Утеплитель для шаровых кранов в мини котельной

Уплотнительные смазки для шаровых кранов с седлами из полимеров

Смотрите также

Введение

Одним из видов трубопроводной запорной арматуры являются шаровые краны. За счет компактности, простоты эксплуатации и обслуживания они пользуются высоким спросом потребителей.

Интенсивность изнашивания рабочих элементов шаровых кранов, а также момент трения на их привод во многом определяется материалами, используемыми для смазки уплотнительных поверхностей седел. Правильный выбор смазки поможет снизить трение в кране, что позволит использовать привод с меньшим крутящим моментом, а, следовательно, удешевит конструкцию и минимизирует стоимость эксплуатации.

Рассмотрим основные критерии выбора смазочного материала для шарового крана с седлами из полимерных материалов

Условия трения

Коэффициент трения в общем случае определяется двумя составляющими – механической и молекулярной. Первая обуславливается микронеровностями поверхности и их деформацией, а вторая — силами молекулярного притяжения.

В системе «металлический шар – полимерное седло» преобладает механическая составляющая. По этой причине для снижения трения поверхность шара тщательно полируют, а это вызывает увеличение площади фактического контакта и увеличивает молекулярную составляющую. Таким образом, для шаровых кранов крайне важным условием является выбор конструкционных материалов шара, седла, способы их механической обработки и выбор смазочного материала.

Многоцелевые пластичные смазки не обеспечивают эффективной эксплуатации при характерных для трубопроводной арматуры низких скоростях скольжения и относительно кратковременных и редких периодах движения. Для таких условий работы целесообразно применение специальных уплотнительных смазок.

Особенности уплотнительных смазок

По сравнению с обычными (многоцелевыми) пластичными смазками уплотнительные – должны обладать хорошей адгезией и герметизирующими свойствами, стойкостью к рабочим средам, обеспечивать эффективное снижение трения при малых скоростях перемещения узлов и стабильность коэффициентов трения покоя и скольжения.

Такое сочетание свойств позволит предотвратить эффект скачкообразного движения, характерный для запорной арматуры.

Антифрикционные и герметизирующие свойства зависят от состава смазки – базового масла, загустителя, наполнителя и присадок.

Базовое масло определяет состав среды и диапазон рабочих температур, при которых смазка является наиболее эффективной.

Обычно формула уплотнительных смазок включает в себя твердые высокодисперсные порошкообразные наполнители. Частицы этих веществ заполняют впадины микронеровностей поверхности, устраняют микрозазоры и повышают опорную площадь. Наполнители препятствуют выдавливанию смазки и повышают ее герметизирующие свойства. В условиях низких скоростей скольжения шара по поверхности седла твердый высокодисперсный наполнитель отлично стабилизирует трение.


Графит и дисульфид молибдена чаще других материалов используются в качестве наполнителя. Однако в узле «шар – полимерное седло» они не показывают должной эффективности.

MoS2 хорошо работает при высоких нагрузках, которые достижимы только в паре металл-металл.

На основе многочисленных исследований и испытаний были получены рекомендации о применении в парах трения «металл-полимер» смазок с белыми наполнителями, например, политетрафторэтиленом (Илл. 2).

При выборе уплотнительной смазки в целом важно учитывать следующие факторы:

  • Диапазон рабочих температур
  • Коэффициент трения покоя и скольжения в металлополимерной системе
  • Устойчивость к перекачиваемой среде
  • Совместимость с материалами седел

Уплотнительные смазки от Dow Corning и компании «Эффективный Элемент» для шаровых кранов с полимерными седлами

Корпорация Dow Corning и компания «Эффективный Элемент» производит несколько групп материалов, используемых в качестве уплотнительных смазок:

  • Пластичные смазки с политетрафторэтиленовым наполнителем
  • Пасты – это смазки с концентрацией твердого наполнителя. В таких материалах наполнитель одновременно является и загустителем
  • Силиконовые компаунды – материалы с уникальным набором свойств. Они представляют собой композиции на базе полидиметилсилоксанового масла со специально обработанным гидрофобными ПАВ силикагелем. Компаунды имеют исключительно высокие герметизирующие свойства, термо- и химостойкость

Основные свойства и характеристики наиболее популярных уплотнительных смазок от Dow Corning и компании «Эффективный Элемент» для шаровых кранов с полимерными седлами приведены в табл. 1.

