНСТРУКЦІЙ

Попередники

Латунні кульові крани в даний час майже повністю витіснили у внутрішньобудинкових мережах таких морально і фізично застарілих «мастодонтів», як коркові конусні крани, які панували в будинках радянської доби (рис. 1).

     

Рис. 1. Кран корковий прохідний конусний сальниковий муфтовий 11Б6бк

Коркові конусні крани мали вкрай низькі паспортні експлуатаційні характеристики: термін служби – 8 років, ресурс – 1500 циклів, напрацювання на відмову – 400 циклів. Фактичні показники цієї дешевої і масової арматури були набагато гірше: притертая пробка крана вже через кілька циклів відкриття–закриття втрачала герметичність за абразивного впливу нерозчинних механічних домішок у робочому середовищі. До того ж пробкові крани мали досить значним гідравлічним опором. Їх коефіцієнти місцевих опорів лежали в межах від 3,5 до 6,0. Тому не дивно, що при ремонті або демонтажі старих трубопровідних систем нерідко зустрічаються пробкові крани, у яких пробка просто відсутня, а під притискну сальникову гайку прокладений відповідного розміру «п'ятак». Сантехніки тих часів часто просто позначали наявність запірної арматури, перетворюючи її в чисто декоративний елемент системи.

Кульові крани в радянський час, звичайно, теж були добре відомі, але проводилися вони в чавунному корпусі і випускалися з діаметром умовного проходу понад двох дюймів. Тому, коли на ринку трубопровідної арматури з'явилися дешеві, зручні в монтажі та експлуатації латунні кульові крани для внутрішніх інженерних систем, попит на них лавиноподібно зріс і продовжує рости по теперішній час.

Зрослий попит ініціював появу в продажу окрім дійсно добротної продукції та масу виробів вельми сумнівної якості. У цій статті хотілося б дати кілька практичних порад, якими пропонується користуватися при виборі латунного кульового крана.

 

Матеріал корпусу

Найголовніше, на що слід звернути увагу при придбанні крана, – матеріал корпусу. Це повинна бути дійсно латунь, а не цинково-алюмінієвий сплав (ЦАМ), який частенько використовують деякі недобросовісні виробники. ЦАМ являє собою сплав, що містить близько 96-98 % цинку, 2-3 % алюмінію і до 1 % міді. Такі сплави широко застосовуються в автомобільній промисловості (корпусу карбюраторів), але використання їх для виготовлення трубопровідної арматури обмежується тимчасовими дачними кранами. Якщо кран з ЦАМ буде встановлений в інженерній системі багатоквартирного будинку, то вже через рік–два він просто розсиплеться на шматки (рис. 2).

Рис. 2. Кран з цинково-алюмінієвого сплаву через два роки експлуатації

Відрізнити кран з латуні від крана з ЦАМ можна за вагою: останній значно легше, оскільки питома вага ЦАМ становить 6,7 г/см3, а у латуні – 8,4–8,7 г/см3. Якщо злегка зняти шкіркою або надфілем гальванопокриття на корпусі крана, то латунь виявляється ледь примітною жовтизни, яка через два дні окислиться до характерного «латунного кольору. Колір ЦАМ – сріблястий, що не змінюється при окисненні. Безпечніше всього набувати кран, у якого природний колір латуні голий з-під гальванопокриття на якій-небудь ділянці (рис. 3).

 

Рис. 3. Природний колір латуні крана VALTEC BASE видно на різьбовому патрубку

Основна маса представлених на ринку кульових латунних кранів виготовляється методом гарячого об'ємного штампування. Для такого способу виробництва трубопровідної арматури найбільш оптимальної за складом є свинцовистая латунь марки CW617N по EN 12165, яка приблизно відповідає російської марки ЛС59-2 за ГОСТ 15527. Латунні деталі кранів, вытачиваемые з прутка (кульовий затвор, шток, сальникове гайка), як правило, робляться з латуні марки CW614N (ЛЗ 58-3).

Самим надійним і практичним на сьогоднішній день визнаний сальниковий вузол з тефлоновим сальниковим кільцем 2 висотою не менше 40 % діаметра штока, притискної сальникової гайкою з зовнішньою різьбою 3 і зі штоком 1, вставленим зсередини (рис. 4).

 

Рис. 4. Сальниковий вузол крана VALTEC BASE

При виборі крана слід враховувати, що кульові крани з неремонтопригодными сальниковими вузлами прослужать до першої протікання по штоку, після чого весь кран підлягає заміні.

