По сравнению сзадвижкаИстория шаровых клапанов, в отличие от конструкций запорных и обратных клапанов, гораздо короче. Хотя первый патент на шаровой клапан был выдан в 1871 году, для его коммерческого успеха потребовалось 85 лет. Политетрафторэтилен (ПТФЭ, или «тефлон») был открыт в процессе проектирования атомной бомбы во время Второй мировой войны и стал катализатором развития индустрии шаровых клапанов. Шаровые клапаны изготавливаются из различных материалов, от латуни до углеродистой стали, от нержавеющей стали до циркония.

Существует два основных типа: шаровые с плавающим шаром и шаровые с цапфой. Эти две конструкции позволяют создавать эффективные шаровые клапаны диаметром от ¼” до 60” и более. Как правило, конструкция с плавающим шаром используется для клапанов меньшего диаметра и низкого давления, а конструкция с цапфой — для клапанов большего диаметра и высокого давления.

VM SUM21 BALL API 6Dшаровой клапанВ шаровых клапанах API 6D используются два типа шаровых клапанов из-за различий в методах герметизации и способе передачи силы потока жидкости от трубопровода к шару, а затем к седлу клапана. В конструкции с плавающим шаром шар плотно прилегает между двумя седлами, одним перед клапаном и одним за ним. Сила потока жидкости воздействует на шар, вдавливая его в седло клапана, расположенное в корпусе клапана, расположенном за ним. Поскольку шар закрывает все отверстие для потока, вся сила потока толкает шар, вдавливая его в седло клапана. Если шар слишком большой и давление слишком велико, сила на седло клапана будет большой, поскольку крутящий момент слишком велик, и клапан не сможет работать.

Шаровые краны с плавающим шаром выпускаются в различных вариантах корпуса, но наиболее популярным является двухсекционный тип с торцевым входом. Другие варианты корпуса включают трехсекционный и с верхним входом. Шаровые краны с плавающим шаром производятся размерами до 24 дюймов и из стали марки 300, но фактический диапазон применения таких кранов обычно значительно меньше — максимум составляет около 12 дюймов.

Хотя шаровые краны в основном предназначены для перекрытия или остановки потока, добавление некоторых шаровых кранов и V-образных патрубков может привести к их усовершенствованию.шаровой клапанБлагодаря своей конструкции они идеально подходят для контролируемых применений.

Эластичное сиденье
Шаровой клапан VM SUM21 с фланцем. Малые по размеру плавающие шаровые клапаны могут использоваться в самых разных областях, от бытовых труб до труб, содержащих самые агрессивные химические вещества. Наиболее популярным материалом седла для этих клапанов является какой-либо термопластик, например, ПТФЭ. Тефлоновые седла клапанов хорошо работают, потому что они достаточно мягкие, чтобы обеспечить герметичность на полированных металлических шарах, но достаточно прочные, чтобы не вылететь из клапана. Две основные проблемы с этими клапанами с мягким седлом заключаются в том, что они легко царапаются (и потенциально могут протекать), а температура ограничена температурой ниже точки плавления термопластичного седла — около 450°F (232°C), в зависимости от материала седла.

Особенностью многих шаровых клапанов с эластичным седлом является их способность к надлежащей герметизации в случае пожара, вызывающего расплавление основного седла. Это называется огнестойкой конструкцией; она имеет карман в седле, который не только удерживает эластичное седло на месте, но и обеспечивает металлическую поверхность седла, которая обеспечивает частичную герметизацию при контакте с шаром. В соответствии со стандартами огнезащитных испытаний Американского института нефти (API) 607 или 6FA, клапан проходит испытания для подтверждения огнезащитной конструкции.

Конструкция цапфы
Шаровой клапан VM SUM21 API 6D с цапфой. Когда требуется шаровой клапан большего размера и более высокого давления, используется конструкция с цапфой. Разница между клапаном с цапфой и клапаном с плавающим седлом заключается в том, что шар с цапфой закреплен в основном корпусе нижним цапфой (коротким шатуном) и верхним шатуном. Поскольку шар не может «плавать» в седле клапана для принудительного закрытия, седло клапана должно «плавать» на шаре. Конструкция седла с цапфой приводит к тому, что седло воздействует на давление на входе и вдавливается в шар для герметизации. Поскольку шар прочно зафиксирован на месте, за исключением его поворота на 90°, чрезвычайно высокая сила и давление жидкости не заклинят шар в седле клапана. Вместо этого сила действует только на небольшую площадь за пределами плавающего седла.

Шаровой кран VM SUM21 с торцевым входом. Шаровой кран с торцевым входом и цапфовым соединением — это более мощный старший брат плавающего шарового крана, поэтому он может справляться с большими задачами — высоким давлением и большими диаметрами труб. На сегодняшний день наиболее распространенное применение шаровых кранов с цапфовым соединением — это сантехнические работы.