Где применяются шаровые латунные краны и как их выбрать

Латунные шаровые краны. Особенности конструкций

Предшественники

Латунные шаровые краны в настоящее время почти полностью вытеснили во внутридомовых сетях таких морально и физически устаревших «мастодонтов», как пробковые конусные краны, которые господствовали в зданиях советской эпохи (рис. 1).

Рис. 1. Кран пробковый проходной конусный сальниковый муфтовый 11Б6бк

Пробковые конусные краны имели крайне низкие паспортные эксплуатационные характеристики: срок службы – 8 лет, ресурс – 1500 циклов, наработка на отказ – 400 циклов. Фактические показатели этой дешевой и массовой арматуры были гораздо хуже: притертая пробка крана уже через несколько циклов открытия–закрытия теряла герметичность из-за абразивного воздействия нерастворимых механических примесей в рабочей среде. К тому же пробковые краны обладали весьма значительным гидравлическим сопротивлением. Их коэффициенты местных сопротивлений лежали в пределах от 3,5 до 6,0. Поэтому неудивительно, что при ремонте или демонтаже старых трубопроводных систем нередко встречаются пробковые краны, у которых пробка просто отсутствует, а под прижимную сальниковую гайку проложен подходящего размера «пятак». Сантехники тех времен зачастую просто обозначали наличие запорной арматуры, превращая ее в чисто декоративный элемент системы.

Шаровые краны в советское время, конечно, тоже были хорошо известны, но производились они в чугунном корпусе и выпускались с диаметрами условного прохода свыше двух дюймов. Поэтому когда на рынке трубопроводной арматуры появились дешевые, удобные в монтаже и эксплуатации латунные шаровые краны для внутренних инженерных систем, спрос на них лавинообразно возрос и продолжает расти по настоящее время.

Возросший спрос инициировал появление в продаже кроме действительно добротной продукции и массу изделий весьма сомнительного качества. Этой статьей хотелось бы дать ряд практических советов, которыми предлагается пользоваться при выборе латунного шарового крана.

Материал корпуса

Самое главное, на что следует обратить внимание при приобретении крана, – материал корпуса. Это должна быть действительно латунь, а не цинково-алюминиевый сплав (ЦАМ), который частенько используют некоторые недобросовестные производители. ЦАМ представляет собой сплав, содержащий порядка 96–98 % цинка, 2–3 % алюминия и до 1 % меди. Такие сплавы широко применяются в автомобильной промышленности (корпуса карбюраторов), но использование их для изготовления трубопроводной арматуры ограничивается временными дачными кранами. Если кран из ЦАМ будет установлен в инженерной системе многоквартирного дома, то уже через год–два он просто рассыплется на куски (рис. 2).

Рис. 2. Кран из цинково-алюминиевого сплава через два года эксплуатации

Отличить кран из латуни от крана из ЦАМ можно по весу: последний значительно легче, т.к. удельный вес ЦАМ составляет 6,7 г/см 3 , а у латуни – 8,4–8,7 г/см 3 . Если слегка снять шкуркой или надфилем гальванопокрытие на корпусе крана, то латунь обнаруживается по чуть приметной желтизне, которая через два дня окислится до характерного «латунного» цвета. Цвет ЦАМ – серебристый, не меняющийся при окислении. Безопасней всего приобретать кран, у которого естественный цвет латуни обнажен из-под гальванопокрытия на каком-либо участке (рис. 3).

Рис. 3. Естественный цвет латуни крана VALTEC BASE виден на резьбовом патрубке

Основная масса представленных на рынке латунных шаровых кранов изготавливается методом горячей объемной штамповки. Для такого способа производства трубопроводной арматуры наиболее оптимальной по составу является свинцовистая латунь марки CW617N по EN 12165, которая примерно соответствует российской марке ЛС59-2 по ГОСТ 15527. Латунные детали кранов, вытачиваемые из прутка (шаровой затвор, шток, сальниковая гайка), как правило, делаются из латуни марки CW614N (ЛС 58-3). Состав применяемых в арматуростроении латуней показан на табл. 2.