Ще одна небезпека підстерігає тих, хто вибере кран, у якого шток вставлений зовні, а не зсередини корпусу. З одного боку, таке рішення робить кран ремонтопрігодним, але з іншого боку воно несе в собі небезпеку вибивання штока тиском робочого середовища. Сподіватися на те, що сальникове гайка утримає шток від видавлювання, особливо не доводиться, оскільки будь незакріплене (незаконтренное) різьбове з'єднання під дією поздовжньої сили прагне до розкручування. Це викликано тим, що поздовжня сила F на гвинтовий площині розкладається на дві взаимоперпендикулярные сили (рис. 5) – Fp і Fn.

Рис. 5. Взаємодія поздовжньої сили з похилою площиною

Нормальна Сила Fn до гвинтовий площині і взаємодіє на напрямну гвинтову площину. Тобто вона задає міцність гвинтового з'єднання. Сила Fp спрямована вздовж гвинтової площині. Саме вона прагне розкрутити з'єднання. Перешкодою до розкручування є сила тертя. При вібраційних навантаженнях сила тертя істотно слабшає, що веде до мимовільного розкручування. Така ж проблема виникає в накидних гайках обтискних фітингів. Саме тому їх годиться час від часу довинчивать. На ефекті подібної взаємодії гвинтових площин заснована дитяча дзиґа.

Сила, викликана тиском робочого середовища, прагне виштовхнути шток кульового крана з сальникового патрубка. Якщо шток вставлений зсередини, цю виштовхуючу силу сприймає буртик штока, який спирається на корпус крана (рис. 6).

Рис. 6. Схема роботи штока, вставлений зсередини корпусу

Коли шток вставлений зовні, виштовхуючу силу доводиться сприймати сальникової гайці (рис. 7). Тут і починає проявлятися ефект дзиги». Вібрації крана і знакозмінні температурні навантаження призводять до мимовільного відкручування сальникової гайки і появі течі. При відсутності належного контролю гайка може частково вийти з різьбового зачеплення. У цьому випадку, при найменшому стрибок тиску, що залишилася в зачепленні частина різьби буде зім'ята, і шток буде вибитий з крана.

Рис. 7. Схема роботи штока, вставленого зовні

Самим невдалим варіантом сальникового вузла є такий, при якому опорний буртик штока зміщений вгору і притискається сальникової гайкою (рис. 8). У цьому випадку, за задумом конструкторів, сальникове гайка одночасно виконує функцію обмежувача ходу штока і притискного елемента для сальникового ущільнювача. Крім можливого вибивання штока за описаною раніше схемою в даній конструкції додається небезпека повного заклинювання кулі штоком. Це може статися вже після декількох поджатий сальникової гайки.

Рис. 8. Схема роботи штока зі зміщеним буртиком

 

Кульовий затвор

У більшості внутрішньобудинкових кульових латунних кранів кульової затвор являє собою дійсно куля (мал. 9А). Ряд виробників для економії матеріалу роблять знизу затвора кругову проточку (рис. 9Б). При цьому в нижній частині крана створюється «відстійник», куди неминуче буде накопичуватися шлам робочого середовища. Якщо в крані зі звичайною кулею відстань від поверхні затвора до стінки корпусу скрізь приблизно однакова, то в кулі з проточкою з'являється зона малих швидкостей потоку, що і приведе до осадження нерозчинних частинок. Найекономніші фірми перетворюють кулю в квадрат, протачивая ще і його бічні сторони (рис. 9В). Останнє рішення бачиться досить неоднозначним, оскільки вплив бічних країв проточек на сідельні кільця істотно скорочують термін служби ущільнювача.

Під прапором боротьби з горезвісної «сальмонелою», західні виробники останнім часом почали випускати крани з наскрізним отвором у нижній частині кульового затвора (мал. 9Г). Як це повинно вплинути на страшну бактерію поки незрозуміло, але те, що в цьому випадку сальниковий вузол при відкритому крані буде відчувати всі «принади» гідравлічних ударів – можна стверджувати точно.

Рис. 9. Перерізу кульових затворів

Як сідельних ущільнень більшості внутрішньобудинкових кульових кранів використовується тефлон (політетрафторетилен, фторопласт, PTFE), має спрощену хімічну формулу (CF2-CF2)n. Відкритий у 30-ті роки минулого століття в компанії DuPont (Рой Планкетт), цей матеріал виявився надзвичайно слизьким і термостійким. Перший час тефлон застосовувався тільки у військовій і космічній галузях, однак по мірі відкриття нових технологій отримання, він широко увійшов і в інші сфери.