Теплоизоляция резервуаров

Хранение нефтепродуктов в резервуарах имеет много плюсов: это экономично, надежно, удобно. Но из-за разницы температур внутри и снаружи емкости происходит процесс испарения содержимого, а на металлических стенках сосуда образуется конденсат, который благоприятствует коррозии и снижает срок службы оборудования. Для решения этих проблем и применяется теплоизоляция резервуара. Она компенсирует температурные перепады, чем снижает испарения и предупреждает появление влаги на металле.

Цели теплоизоляции резервуаров

В зависимости от назначения конструкции, утепление резервуара может преследовать разные цели:

  • Предупреждение/снижение испарений (актуально при рисках нагревания стенок от солнечных лучей, обязательная защита для хранилищ для нефтепродуктов с температурой кипения до 40 градусов тепла).
  • Профилактика наледи.
  • Предупреждение конденсата, разрушающего металл в результате сопутствующего процесса коррозии.
  • Сохранение требуемой температуры внутри конструкции с учетом характеристик ее содержимого.

Сам материал, который применяется для теплоизоляции емкости с нефтепродуктами, тоже требует защиты, потому должен подбираться и применяться с соблюдением ряда правил в зависимости от его уязвимости к ультрафиолету, влаге, механическим повреждениям.

Виды утеплителей

Расчет теплоизоляции резервуаров и технология ее проведения зависит от выбора материала, который выступает в качестве утеплителя. На современном рынке применяют несколько решений: минеральную вату, ППУ (пенополиуретан), ПИР (полиизоцианурат) и вспененный синтетический каучук.

  1. Минвата для утепления резервуаров используется в плитах. Минеральная вата (она же каменная) представляет собой синтетическое минеральное волокно с низкой теплопроводностью и хорошей износостойкостью. Им конструкция обшивается снаружи: на стенках предусматривается крепеж для утеплителя, плиты монтируются строго встык (важно не допускать зазоров) с плотным прилеганием к креплениям. Снаружи после утепления резервуар дополнительно закрывается алюминиевыми листами или оцинкованным железом.
  2. Пенополиуретан для теплоизоляции емкости применяется в двух вариантах:
    • жесткий ППУ – уникальное решение нового поколения, получается из полимеров, очень удобен в использовании (пенополиуретан равномерно распределяется на поверхности стенки, подаваясь под высоким давлением);
    • жидкий ППУ заливается под защитное металлопокрытие, распределяясь равномерно за счет все того же давления.
  3. Для теплоизоляции емкостей при помощи ПИР используют блочную технологию. Утеплитель – плиты из пенополиуретана или полиизоцианурата с металлическим защитным покрытием.
  4. Утепление резервуаров для нефтепродуктов рулонами из вспененного каучука выполняется методом приклеивания утеплителя на стенки и крышку хранилища.

Инвестиции в теплоизоляцию резервуаров

Главный плюс теплоизоляции резервуаров и емкостей – снижение потерь тепла и поддержание стабильного температурного режима внутри сосуда. Но это не единственное достоинство. Наряду с собственно изоляцией, утепление резервуара обеспечивает:

  • защиту от механических воздействий (поглощение их силы);
  • повышенную пожарную безопасность;
  • снижение рисков возгорания летучих взвесей, находящихся внутри хранилища;
  • увеличение срока эксплуатации емкости без ремонта.

Будучи огнеупорным, негигроскопичным, устойчивым к внешним воздействиям, синтетический утеплитель может применяться не только на наземных, но и для утепления подземных резервуаров. Современные материалы, которые используют для таких целей, равнодушны к перепадам температур, сильным морозам, жаре, они химически нейтральны, не разрушаются под действием кислот, щелочей, самих нефтепродуктов. Потому значительно увеличивают и выносливость оборудования, и период, и область его эффективного использования.

Теплоизоляция емкостей подземного типа, как показывает практика, окупается уже через 2–3 года активной работы резервуарных парков. После чего она работает на экономию ресурсов предприятия.