Таблица 1. Состав латуней для производства шаровых кранов

Шаровой кран

Редкий трубопровод обходится сегодня без шаровых кранов. Изобретены они были еще в середине прошлого века, но первые модели признания не получили из-за плохой герметичности. Новые уплотняющие материалы дали второй шанс конструкции с шарообразным затвором.

В последнее десятилетие продажа шаровых кранов переживает бум. Так же, как и патентование все новых и новых модификаций для разных условий. Изготовители подделок тоже оживились, так что купить добротный шаровой кран становится все сложнее.

Ошибки при выборе обходятся дорого. В лучшем случае изделие распадается в руках сразу при монтаже. Но иногда в погоне за сиюминутной экономией берут арматуру, не учитывая давление в системе, а потом расплачиваются за затопление жилья. Или ставят под угрозу жизнь и здоровье, не обращая внимание на специализацию крана для водо- и газопровода. Поэтому перед покупкой стоит получить представление о назначении и устройстве шаровых кранов, а также о рекомендациях по выбору. В этом вам поможет наша статья — обзор шаровых кранов.

Кран шаровой VALTEC COMPACT

Кран шаровой для воды VALTEC BASE

Кран шаровой для воды VALTEC PERFECT- усиленные

Бытовые шаровые краны и вентили

Шаровые краны для газа

Что такое шаровой кран

ГОСТ определяет шаровые краны как вид запорной и регулирующей арматуры. От других типов арматуры их отличает главная деталь — запирающий элемент в виде отшлифованного и отполированного шара. Шар этот не цельный, а с вырезом, через который и течет рабочая среда.

Частый вопрос: можно ли использовать шаровой кран вместо вентиля, то есть для плавного регулирования потока? В большинстве случаев ответ будет отрицательным. Просто потому, что запорные модификации кранов более распространены. Для такой арматуры допускаются два состояния: полностью открыто и полностью закрыто. Не совершайте распространенной ошибки, оставляя запорный кран в промежуточном состоянии. Иначе он быстро придет в негодность.

Если нужна плавная регулировка, то придется купить более дорогие модели с замысловатыми вырезами и специальными пластинами внутри шара. Они хорошо справляются с тонкой настройкой, балансировкой потока. Но в быту редко нужна сверхвысокая точность и широкий диапазон регулирования, поэтому для этих целей чаще покупают привычные вентили.

Области применения

Первые запатентованные шаровые краны использовались в топливной системе самолетов. Сейчас сложно найти сферы, где бы они не нашли применения.

Без такой арматуры не обходятся ни пневмогидросистемы ракет, ни подключения к трубам в санузле. Они стали необходимостью в системах отопления, водоснабжения и вентиляции общественных и жилых зданий. Их предпочитают вместо вентилей и задвижек при замене радиаторов подключении бойлеров, установке расходомеров. Внушительных габаритов конструкции с червячными передачами применяют в нефтяной, газовой и химической промышленности. Разработаны специальные инженерные решения для того, чтобы механизм не разрушался при транспортировке агрессивных сред, масел и пищевых жидкостей, канализации стоков.

Какие у шарового крана сильные стороны и ограничения

Популярность шаровых кранов обусловлена следующими преимуществами:

1. Небольшими размерами (у бытовых моделей), эстетичностью. Их можно монтировать любой стороной в ограниченном пространстве (рукоятка в форме бабочки предпочтительнее, если важна компактность арматуры).
2. Надежностью и герметичностью конструкции с минимумом деталей, где возможно появление протечки.
3. Минимальными гидравлическими потерями. В месте установки не образуется застой рабочей среды, завихрения; потери энергии за счет увеличения силы трения здесь значительно меньше (по сравнению с другими видами запорной и регулирующей арматуры).