Вироби з тефлону виходять шляхом спікання і полімеризації тетрафторэтиленового порошку при температурі близько 80 °С і тиск до 100 атм. Вирішальний вплив на фізичні, хімічні і механічні характеристики тефлону надають додаються до нього присадки. Міцність, твердість, пластичність, електропровідність, антифрикционность, термостійкість, хімічна стійкість – цими і безліччю інших властивостей можна варіювати в тефлоні, якщо використовувати різні комбінації добавок (табл. 1).

Таблиця 1. Вплив добавок на властивості тефлону

Присадка Властивості, надавали тефлону
Скловолокно Міцність, зносостійкість, теплостійкість, хімічна стійкість
Вугілля (сажа)
Міцність на стиск, антифрикционность, теплопровідність, хімічна стійкість
Графіт Електропровідність, теплопровідність
Углеволокно
Низька деформативність, зносостійкість, електропровідність, хімічна стійкість
Бронза
Низька плинність у холодному стані, знижує хімічну стійкість
Дисульфат молібдену Зносостійкість, міцність при стисненні, низька хімічна стійкість
Термопласти Суперантифрикционность, зносостійкість, хімічна стійкість, зникає абразивність

 

Як ідеальний матеріал для сальникових ущільнень кульових кранів тефлон майже повністю витіснив інші матеріали. Однак, ринок є ринок, і в гонитві за зниженням собівартості, окремі виробники знаходять різні шпаринки, щоб заощадити на досить дорогий, але якісний тефлоні.

Товщина тефлонові кілець в сідлах крана може бути настільки мала, що при підвищенні температури тефлон з кільця перетвориться в якусь хвилеподібну фігуру, зовсім не здатну виконувати свою ущільнюючу функцію.

Частіше за все зустрічаються ущільнювальні елементи з тефлону дешевих марок. Їх відрізняє помітна неозброєним оком зернистість і шорсткість. Володіючи слабкими антифрикційними властивостями і досить низькою міцністю, такий тефлон служить недовго, так як фарбували під впливом кромок кульового затвора.

Слід зазначити, що тефлонові сідельні кільця при складанні повинні отримати строго певне зусилля попереднього обтиснення. Робоча кромка кільця при цьому деформується, приймаючи сферичну форму. У зв'язку з цим, кульовий кран повинен відкриватися і закриватися з додатком деякого зусилля. Якщо кран відкривається абсолютно вільно, це свідчить або про недостатній зусилля попереднього обтиснення, або про те, що під сідельні кільця встановлені «демпфери» з еластомеру. Таке рішення різко знижує температурну стійкість і довговічність крана, т. к. еластомер з початковим досить високою напругою різко втрачає свої експлуатаційні властивості з плином часу.

Кульовий клапан постійно знаходиться під впливом потоку робочого середовища, в якому можуть бути присутніми нерозчинні абразивні частинки, «бомбардирующие» поверхню затвора (мал. 10).

Рис. 10. Кульовий клапан крана після року інтенсивної експлуатації

Для зниження такого впливу поверхню затвора, як правило, має гальванопокриття з хрому. Хром набагато твердіше нікелю і прекрасно протистоїть шламовым «атак». Проте є така тонкість: хром не може наноситися безпосередньо на латунь кулі, під ним має бути мідна або нікелева підкладка. Її відсутність різко знижує термін служби крана. При гальванізації хром в силу своєї великої твердості осідає острівцями, між якими знаходиться мережу мікротріщин. В умовах електроліту ці мікротріщини заповнюються продуктами корозії шару підкладки (це мідь і нікель). Таким чином, виходить міцне монолітне покриття. При відсутності підкладки мікротріщини залишаються незаповненими, а захисне покриття стає неповноцінним.

Останнім часом з'явилися кульові крани, які мають тефлонове покриття кульового затвора. Навіть короткочасна пробна експлуатація таких кранів виявляє вкрай низьку стійкість такого покриття в умовах потоку робочого середовища з механічними включеннями (рис. 11).

