Кран с плавающим шаром

       Принцип работы крана с плавающим шаром заключается в следующем. В корпусе 1 расположены два плавающие седла 5, между которыми зажимается стальной или бронзовый шар 3, имеющий сквозное отверстие, диаметр которого равен внутреннему диаметру трубопровода. 

При повороте штока на четверть оборота (90град.) отверстие шара устанавливается перпендикулярно к проходному отверстию крана. Давлением среды шар прижимается к заднему седлу, чем обеспечивается полная герметичность затвора. В настоящее время краны с плавающим шаром используют на трубопроводах с малым проходным сечением D у до 100 мм с давлением рабочей среды до 10 МПа, хотя раньше их применяли и на трубопроводах до 1000мм.

       Основные преимущества таких кранов -

простота, компактность, малая металлоемкость корпуса, надежность в эксплуатации. 

       В них вся нагрузка, которую воспринимает шар от давления рабочей среды, передается на материал седел. 

Необходимые герметичность и надежность работы затворов такого типа могут быть обеспечены следующими условиями:

1. Удельные нагрузки на поверхность седла должны быть достаточными для уплотнения, но не должны превышать предельных значений (допускаемых материалом седла).

2. Посадка уплотнительного седла должна быть герметичной.

3. Поверхность шара должна быть чистой и геометрически правильной.

4. Материал седла должен обеспечивать механическую сохранность пробки.

       Наиболее универсальный материал для изготовления седел - фторопласт-4, а также капрон. Резиновые седла - с наилучшей уплотняющей способностью, но только для давлений Р ниже 2,5 МПа. Фторопласт-3 используют в кранах при высоких давлениях - он обладает высокой механической стойкостью, но изнашивается в химических средах. (Для кранов Ду до 400 мм). Материал для изготовления седел Ду свыше 400 мм - чугун, бронза.

       Недостатки таких кранов:

1. Значительные крутящие моменты, требуемые для перестановки затвора; необходимость применения в связи с этим мощных приводов, имеющих большой вес и размеры.

2. необходимость подачи смазки в уплотнения затвора перед каждой перестановкой (для кранов с металлическими седлами).

3. Высокие требования к чистоте обработки поверхности затвора, правильности герметической поверхности.

3.2.2. Шаровые краны с пробкой на опорах. Затворы с шаром на опорах  конструктивно более сложные. Их применяют на диаметрах условного прохода (до 1400 мм) и давлении до 16 МПа.

 Опорное усилие здесь переносится с уплотнительных седел на полуоси шара и момент силы, необходимый для поворота шара значительно уменьшается.

       Затвор с шаром на опорах выполняется по двум схемам: с уплотняющим седлом перед шаром или за ним.

                   Преимущество кранов с шаром на опорах:

       В шаре на опорах с уплотняющим седлом перед шаром при закрытом затворе уплотнение шпинделя и большая часть корпуса крана не нагружены внутренним давлением.

       Шар на опорах с уплотняющим седлом за шаром - значительно снижает нагрузки на опорные подшипники и уменьшает суммарный момент трения в затворе.

Затвор с плавающим шаром и подпружиненной втулкой.

       Затвор с плавающим шаром и подпружиненной плавающей втулкой позволяет компенсировать износ уплотнительных поверхностей и температурные изменения. Рассмотрим его конструкцию. 

       На в корпусе 4 расположен плавающий шар 5, который поддерживается с одной стороны жестко установленным седлом 6, а с другой стороны - подпружиненным седлом 7, вставленным в плавающую втулку 8. Втулка уплотняется кольцом 2 и прижимается к шару пружинами 1. В исходном положении между втулкой 8 и торцом крышки 3 должен быть обеспечен зазор с, равный 0,5-1 мм. В положении “закрыто” и поднятии давления рабочей среды слева, в полости А подпружиненное седло 7 прижимается к поверхности шара давлением среды (газа).                       При этом вся нагрузка, приходящаяся на шар и втулку 8, воспринимается седлом 6. Уплотнение происходит и по седлу 7, и по седлу 6. Это гарантирует высокую герметичность затвора. Если при закрытом затворе давление возникает в полости Б, шар сдвигается влево на величину зазора с. При этом подпружиненное седло 7 обеспечивает герметичность затвора и воспринимает всю нагрузку от шара.