Выбор вида теплоизоляции емкости

Помимо эксплуатационных особенностей, при расчете теплоизоляции емкости важно учитывать следующие условия:

  • допустимую нагрузку утеплителем;
  • показатели смещения элементов сосуда относительно его защитного покрытия (под действием температур, которые приводят к расширению элементов);
  • допустимое перемещение стенки емкости под нагрузкой;
  • вероятные сложности обслуживания изолирующего материала;
  • возможности для ремонта утеплительного слоя.

Теплоизоляция резервуара минеральной ватой

Теплоизоляцию резервуара минватой в плитах обычно используют при работе со стальными емкостями. Популярные размеры плит: 1000*500 или 1200*600 мм, толщина – в пределах 50–150 мм (не более 200). После укладки на стенки конструкции минеральная вата обязательно закрывается листовым материалом:

  • из нержавеющей стали;
  • алюминия;
  • оцинкованной стали.

Такое решение позволяет снизить непосредственное воздействие внешних факторов на утеплитель, чувствительный к влаге, ветру и ультрафиолету. Толщина наружного металлопокрытия зависит от его материала (от 0,7 мм для стали до 1 мм для алюминия).

Читайте также  Котельная в частном доме нормы проектирования

Качество и срок службы теплоизоляции резервуара РВС или РГС минеральной ватой напрямую зависят от соблюдения технологии монтажа. К плюсам утеплителя относят доступную цену, простоту установки плит, долговечность и проверенная годами надежность.

Утепление резервуаров пенополиуретаном

Пенополиуретан – решение, не менее популярное, чем минеральная вата. Реализуют такое утепление методом напыления или заливки (жесткий и жидкий варианты). Причем в первом случае благодаря уникальной практике нанесения на второй план уходят все сложности конструкции – теплоизоляцию емкости можно проводить при любой конфигурации ее основания и использовать на всех конструктивных элементах резервуара.

Плюсы пенополиуретанового утепления:

  • универсальное использование (наземные и подземные емкости, горизонтальные и стальные вертикальные резервуары);
  • минимальные сроки работ;
  • долговечность службы утеплителя;
  • качество обработки всех конструктивных частей емкости;
  • отсутствие сложностей с «приладкой» плиточного или рулонного утеплителя – он подается под давлением, образуя равномерный сплошной отлично сцепленный слой без зазоров.

Единственное условие: к работам по утеплению резервуаров при помощи жидкого или жесткого ППУ должны привлекаться специалисты со знанием технологии и качественным оборудованием в распоряжении.

Теплоизоляция резервуаров от НПО Спецнефтемаш

ООО НПО Спецнефтемаш производит теплоизоляцию емкостей только в рамках заказа резервуаров. Отдельной услуги по теплоизоляции наша компания не оказывает.

Теплоизоляция для труб

Найдено товаров: 30

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен с рифленым полимерным покрыт; Длина: 1; Толщина: 6; Внутренний диаметр: 18; Цвет: Синий; Группа горючести: Г1;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен с рифленым полимерным покрыт; Длина: 1; Толщина: 6; Внутренний диаметр: 18; Цвет: Красный; Группа горючести: Г1;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Применение: Для отопления,Для водоснабжения,Для канализации; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен; Длина: 2; Толщина: 13; Внутренний диаметр: 114; Цвет: Серый;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Скобы; Бренд: K-FLEX; Применение: Для водоснабжения; Материал: Пластик; Вес: 0,15;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Применение: Для водоснабжения,Для отопления,Для канализации; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен; Длина: 2; Толщина: 9; Внутренний диаметр: 34; Цвет: Серый;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Применение: Для канализации,Для отопления,Для водоснабжения; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен; Длина: 2; Толщина: 9; Внутренний диаметр: 28; Цвет: Серый;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен с рифленым полимерным покрыт; Длина: 10; Толщина: 6; Внутренний диаметр: 18; Цвет: Красный; Группа горючести: Г1;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен; Длина: 2; Толщина: 13; Внутренний диаметр: 34; Цвет: Серый; Теплопроводность: 0,032-0,034 Вт/(м*°C);

