Устройство шарового крана и схема в разрезе 2026
Краткое содержание
Что такое шаровой кран? Запорная арматура с шаром-затвором, поворот на 90° перекрывает поток.
Из чего? Латунь, хромированный шар, PTFE-уплотнения.
Плюсы? Компактный, герметичный, быстрый.
Минусы? Гидроудар, предел +150°С, нет регулировки.
ГОСТ? Р 59553-2021.
Оглавление
- Что такое шаровой кран и как он работает
- Преимущества шаровых кранов
- Недостатки шаровых кранов
- Принципиальное устройство шарового крана
- Классификация шаровых кранов
- ГОСТ на шаровые краны
Что такое шаровой кран и как он работает
Шаровый кран является одним из видов запорной арматуры. Принципиальная конструкция шарового крана известна еще с начала 20 века, но на первоначальном этапе основным препятствием для его широкого распространения являлась невозможность обеспечения полной герметичности затвора. Появление синтетических материалов, таких как фторопласт, привело к началу широкого использования данного вида запорной арматуры. Новые материалы позволили обеспечить герметичность шарового затвора и существенно снизить усилия, необходимые для управления краном.
Подвижным элементом (затвором) крана служит шар сферической формы, по оси которого выполнено сквозное круглое отверстие для прохода воды (газа, других сред, неагрессивных к элементам крана). Шаровый элемент жестко соединяется с рукояткой крана с помощью штока, и поворачивается вслед за ее вращением. Для полного закрытия крана достаточно повернуть рукоятку на 90°, при этом шар разворачивается глухой стенкой по направлению к потоку, и движение рабочей среды полностью перекрывается.
Преимущества шаровых кранов
Основными преимуществами использования шаровых кранов являются их небольшие размеры (для кранов малого диаметра), возможность монтажа крана в ограниченном пространстве, простое и удобное управление, минимальное количество времени на поворот затвора, надежность и герметичность конструкции, ремонтопригодность, минимальные гидравлические потери при прохождении рабочей среды сквозь шаровой элемент крана.
Недостатки шаровых кранов
К недостаткам шарового крана относят возможность гидравлических ударов при резком открытии/закрытии крана, а также определенные температурные ограничения, связанные с тем, что диапазон рабочих температур фторопластовых уплотнителей не превышает +150°С.
В качестве определенного недостатка можно отметить необходимость наличия дополнительного свободного пространства вокруг крана с длинной ручкой, которое требуется для ее поворота, а также необходимость периодического (раз в несколько месяцев) контрольного открытия-закрытия крана для предотвращения «закисания» затвора.
Помимо этого необходимо учитывать, что шаровой кран не может использоваться для регулировки потока воды, поскольку для него допустимы только два положения: полностью открытый или полностью закрытый. Объясняется это тем, что если оставить кран в промежуточном положении (не полностью открытым/закрытым), то на полированной поверхности крана со временем возможно отложение твердых частиц, что приведет к нарушению герметичности затвора. Вторым обстоятельством является невозможность обеспечения плавного и предсказуемого изменения потока рабочей среды в промежуточном положении шарового затвора, т.к. размер проходного сечения шара изменяется нелинейно, а сам характер течения становится турбулентным, что ведет к повышению гидравлического сопротивления всей системы.
Принципиальное устройство шарового крана.
Основными элементами шарового крана являются корпус, шар, шток, сальниковая гайка, а также уплотнительные материалы шара и штока.
Главным элементом крана является хорошо отполированный шар: сферический затвор с цилиндрическим сквозным отверстием. Материал шара - латунь с антикоррозийным покрытием (никель, хром).
Корпус крана для бытовых систем и систем ЖКХ диаметром до 100 мм изготавливают из латуни, а для кранов большего диаметра, предназначенных для промышленного использования, как правило, используют модели в стальном корпусе.
Шток крана, который передает поворотный момент от ручки к шару, также изготавливают из латуни.
В качестве уплотнительных материалов для шара и штока используются синтетические уплотнители из PTFE (фторопласт).
Затягивая латунную/стальную сальниковую гайку, которая присутствует на ремонтопригодных шаровых кранах, можно в случае необходимости ликвидировать протечку воды между штоком и корпусом крана, которая в редких случаях возникает в результате износа уплотнительного материала штока.
Основные элементы шарового крана.