Рис. 11. Кульовий затвор з тефлоновим покриттям

 

Відповідальні елементи конструкції

Незважаючи на свою простоту, кульовий кран має ряд конструктивних особливостей, про які споживачеві непогано знати, щоб вибрати такий виріб, яке прослужило довго і безвідмовно. Ці особливості показано на поздовжньому розпилюванні великого полукорпуса кульового крана (рис. 12).

Рис. 12. Поздовжній розпил полукорпуса крана.

Відстані на рис. 12:

a – різьблення, що з'єднує два полукорпуса крана, повинна мати не менше трьох ниток. Як правило, це метрична різьба з кроком 1,25 мм;

b – довжина приєднувальної різьблення повинна відповідати вимогам ГОСТ 6527. Для кранів з горячепрессованной латуні допускається зменшувати нормативну довжину різьби на 10 %. Зокрема, для кранів з номінальним діаметром 1/2" розмір b повинен складати не менше 11 мм;

с – мінімальна ширина буртика, що обмежує захід приєднуваної труби в муфтовий патрубок крана, визначається з розрахунку його на зріз під впливом сили, викликаної монтажним зусиллям вгвинчування.

B = K · Мз / (b · h · DN · σл),

де До – коефіцієнт запасу міцності по матеріалу, h – крок приєднувальної різьблення, м, Мз – момент загвинчування при монтажі, Н · м; DN– номінальний діаметр труби, мм; σл– межа міцності латуні, МПа.

У разі недотримання цього розміру, можливо зминання буртика і заклинювання кульового затвора.

Мінімальна товщина стінки корпусу d для заявленого номінального тиску (PN) повинна бути не менше визначеної з розрахунку:

Тут Dк – зовнішній діаметр розрахункового перерізу корпусу крана, мм, σл – межа міцності латуні, МПа; К – коефіцієнт запасу міцності конструкції.

 

Регулювання потоку кульовим краном

Кульовий кран відноситься до запірної арматури, тому на нього поширюється дії п. 4.44 СП 41-101: «Приймати запірну арматуру в якості регулюючої не допускається». Більшість європейських виробників беззастережно знімають гарантію зі своїх кранів, якщо буде доведено, що ними намагалися регулювати кількість проходить робочого середовища. Справа в тому, що сучасні кульові крани мають дуже тонку стінку корпусу. Вона здатна витримати заявлені в паспорті тиску і температуру, але протистояти тривалій дії абразивних частинок дросселированного потоку і кавітації не в змозі (рис. 13). Саме ці явища проявляються при спробах використовувати кульовий кран в якості регулюючого органу.

Рис. 13. Регулювання потоку кульовим краном

 

Кріплення рукоятки

Навіть така незначна конструктивна особливість, як спосіб кріплення рукоятки кульового крана, може позначитися на його довговічності і безпечної експлуатації.

На рис. 14 представлені найбільш поширені конструктивні рішення цього вузла.

Рис. 14. Вузли кріплення рукоятки кульового крана

Самим надійним є вузол з самоконтрящейся гайкою (рис. 14В). Інтегроване в гайку поліетиленове кільце із внутрішнім діаметром, меншим діаметра штока, запобігає мимовільне відкручування гайки в результаті поздовжніх зусиль і вібрації трубопроводу. Кріплення рукоятки звичайної гайкою (рис. 14Б) вимагає обслуговування: час від часу гайку доводиться підтягувати. Слабке затягування гайки перетворює рукоятку на важіль, яким можна зламати шток. Найменш вдалим є вузол, в якому рукоятка кріпиться гвинтом. Внутрішня поздовжня різьба у штоку значно послаблює його. До того ж гвинт в умовах вологого режиму експлуатації швидко ламається, т. до. його живий перетин (по різьбі) надзвичайно мало (рис. 15).

Рис. 15. Злам штока по внутрішній різьбі

Серії кульових кранів VALTEC

COMPACT

 

Серія бюджетних неремонтопридатних кранів для внутрішньоквартирних трубопроводів з неметалевих труб

 

BASE

 

Серія повнопрохідні ремонтопригодных кранів для внутрішньобудинкових та квартирних сталевих трубопроводів без згинаючих зусиль

 

PERFECT

Серія номерних повнопрохідні ремонтопригодных посилених кранів для внутрішньобудинкових стояків. Крани здатні сприймати згинальні моменти і температурні деформації трубопроводів

 

VALGAS

Серія повнопрохідні кранів для газопроводів низького та середнього тиску

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Інші статті

Наскільки вам зручно на сайті?

Розповісти Feedback form banner