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен; Длина: 2; Толщина: 9; Внутренний диаметр: 110; Цвет: Серый; Теплопроводность: 0,032-0,034 Вт/(м*°C);

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен с рифленым полимерным покрыт; Длина: 1; Толщина: 6; Внутренний диаметр: 18; Цвет: Синий; Группа горючести: Г1;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: K-FLEX; Применение: Для канализации,Для водоснабжения,Для отопления; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Каучук; Длина: 2; Толщина: 13; Внутренний диаметр: 42; Цвет: Черный;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Применение: Для отопления,Для канализации,Для водоснабжения; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен; Длина: 2; Толщина: 9; Внутренний диаметр: 22; Цвет: Серый;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен; Длина: 2; Толщина: 9; Внутренний диаметр: 54; Цвет: Серый; Теплопроводность: 0,032-0,034 Вт/(м*°C);

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Применение: Для отопления,Для водоснабжения,Для канализации; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен; Длина: 2; Толщина: 9; Внутренний диаметр: 18; Цвет: Серый;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Применение: Для отопления,Для водоснабжения,Для канализации; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен; Длина: 2; Толщина: 13; Внутренний диаметр: 42; Цвет: Серый;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: K-FLEX; Применение: Для канализации,Для водоснабжения,Для отопления; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Каучук; Длина: 2; Толщина: 9; Внутренний диаметр: 28; Цвет: Черный;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Клей; Бренд: K-FLEX; Материал: Каучук; Цвет: Желтый; Вес: 0,19;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен с рифленым полимерным покрыт; Длина: 1; Толщина: 6; Внутренний диаметр: 18; Цвет: Красный; Группа горючести: Г1;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен с рифленым полимерным покрыт; Длина: 1; Толщина: 6; Внутренний диаметр: 18; Цвет: Синий; Группа горючести: Г1;

Доступно со склада самовывоза

Тип товара: Теплоизоляция; Бренд: Стенофлекс; Вид: Мерилон; Тип изоляции: Скорлупа; Материал: Вспененный полиэтилен; Длина: 2; Толщина: 6; Внутренний диаметр: 26; Цвет: Серый; Теплопроводность: 0,032-0,034 Вт/(м*°C);

Информация для покупателей утеплителя для труб

  • ✔ Выбрать и купить теплоизоляцию для труб в интернет-магазине вам поможет информация по размеру, весу, ценам, фото и другим характеристикам в каталоге товаров.
  • ✔ Доставка по Москве и области осуществляется автомобилями грузоподъемностью от 500 кг до 10 т. Подробную информацию об услуге, условиях и стоимости можно посмотреть на этой странице .
  • ✔ Мы продаем трубную изоляцию оптом и в розницу. При этом розничные покупатели могут оформить карту Клуба друзей Петровича , получать скидки и копить баллы.

Продолжая работу с сайтом, вы даете согласие на использование сайтом cookies и обработку персональных данных в целях функционирования сайта, проведения ретаргетинга, статистических исследований, улучшения сервиса и предоставления релевантной рекламной информации на основе ваших предпочтений и интересов.

Какие шаровые краны лучше использовать для системы отопления

Для выполнения регулировки, обслуживания или ремонта отопительных систем в них применяется различная трубопроводная арматура. На сегодняшний день особую популярность приобрели шаровые краны для отопления как наиболее простые и надежные устройства для перекрывания теплоносителя. На современном рынке они представлены в широком ассортименте, что подчас затрудняет выбор нужного изделия. Задача данной статьи – помочь разобраться, какие шаровые краны стоит покупать для монтажа отопления в частном доме или квартире.

Конструкция шарового крана

Невозможно подобрать качественную арматуру, не разбираясь в ее конструкции, тем более что устройство шарового крана очень простое. Корпус изделия выполняется из специальной водопроводной латуни (марка ЛС 59–1 или зарубежная CW 617 N) методом горячего штампования из двух заготовок. Последние изготавливаются методом литья, а после спрессовываются вместе. Затем корпус проходит механическую обработку и никелирование.