На изображении представлены ключевые внутренние детали шарового крана в разобранном виде:
- Латунный шток — передаёт крутящий момент от рукоятки к шаровому затвору
- Латунный хромированный шар — сферический затвор со сквозным отверстием, обеспечивающий перекрытие потока
- Латунная сальниковая гайка — фиксирует уплотнение штока и позволяет устранить протечку при износе
- Уплотнительные кольца PTFE — обеспечивают герметичность между шаром и корпусом
На изображении показаны латунные никелированные полукорпуса крана. Корпус состоит из двух частей, соединяемых между собой резьбовым соединением. Никелированное покрытие обеспечивает защиту от коррозии и придаёт изделию эстетичный внешний вид. Внутренняя поверхность полукорпусов обработана для точной посадки шарового затвора и уплотнительных колец.
Шаровой кран в разрезе.
Разрез крана позволяет увидеть взаимное расположение всех элементов в собранном состоянии:
- Уплотнение шара (PTFE) — кольца из фторопласта, прижатые к поверхности шара для герметичного перекрытия
- Латунный хромированный шар — расположен между двумя уплотнительными кольцами внутри корпуса
- Латунный шток — проходит через верхнюю часть корпуса и соединяется с шаром
- Уплотнение штока (PTFE) — предотвращает протечку воды в месте выхода штока из корпуса
- Сальниковая гайка — прижимает уплотнение штока; её подтяжка устраняет возможные протечки
- Внутренняя резьба полукорпусов — обеспечивает соединение двух половин корпуса
Классификация шаровых кранов.
По типу проточной части корпуса
В соответствии с действующим ГОСТ Р 59553-2021 шаровые краны классифицируются на полнопроходные и неполнопроходные.
Полнопроходные. Диаметр отверстия в шаре такого крана совпадает с размерами входного и выходного патрубка. Полнопроходные краны применяются в тех случаях, когда необходимо минимизировать потери напора жидкости, поскольку при использовании полнопроходных кранов в водопроводной системе не возникает дополнительного гидравлического сопротивления.
В соответствии с ГОСТ к полнопроходным кранам относятся краны с диаметром фактического прохода шара равному 100% от номинального.
Например, для крана ½" номинальное значение прохода составляет 15 мм., для крана ¾" – 20 мм., для крана 1" – 25 мм.
Неполнопроходные. К этим кранам в соответствии с ГОСТ относятся краны с фактическим диаметром прохода не менее 75% от номинального (в зависимости от диаметра крана требование для минимального значение прохода для неполнопроходного крана меняется в пределах от 75% до 83% от номинального).
За счет зауженного прохода снижается проходимость крана и повышается его гидравлическое сопротивление, что не особенно заметно для кранов небольшого диаметра. При этом цена на стандартнопроходные краны, как правило, ниже, чем на полнопроходные, что обуславливает их относительную популярность среди потребителей.
По типу присоединения к трубопроводу
Различают следующие основные типы кранов с резьбовым присоединением к трубопроводу:
По конструкции корпуса (направлению потока рабочей среды)
Различают прямые (проходные), угловые и трехходовые краны.
В случае с прямыми кранами поток рабочей среды движется вдоль оси крана (примеры таких кранов приведены на изображениях выше).
По функциональному назначению
ГОСТ на шаровые краны
В соответствии с требованиями ГОСТ Р 59553-2021 к конструкции шарового латунного крана предъявляются определенные требования. Одним из основных является минимальная толщина стенки корпуса крана. Например, она должна составлять не менее 1,75 мм для крана диаметром ½" и ¾", не менее 1,8 мм для крана диаметром 1".
Еще одним требованием является размер шаровой пробки крана. Для крана ½" диаметр шаровой пробки должен быть от 12,5 мм до 15 мм, для крана ¾" – от 15 мм до 20 мм, для крана 1" – от 20 мм до 25 мм
Помимо этого, краны должны отвечать таким требованиям, определяемым в процессе сертификации крана на соответствие ГОСТ, как прочность и плотность материала корпуса, герметичность, климатическое исполнение, ресурс крана, прочность покрытия, стойкость к кручению, изгибу, растяжению.
Кран TeRma НЕО/NEO, поставляемый ГК Санрикс, имеет обязательный сертификат и соответствует всем требованиям ГОСТ Р 59553-2021.
Основными преимуществами кранов НЕО/NEO являются:
- использование для производства кранов высококачественной латуни ЛС 59-1
- рабочее давление до 40 бар
- температура рабочей среды до +150ºС
- высокопрочное никелированное покрытие крана
- класс герметичности затвора «А»
- гарантия 5 лет
Шаровые краны благодаря таким своим характеристикам, как простота конструкции и управления, высокая герметичность, компактные размеры, надежность и универсальность будут еще долгое время оставаться одним из основных элементов системы ГВС, ХВС и отопления на объектах как жилищного, так и промышленного назначения.
