По сравнению сзадвижкаИстория шаровых кранов, включая конструкцию запорных и обратных клапанов, гораздо короче. Хотя первый патент на шаровой кран был выдан в 1871 году, потребовалось 85 лет, чтобы шаровой кран стал коммерчески успешным. Политетрафторэтилен (ПТФЭ, или «тефлон») был открыт в процессе разработки атомной бомбы во время Второй мировой войны, что послужило толчком к развитию индустрии шаровых кранов. Шаровые краны доступны из всех материалов: от латуни до углеродистой стали, от нержавеющей стали до циркония.

Существует два основных типа: плавающие шары и шары с опорными цапфами. Эти две конструкции позволяют создавать эффективные шаровые краны диаметром от ¼ дюйма до 60 дюймов и более. Плавающая конструкция, как правило, используется для клапанов небольшого размера и низкого давления, тогда как шары с опорными цапфами — для клапанов большего размера и высокого давления.

VM SUM21 BALL API 6Dшаровой клапанШаровой кран API 6D использует эти два типа шаровых кранов из-за их методов уплотнения и того, как сила жидкости течет из трубопровода к шару, а затем распределяется к седлу клапана. В конструкции с плавающим шаром шар плотно располагается между двумя седлами, одним выше по потоку, а другим ниже по потоку. Сила жидкости действует на шар, вдавливая его в седло клапана, расположенное в корпусе ниже по потоку. Поскольку шар перекрывает все проходное отверстие, вся сила потока толкает шар, заставляя его вдавиться в седло клапана. Если шар слишком большой, а давление слишком велико, усилие на седле клапана будет большим, поскольку рабочий крутящий момент слишком велик, и клапан не может работать.

Плавающие шаровые краны имеют различные типы корпусов, но наиболее популярным является двухкомпонентный с торцевым входом. Существуют также трёхкомпонентные и с верхним входом. Плавающие шаровые краны производятся диаметром до 24 дюймов и классом прочности 300, но фактический диапазон применения плавающих шаровых кранов обычно гораздо меньше — максимум около 12 дюймов.

Хотя шаровые краны в первую очередь предназначены для работы в качестве запорных или регулирующих клапанов, добавление некоторых шаровых кранов и клапанов с V-образным портомшаровой клапанконструкция делает их идеальными для контролируемых применений.

Эластичное сиденье
Шаровой кран VM SUM21 с фланцем. Шаровой кран с фланцем. Малые плавающие шаровые краны могут использоваться в самых разных областях: от бытовых трубопроводов до трубопроводов, содержащих самые требовательные химические вещества. Наиболее распространенным материалом для седел этих клапанов является термопластик, например, ПТФЭ. Тефлоновые седла клапанов хорошо подходят для этой цели, поскольку они достаточно мягкие для надежного уплотнения полированных металлических шариков, но при этом достаточно прочные, чтобы не вылететь из клапана. Два основных недостатка этих клапанов с мягким седлом заключаются в том, что они легко царапаются (и могут протечь), а также в том, что рабочая температура ограничена температурой плавления термопластикового седла — около 232 °C (450 °F), в зависимости от материала седла.

Особенностью многих плавающих шаровых кранов с эластичным седлом является то, что они могут быть надежно герметизированы в случае пожара, приводящего к расплавлению основного седла. Такая конструкция называется огнестойкой; она имеет посадочное место, которое не только удерживает эластичное седло на месте, но и образует металлическую поверхность седла, обеспечивающую частичную герметизацию при контакте с шаром. В соответствии со стандартами испытаний на огнестойкость Американского института нефти (API) 607 или 6FA, клапан проходит испытания для подтверждения огнестойкости конструкции.

Конструкция цапфы
VM SUM21 BALL API 6D цапфовый шаровой кран API 6D цапфовый шаровой кран Когда требуется шаровой кран большего размера и более высокого давления, конструкция переходит к цапфовому типу. Разница между цапфовым и плавающим типом заключается в том, что цапфовый шар фиксируется в основном корпусе нижней цапфой (коротким шатуном) и верхним штоком. Поскольку шар не может «плавать» в седле клапана для достижения принудительного закрытия, седло клапана должно плавать на шаре. Конструкция цапфового седла приводит к тому, что седло стимулируется давлением вверх по потоку и вдавливается в сферу для уплотнения. Поскольку шар надежно закреплен на месте, за исключением его поворота на 90o, необычайная сила жидкости и давление не будут заклинивать шар в седле клапана. Вместо этого сила действует только на небольшую область снаружи плавающего седла.

Шаровой кран VM SUM21 с торцевым впуском. Шаровой кран с торцевым впуском — это мощный старший брат плавающего шарового крана, поэтому он подходит для работы в условиях высокого давления и больших диаметров труб. Наиболее распространённое применение шаровых кранов с торцевым впуском — сантехнические работы.