Внутри корпуса находится шар из нержавеющей полированной стали, в нем сделан канал для протока воды. В качестве уплотняющих элементов и одновременно подшипников скольжения применяются седла и шайбы из фторопласта (как вариант – из тефлона). К шару прикреплен вращающийся шток, выходящий наружу через отверстие с уплотнительным кольцом. На конец штока устанавливается рукоятка в виде рычага или «бабочки». Ниже на схеме изображен шаровый кран в разрезе:

Корпус изделия по типу присоединения производится в двух исполнениях: муфтовом и фланцевом. Муфтовое исполнение предполагает наличие наружной или внутренней трубной резьбы для сопряжения с другими элементами системы. Во втором случае корпус крана снабжен фланцами, что прикручиваются к ответной части болтами. Арматура во фланцевом исполнении всегда стоит дороже, чем с резьбами.

Читайте также  Обустройство газовой котельной в частном доме

Многие ошибочно полагают, что вентили делают на фланцах тогда, когда их диаметр слишком велик, чтобы закручивать их по резьбе. В действительности фланцами снабжаются краны высокого давления, поскольку такое сопряжение надежнее, чем резьбовое. При этом проходной диаметр изделия может быть и небольшим.

Виды шаровых кранов

Описанное выше устройство крана и принцип его работы одинаковы для всех видов изделий. Разновидности шаровых вентилей возникли в результате добавления в конструкцию разных полезных элементов, расширяющих функциональные возможности крана. Единственное исключение — шаровый трехходовой кран, в нем корпус имеет не 2 отвода, а три. Данный элемент не просто перекрывает теплоноситель, а перераспределяет его потоки и может служить смесительным узлом.

Все остальные функциональные элементы, дополняющие конструкцию крана, приведем в перечне:

  • штуцер для слива воды;
  • соединение с накидной гайкой (американка);
  • кран Маевского (игольчатый клапан);
  • сетчатый фильтр;
  • различные типы приводов для вращения штока.

Когда нужно опорожнить одну ветвь системы отопления, радиатор либо котловой контур, правильнее всего в схеме предусмотреть кран со штуцером. Благодаря ему для проведения ремонтных или других работ не придется спускать воду из всей системы. Это очень удобно и в том случае, когда нужно снять батарею для промывки. Достаточно перекрыть теплоноситель и открутить пробку штуцера, подставив под него емкость нужной вместительности. Ниже на рисунке представлен шаровый кран с американкой и штуцером для опорожнения:


Надо отметить, что под термином «шаровый кран со штуцером» понимается также и обычный вентиль с возможностью присоединения поливочного шланга.

Чтобы удалять воздушные пробки из проблемных участков сети, в схеме применяется игольчатый кран для системы отопления. Это всем хорошо знакомый клапан Маевского для ручного выпуска воздуха, совмещенный с шаровым краном. Нельзя сказать, что данное изделие часто применяется, но в некоторых случаях оно просто незаменимо. Например, когда воздушные пробки возникают на горизонтальных трубопроводах, проложенных в наивысших точках системы.

Когда в сложных схемах отопления требуется автоматизировать работу запорной арматуры, в них используется такое изделие, как шаровый кран с электроприводом. Его задача – по команде электронного блока управления открыть или закрыть поток жидкости, либо направить его по другому пути. В таких кранах конструктивно предусматривается площадка для монтажа привода, призванного вращать шток с шаром.

В смесительных узлах, где нужно обеспечить разделение или объединение потоков в необходимых пропорциях, ставятся трехходовые краны с сервоприводом. Их отличие от электрических механизмов в том, что устройство может медленно поворачивать шток и останавливаться в необходимой позиции по команде контроллера или термостата. Тогда потоки перекрываются частично, сливаясь на выходе в один.

Рекомендации по выбору шарового крана

Теперь, когда мы разобрались, для чего предназначен тот или иной вид шарового крана, можно приступать к его выбору. Следует помнить, что данный вид арматуры не используется для регулирования количества воды, а выполняет лишь запорные функции. Исключение – устройства с сервоприводами. Конкретный выбор крана лучше осуществлять, зная рабочие параметры теплоносителя. Если такой информации нет, то достаточно знать, что для систем частных домов вполне достаточно арматуры в муфтовом исполнении с рабочим давлением до 10 Бар и температурой до 120 ºС.