К недостаткам шарового крана относят возможность гидравлических ударов при резких открываниях и закрываниях, температурные ограничения (уплотнители из полимеров могут разрушиться при температурах выше 100 0 С). Частая причина поломок кранов бытового назначения — грязная вода с твердыми частицами. Песок, окалина, солевые отложения приводят к протечкам. Избежать этого поможет периодическое открывание и закрывание устройства (раз в 1-2 месяца). Системы с некачественной водой рекомендуется оснастить фильтрами.

Большинство проблем вызваны не «слабостями» самого крана, а ошибками потребителей. Среди наиболее частых: покупка контрафактного устройства, несоблюдение правил эксплуатации и монтажа.

Особенности конструкции

Детали конструкции шаровых кранов варьируют в зависимости от сферы их применения. Например, на трубах с диаметром более 30 см ставятся модели с редукторами, а краны для высокоточной регулировки оснащаются измерительными приборами. Устройства с количеством патрубков больше 2-х, с T-образными или L-образными портами, позволяют смешивать и перенаправлять потоки. Но в быту чаще используют кран с двумя отводами (рис.1).

Рассмотрим принципиальное устройство такого шарового крана.

Главный элемент крана — хорошо отшлифованный шар: сферический затвор/затворная пробка с цилиндрическим сквозным отверстием.

Диаметр отверстия совпадает с диаметром трубы либо чуть меньше. В зависимости от этого параметра краны делятся на полнопроходные и неполнопроходные/редуцированные. Первые дороже (иногда почти вдвое) и используются, когда важно минимизировать гидравлические потери. У вторых пропускная способность ниже на 20-50% (в зависимости от модификации). Это замедляет ток среды, повышает риск эрозии, снижает долговечность. Зато они дешевле и компактнее, поэтому их чаще всего выбирают для домашнего использования.

У кранов с функцией регулирования форм шара и отверстия более сложная конструкция (рис 3).

Рис. 3. Затворная пробка регулирующего шарового крана.

Материал шара — сталь или латунь с антикоррозийным напылением (никель, хром).

Есть в продаже и модели из полипропилена для установки на пластиковые трубопроводы. Учитывайте, что они менее прочные, чем металлические, и не годятся для транспортировки горячих сред (выше 60 0 С).

В большинстве кранов ставятся фторопластовые уплотнительные элементы. Этот материал рассчитан на эксплуатацию в диапазоне температур от -10 0 С до +150 0 С. Для более сложных температурных условий чаще выбирают конструкции с жесткими уплотнениями из металла. Но они характеризуются меньшей герметичностью.

Шпиндель — деталь, которая передает усилие от рукоятки к шару. В современных моделях при сборке его устанавливают изнутри корпуса: это снижает риск выбивания при скачках давления.

Управлять положением затвора можно рукояткой (в форме рычага, бабочки или колеса), которая сверху удерживается самоблокирующейся гайкой.

Кстати, по цвету рукоятки можно быстро определить назначение крана (рис. 4). Если цвет желтый — это арматура для газопровода. Другими цветами обычно маркируют краны для систем отопления и водоснабжения.

Когда требуется дистанционное управление, выбираются варианты с пневмо- и электроприводами (рис. 5).

Корпус крана изготавливают из стали, латуни, чугуна или пластика. Для промышленного использования чаще заказывают модели в стальном корпусе, а для бытовых систем — латунные.

В зависимости от способа соединения с трубопроводной линией краны подразделяются на муфтовые, фланцевые и приварные (рис 6).

Муфтовое соединение характерно для систем с диаметром трубы до 45 мм. Если нужно поставить запорную арматуру на домашний радиатор, то разумным решением будет муфтовый кран с наружной или внутренней резьбой.

Фланцевые соединения выдерживают большие нагрузки. Такие краны ставятся на системы с трубой более 50 мм в диаметре.

Для крепления приварного крана потребуется сварочный аппарат. Это соединение считается самым прочным и применяется в промышленных трубопроводах с большим диаметром.

Какие шаровые краны выбрать

Основные критерии выбора шарового крана:

1. Диаметр/условный проход (Ду или DN). Эта характеристика указывается на корпусе изделия. Диаметр наиболее популярных в России кранов — от 15 до 50 мм.
2. Тип присоединения. Если оборудуется домашняя система, то обычно берут модели с муфтовым соединением. Для быстрого монтажа удобна модификация с накидной гайкой («американка»).
3. Максимальное рабочее давление (PN). Этот параметр тоже наносится на корпус. Для систем водоснабжения дома чаще покупают краны, рассчитанные на давление до 16 атмосфер (16PN). В системы отопления рекомендуют ставить краны «с запасом» по рабочему давлению (например, 40PN). Материал корпуса крана в системах с горячим теплоносителем (от 1000С) быстрее разрушается (особенно, если куплено недорогое латунное устройство без защитного покрытия).
4. Материал корпуса, толщина стенок. Для большинства систем непромышленного типа подойдут краны с латунным корпусом. Наиболее надежные делаются из горячепрессованной латуни CW617N. Определить материал (латунь или железо) поможет магнит: он не должен притягиваться. Бюджетное решение — недорогие шаровые краны из силумина, сплава алюминия с кремнием. Такие изделия легче латунных аналогов. Материал полюбился кустарным китайским производителям, поскольку не требует дорогостоящего оборудования для обработки. Несмотря на низкие цены на шаровые краны из силумина, приобретать их не рекомендуется из-за хрупкости материала. В недорогих изделиях экономят и на материале корпуса: стенки у них значительно тоньше.
5. Качество поверхности затвора и сборки. Разбирать кран прямо в магазине проблематично, но можно провести визуальный осмотр поверхности сферы. Она должна быть отполированной, без царапин. Уплотнительные детали должны быть тефлоновые, а не резиновые. Поворачивая ручку, убедитесь, что шар полностью перекрывает проход. Ручка должна сидеть плотно, без люфта.
6. Срок изготовления. Если кран лежал на складе более 5 лет, то велика вероятность, что уплотнительные элементы изменили свои характеристики. Поэтому смотрите не только на срок гарантии, но и на дату изготовления.
7. Торговая марка. В промышленности хорошо зарекомендовали себя краны российского производства (например, АДЛ, БАЗ). Продукция для отраслей нефте- и газодобычи, соответствующая ГОСТ и международным сертификатам, успешно конкурирует с западными марками. Более дорогие, но добротные краны выпускаются под германскими, испанскими и итальянскими брендами. Главное, чтобы под краном с маркировкой VALTEC, BUGATTI или DANFOSS не скрывалась подделка.

Покупать шаровой кран лучше не на рынке, а в специализированном магазине, предоставляющем гарантию качества.

Как выбрать латунный шаровой кран водоразборный

Водоразборный шаровой кран из латуни – необходимая деталь сети водоснабжения. Во-первых, простое устройство шарового смесителя позволяет точно настроить напор и температуру воды. Во-вторых, латунная арматура служит долго, почти не требуя дополнительного обслуживания. Но чтобы выбрать качественное устройство, важно обращать внимание на отсутствие шероховатостей на корпусе, цвет необработанных участков и вес изделия, чтобы вместо латунного изделия не купить обычный стальной кран.

Устройство шаровых кранов

Запирающая и регулирующая арматура, которую устанавливают на водопровод, состоит из трех основных частей:

• внешняя оболочка крана – корпус, соединяемый с трубами водоснабжения;
• регулировочный механизм, при движении которого меняется напор воды;
• седла из полимерных материалов, выполняющие роль герметизирующих прокладок между корпусом и регулировочным механизмом;
• управляющий механизм – вентиль, рычаг, кнопка или сенсор, приводящий в движение шток, меняющий положение механизма регулирования потока;
• водоизлив – носик, через который подается вода, есть только у водоразборных кранов, может быть частью корпуса или отдельной деталью.