Если речь идет о централизованных сетях, то для отопления лучше использовать шаровые краны рабочим давлением до 16 Бар и выше. С подбором арматуры для центрального теплоснабжения нужно быть осторожнее и предусматривать приличный запас по давлению. Причина – непредсказуемые скачки параметра вследствие гидроударов.

Отдельно дадим предостережение о подделках, коими заполнены все сантехнические рынки. Китайский дешевый кран делается из силумина, он очень хрупкий и зачастую не выдерживает даже затяжку ключом. Кроме того, материал подвержен электрохимической коррозии, уничтожающей его за пару лет. При этом распознать подделку стало очень трудно. Единственная рекомендация на эту тему: покупайте арматуру у проверенных людей или в проверенных магазинах, даже если выбираете небольшой кран для радиаторов отопления.

Заключение

Подбирая шаровой клапан, стоит отказаться от дешевого продукта – это первое. Второе: не пренебрегайте изделиями отечественных производителей, которые немного дороже, но зато изготавливаются из латуни. При этом не забывайте сопоставить технические характеристики предлагаемых вентилей с параметрами теплоносителя.

Функциональность и технологии уплотнений кранов шаровых с плавающим шаром

Кран шаровый с плавающим шаром – это кран, в котором шар не имеет опоры, а только два седла, на которые он опирается под давлением при перекрытии потока в трубопроводе.

Ключевая особенность работы крана шарового – это конструкция уплотнения, вне зависимости от материала седел – будь то металлические, пластиковые или другие исполнения. Другая важная особенность характеристик крана – это уплотнение штока. Типичный шаровый кран с плавающим шаром перекрывает давление в трубопроводе, используя мягкие седла, такие как PTFE (политетрафторэтилен или тефлон) и TFM (химически модифицированный PTFE, более известный как TFM 1600). У TFM есть небольшое преимущество перед PTFE в температуре и давлении при эксплуатации. Оба материала известны своими стойкими к температуре и давлению характеристиками, что делает их идеальным выбором в качестве материала седла. Однако, они не обладают хорошей упругостью: в случае сжатия или деформирования такой материал не вернется в свою изначальную форму.

Как работает кран шаровый с плавающим шаром.

В таких кранах в закрытом состоянии давление приходится не только на часть шара встречающую поток, но также и на заднюю часть седла, расположенного с другой стороны от потока. Таким образом, под давлением потока шар и передняя часть седла смещаются по направлению потока к задней части седла на выходе (Рисунок 1). Это давление приводит к упругой (эластичной) и неупругой (пластичной) деформации седла на выходе. Крайне высокий натиск пластичной деформации приводит к ограничениям в работе седел арматуры.

Рисунок 1. Давление действует на шар и седло по направлению потока и на заднюю часть седла на выходе.

Упругая деформация предусмотрена конструкцией седла и подразумевает временное изменение свойств седла. С помощью входящей энергии оно изменяет свою форму для обеспечения лучших уплотнительных свойств при воздействии скачков давления и температуры.

Неупругая деформация подразумевает под собой окончательное изменение формы седла (так называемая «холодная текучесть») из-за компрессии, крайне высоких температур. Опять же, это накладывает ограничения на конструкцию седла и выбор материалов.

Технология уплотнения

Существует 2 разных типа технологий уплотнения, которые используются в шаровых кранах с плавающим шаром: сдавливаемые седла и упругие седла, которые также иногда называются активными седлами.

Во многих ранее спроектированных кранах, как и в некоторых используемых сегодня, используется сдавливаемый тип седел. Этот тип уплотнения был создан за счет избыточного материала седла в конструкции, который «вдавливает» шар в седло во время сборки крана, что приводит к тому, что седло подвергается компрессией шаром и внутренней поверхностью крана (Рисунок 2). Компрессия, или предустановка седла, необходима для плотного прилегания. Это обеспечивает уплотнение в условиях эксплуатации с небольшим уровнем давления, а если оно усиливается, то шар начинает сдавливать седло на выходе, что дает еще лучшее уплотнение.

Рисунок 2. Сдавливаемое седло до и после предустановки.

Также, при подобной конструкции, на седло уже подействовала неупругая деформация во время компрессии. Если давление будет значительно увеличено, оно приведет к еще большей неупругой деформации седла, так как шар будет давить на седло на выходе с большей силой. Это не является проблемой до тех пор, пока давление держится на высоком уровне. Если оно уменьшится, то, скорее всего, в кране образуется протечка, потому что седло не вернется в свое исходное положение в отличие от шара. У сдавливаемых седел нет компенсации давления.

Читайте также  Газовые мини котельные уличного размещения

Еще одна проблема, связанная со сдавливаемыми седлами – это перепады температуры. Тепловое расширение – увеличение объема материала при нагревании. Оно обычно выражается в относительном изменении в длине или в объеме на единицу измерения температуры. Для материалов применяется специальный коэффициент, который необходим для сравнения их уровня теплового расширения. Он называется коэффициентом теплового расширения материалов. Обычно коэффициенты линейного расширения применяются для твердых материалов, а коэффициенты объемного расширения – для жидкостей и газов.

При повышении температуры в шаровом кране, стальной корпус и шар будут расширяться. Однако, PTFE или TFM седла будут расширяться гораздо сильнее – в 8 раз сильнее чем металл, который их окружает. Если температура поменяется достаточно сильно, то седло будет подвержено еще большей неупругой деформации. Если после этого кран охладится, то деформируемое седло скорее всего даст протечку. У сдавливаемых седел также нет температурной компенсации.

При износе шарового крана страдает его самая уязвимая часть – седло. Замена седел является довольно частой практикой, однако, при высоком режиме цикла, сдавливаемые седла могут изнашиваться быстрее благодаря перепадам давления и размера крана. Сдавливаемое седло также не обладает компенсацией износа.

Все пластичные материалы имеют зоны упругого и неупругого поведения. Объект воздействия извлекает пользу из упругих зон для использования накопившейся энергии, подобно трамплину для прыжков в воду.

Существует много различных конструкций активных седел. Такие седла используют накопившуюся энергию в своей конструкции для компенсации изменений давления, теплового расширения и износа с помощью своего преимущества — упругой деформации. Например, популярная конструкция, используемая для придания энергии седлу, заключается в формировании внутреннего диаметра седла таким образом, чтобы оно было гибким. После установки данного седла между корпусом крана и внешней гранью седла образуется пустое пространство (Рисунок 3). Первичная предустановка во время последней сборки крана или компрессия, воздействующая на седло, приводит к тому, что седло уходит в пустое пространство, что дает ему сохранить упругую энергию. Преимущество такой конструкции в том, что в нее входит энергия упругой деформации, тем самым уменьшая шанс неупругой деформации из-за увеличения давления, теплового расширения или износа. Свободное пространство между седлом и корпусом крана позволяет седлу быть упругим.

Рисунок 3. Упругое седло перед предустановкой.

Сдавливаемое седло работает также при предустановке, но в этом случае нет свободного пространства в конструкции, поэтому работает только неупругая деформация.

Уплотнения в кране шаровом

В новых кранах уплотнение будет работать в обоих случаях: и при сдавливаемом седле, и при упругом седле до тех пор, пока давление не начнет падать. Увеличение давления заставляет шар и седло на входе двигаться в сторону седла на выходе, что помогает шару создать эффективное уплотнение с седлом на выходе. Когда это происходит, на входе образуется зазор между корпусом крана и обратной частью входного седла. Это позволяет входящему давлению поступать в полость клапана, как и было задумано. (Рисунок 4)

Рисунок 4. Расстояние движения седла и шара на рисунке преувеличено для демонстративных целей. В зависимости от размера крана и уровня входящего давления движение крайне незначительно.

Есть несколько преимуществ при выравнивании входящего давления и давления в полости крана. Оно уменьшает трение, минимизирует повреждения седла и обеспечивает намного меньший крутящий момент. Если кран автоматизирован, то тогда потребуется привод меньшего размера, что отразится в более низких затратах.