Внешний вид корпуса, форма носика и способ управления краном выполняют декоративную функцию и служат для удобства использования арматуры.

Основную работу выполняет шаровой механизм регулировки потока, установленный внутри корпуса, – полый шар с двумя или более отверстиями. В открытом положении вода поступает в отверстия по одну сторону шара и выходит с противоположной. В закрытом положении шар поворачивается глухой стороной к подающей трубе, герметично перекрывая ее и прекращая подачу воды.

Шаровой механизм, устанавливаемый в запорной арматуре, имеет всего два круглых отверстия, диаметр которых совпадает с внутренним диаметром водопроводной трубы. Если кран открыт, вода свободно течет по трубопроводу. В закрытом кране шар повернут на 90 градусов к потоку и перекрывает пропускное отверстие трубы.

Такие краны устанавливают в местах подключения бытовой и санитарной техники, внутри смесителей для ванных комнат с помощью шара поток переключается с душа на нижний кран.

В кранах-смесителях, устанавливаемых на кухонных мойках, умывальниках и ваннах, шаровой механизм имеет два входных отверстия и одно выходное: горячая и холодная вода поступает в шар, смешиваются в нем и через носик подаются наружу. Такое устройство позволяет с помощью управляющего механизма регулировать напор воды и ее температуру, смешивая потоки из двух труб в нужной пропорции.

Материалы для изготовления запорных шаровых механизмов

Простота монтажа и управления, герметичность соединений и надежность шаровой арматуры обеспечила популярность изделию, устройство используется в системах различного назначения.

Водоразборные краны выпускаются в нескольких модификациях и могут как исполнять только бытовое предназначение, так и быть элементом стилевого решения интерьера – все это зависит от внешнего вида и дополнительных элементов конструкции.

Функциональность и долговечность крана зависят от материала изготовления основных его деталей.

Корпус и шаровой механизм изготавливают из:

• углеродистой стали с добавками, препятствующими окислению и коррозии;
• сплава алюминия и цинка;
• полимеров: полиэтилена и полипропилена;
• латуни и других сплавов на основе меди.

Основная сфера применения шаровых кранов из стали – промышленные трубопроводы, транспортирующие высокотемпературные жидкости под большим давлением.

Алюминиево-цинковая арматура не выдерживает длительной активной эксплуатации из-за хрупкости сплава. Поэтому цинково-алюминиевые краны используются при обустройстве водопровода на дачах, в летних домиках, гаражах или как временное решение при монтаже трубопровода.

Полимерные шаровые механизмы в настоящее время уже мало чем уступают металлическим, а для трубопроводов, по которым транспортируются химически-агрессивные вещества, краны из полимеров даже предпочтительнее, поскольку не подвергаются коррозии. В быту шаровые механизмы из полиэтилена или полипропилена можно использовать только в сетях холодного водоснабжения – горячая вода для пластика губительна.

В системах водоснабжения и отопления частных и многоквартирных домов используют краны из латуни, покрытые защитным слоем хрома.

Достоинства латунных шаровых кранов

Бытовые смесители на кухнях и в ванных комнатах устанавливаются для получения воды нужного напора и комфортной температуры.

Шаровые краны из латуни пользуются популярностью в частных домах, жилых, офисных и коммерческих помещениях благодаря ряду достоинств:

• низкой стоимости – латунь один из самых дешевых материалов, используемых для производства трубопроводной арматуры;
• привлекательному внешнему виду – шаровой смеситель имеет малые габариты и всего один рычаг, выглядит современно, не громоздко и вписывается в большинство стилей оформления;
• простоте конструкции – кран собирается из малого количества деталей – не более 6, если он не оснащен дополнительными элементами, например, датчиками или сенсорной панелью;
• простоте управления – используется один рычаг управления для регулирования напора горячей и холодной воды;
• точности настройки параметров подаваемой воды – шаровой механизм под воздействием штока управляющего рычага плавно меняет свое положение;
• прочности – латунный корпус устойчив к внешнему воздействию, внутренние части крана, выполненные из латуни – устойчивы к коррозии, давлению, рабочим температурам до 150 градусов;
• безопасности – шток крана не сорвет даже при резком повышении давления в водопроводе;
• герметичности – седла и прокладки между деталями выполняются из полимеров с высокой износостойкостью;
• минимальным усилиям по обслуживанию на протяжении всего срока эксплуатации – детали не требуют подтягивания и замены уплотнителей;
• простоте ремонта – кран легко демонтируется, разбирается, детали поддаются замене.

Обратите внимание! Нельзя устанавливать латунные краны на трубопроводах, транспортирующих жидкость с температурой свыше 150 градусов. Эксплуатация в таких условиях приведет к потере прочности деталей.

Способы изготовления латунных изделий

Самым сложным в изготовлении является корпус – для расположения в нем регулирующего шара необходима точность выполнения сборки, а для прочности и надежности — изготовление корпуса в виде единого цельного элемента.

Шаровой механизм и шток – вытачивают на станке, а корпус отливают в форму, запекают в матрице или куют, используя механический пресс:

• Латунный корпус, отлитый в форму безматричным способом, может иметь пустоты в стенках и неровности на поверхности. Литье не требует серьезных временных и финансовых затрат, но получаемая заготовка имеет низкое качество и нуждается в дополнительной механической обработке.
• Для запекания в матрице используют латунный порошок, который при термическом воздействии сваривается в единую деталь. Этим способом получают корпус с точными параметрами, не требующий дополнительной обработки, но из-за слабого соединения частиц латуни готовое изделие не слишком прочно.
• Самый надежный, но и дорогостоящий – кованый кран, изготовленный методом горячей штамповки. Для изготовления корпуса используется механический пресс с матрицей, в котором горячая латунь сжимается до придания нужной формы. Готовая деталь не имеет полостей в стенках и неровностей на поверхности и не требует доработки кроме очистки от окалины.

Как выбрать качественный кран

Перед покупкой смесителя необходимо выписать технические параметры трубопровода, на который он будет устанавливаться: максимальное рабочее давление и диаметр труб в месте установки. И главное, на что нужно обращать внимание при выборе арматуры – эти два параметра. Потому что если они не будут совпадать у труб и смесителя, установить устройство не удастся.

Кроме этого, есть и другие рекомендации по выбору качественного крана вообще и шарового латунного в частности:

• Перед покупкой необходимо осмотреть и ощупать смеситель: шероховатости, царапины на хромированном покрытии, неровности краев излива и узлов соединения говорят о низком качестве используемых материалов, производственном браке. Такой кран имеет низкую прочность, будет пропускать воду и быстро придет в негодность.
• Выбирая изделие, важно обращать внимание на наличие технической документации и указание фирмы-производителя. Известные фирмы перед выпуском продукции в продажу, проводят оценку качества, поэтому брак хоть и вероятен, но встречается редко. В документации обычно указываются использованные материалы и способ изготовления. Для бытового использования подходят латунные краны, предпочтительно – изготовленные методом ковки или горячей штамповки.

Это важно! Отличить латунный смеситель от стального, можно приложив к нему магнит – латунь не магнитится в отличие от стали.

Где применяются шаровые латунные краны и как их выбрать

Сферы применения

Чаще всего шаровые краны устанавливают на водопроводные системы в местах, где необходимо наличие запорной арматуры, перед точками подключения техники и смесителей. Реже их используют в системе отопления или газопровода.

Самыми распространенными точками монтажа являются места перед подводкой унитаза, стиральных и посудомоечных машин, бойлеров, раковин и моек. Рекомендуется наличие такой запорной арматуры на входе водопроводной трубы, чтобы в случае необходимости проведения ремонтных работ можно было перекрыть подачу воды.

Существуют шаровые механизмы, имеющие специальное назначение — трехходовые с возможностью перераспределения рабочего потока, с обогревом корпуса и контролем протечек.