Шаровые краны с плавающим шаром – это арматура с хорошим уплотнением на выходе. В кране есть два седла для того, чтобы работать в условиях двунаправленного потока. Это значит, что независимо от того, какой стороной его устанавить на линию – обе стороны работают одинаково хорошо. Однако, как было сказано выше, уплотнение на входе сработает только когда давление на входе не двигает шар (past the effective preset) в новом кране. Но со временем он изнашивается, эффективная предустановка конструкции ухудшается, что делает легче проникновение входящего давления в полость крана, даже при малом давлении.

Для того, чтобы обеспечить выравнивание давления в полости клапана с входящим давлением, на внешней стороне седел нанесены радиальные пазы (Рисунок 5). Радиальные пазы влияют только на уплотнение седла на входе, потому что седло на выходе вжато в корпус крана шаром, создавая надежное уплотнение. Радиальные пазы не делают кран однопоточным. Кран остается двунаправленным, потому что, во-первых, оба седла идентичны, а во-вторых, силы, возникающие внутри крана, также идентичны.

Рисунок 5. Радиальные пазы для выравнивания давления.

Тепловое расширение среды

Создаваемая между двух седел полость – это идеальная защитная оболочка от увеличения давления в шаровом кране с плавающим шаром. Как ни странно, при воздействии повышенной температуры на среду, фиксируется увеличение давления, обусловленное тепловым расширением. Обычная вода в кране без доступа воздуха увеличит давление на 100 psi на каждый градус повышения температуры по Фаренгейту. Например, 10° повысят давление на 1000 psi. Соотношение температуры и давления самых распространенных жидкостей составляет примерно от 90 до 110 psi на один градус по Фаренгейту. Стандарт ANSI B16.34, параграф 2.3.3 «Тепловое расширение среды» гласит: «На пользователе лежит ответственность за предоставление возможностей проектировки, установки или процедуры эксплуатации для того, чтобы убедиться, что давление в арматуре не превышает допустимое данным стандартом максимальное значение.»

Есть несколько вариантов решения проблемы увеличения давления в полости крана вследствие теплового расширения, которыми пользуются производители шаровых кранов. Когда кран в открытом положении, любое давление в полости, создаваемое шаром, седлами и корпусом может быть легко сброшено с помощью сверления небольшого отверстия от крышки штока до проточного канала с шаром. Давление в полости быстро уходит в отверстие через шток и ослабляет давление на выходе. Однако, давление намного сложнее сбросить, когда кран находится в закрытом положении. Один из путей решения проблемы: просверлить еще одно отверстие в шаре так, чтобы оно было направлено в сторону входящего потока, таким образом сбрасывая давление на входе, и не создавая протечку на выходе. (Рисунок 6). С другой стороны, отверстия для сброса давления превращают краны в однопоточные. Другой вариант — это использовать краны с вдавливаемым седлом, которые способны выравнивать давление в полости.

Рисунок 6. Для того, чтобы предотвратить повышение давления в полости, нужно просверлить отверстие в шаре при закрытом положении в сторону входящего потока. Однако, это сделает кран однонаправленным.

Кран с активным седлом, где седло гибкое, и может сминаться и возвращаться в исходное положение. Выработка давления в полости крана происходит по пути наименьшего сопротивления. Когда давление в полости станет больше, чем давление на входе, оно заставит седло на входе сдвинуться и выйдет наружу. Требуется совсем небольшой сброс давления в полости, чтобы это давление вернулось к нормальному. Некоторые производители называют это сбросом через входное седло, а некоторые – просачивающийся сброс. В любом случае, это называется самосбрасывающими седлами. (Рисунок 7)

Рисунок 7. Самосбрасывающие седла

Даже производители кранов, выпускающие краны с самосбрасывающими седлами рекомендуют при использовании высоколетучих газов, таких как жидкий хлор, или при криогенных условиях, где жидкость или газ подвержены стремительному тепловому расширению, использовать прямой сброс с помощью предохранительного клапана.

Заключение

В условиях быстрорастущего рынка производителей кранов шаровых с плавающим шаром, такие краны не должны рассматриваться как обычный товар широкого потребления. Перед выбором оборудования должны быть проведены серьезные расчеты, с целью определить, какой кран лучше подходит для требуемых условий эксплуатации.