Оценка

Характеристики, приводимые дилерами и производителями, безлики и не дают ответа на главный вопрос: стоит ли покупать это изделие?

Перед нами исключительно добротный представитель современной запорной арматуры.

1. Все 11б27п – полнопроходные. Отверстие в затворе соответствует диаметру присоединяемой трубы, что означает минимальное гидравлическое сопротивление. Фактически, вентиль вызывает не большее падение напора, чем участок полимерной трубы той же длины.
2. Вентиля монтируются с любым направление тока рабочей среды. Этим они выгодно отличаются от любого винтового вентиля, которому при противотоке постоянно грозит отрыв клапана.
3. Про вечный кошмар сантехника – необходимость периодической ревизии и обслуживания вентилей – можно наконец-то полностью забыть. Нет, ревизия по-прежнему желательна; но теперь она сводится к периодическому (раз в 1-2 года) повороту рукоятки вентиля.
4. Наконец, производство по отечественным стандартам и ТУ означает, что покупатель не нарвется на очередное чудо с силуминовым корпусом, крошащимся при первом контакте с ключом. Собственно, желтый цвет латуни без хромового покрытия не оставляет места для сомнений.

Вентиля с силуминовыми корпусами редко переживают установку.

Положительные и отрицательные особенности

Краны шаровые латунные имеют массу положительных характеристик:

1. Длительный срок эксплуатации. Изделие рассчитано на 5 лет непрерывной работы.
2. Маленький размер и широкий ассортимент моделей, позволяющий подобрать запорный механизм под любые системы и условия установки.
3. Высокая надежность. Механизм обеспечивает полную герметичность и функционирование при низких и высоких температурах.
4. Устойчивость к коррозии. Это позволяет исключить обслуживание и смазывание элементов.
5. Небольшой вес и компактные размеры делают краны не только удобными, но и доступными в цене.
6. Шаровая конструкция обеспечивает быстрое перекрытие потока и возможность использования в системах с жидкостями разной вязкости.

К недостаткам можно отнести:

1. Некоторые модели оснащены массивным штоком, что делает применение в условиях тесного пространства неудобным.
2. Высокая скорость восстановления подачи требует плавного открытия, чтобы не произошел гидравлический удар.
3. При плохом качестве воды в водопроводе в изделии могут образовываться солевые отложения, засоры, повреждения шарового механизма и нарушение герметичности.
4. Все чаще попадаются краны плохого качества, которые сложнее устанавливать. Их срок эксплуатации мал.

Классификация шаровых запорных механизмов осуществляется согласно многим параметрам, связанным с управлением, внутренней конструкцией, конфигурацией корпуса и пр.

В зависимости от типа резьбы краны бывают:

• с муфтами внутренней входной резьбы с обеих сторон;
• с наружной как на входе, так и на выходе;
• оснащенные с одной стороны внутренней муфтой, с другой — наружной.

В зависимости от размера шаровой пробки изменяется пропускная способность запорного механизма:

1. Кран шаровый латунный полнопроходной оснащен отверстием для подачи воды, практически идентичным диаметру трубы, что обеспечивает максимальный напор.
2. Редуцированные модели характеризуются снижением напора до 30%. Они устанавливаются в системах, где сила напора не существенна.
3. Редукция непроходных кранов составляет до 60%. Их проходное отверстие намного меньше диаметра трубы, на которую они установлены.

Различают два типа кранов, отличающихся конструкцией запорного механизма:

1. С плавающим шаром, в котором запор обеспечивается нагнетающим давлением затвора на уплотнительное кольцо. Изделия устанавливаются в магистралях диаметром до 20 см и невысоким давлением внутри системы.
2. С шаром в опоре, в котором цапфа имеет конструкцию осевого выступа с углублением в нижней части. Прижим запорного механизма происходит под воздействием высокого давления, придвигая седла к сферической полированной поверхности.

В зависимости от функциональной составляющей бывают изделия:

1. Кран шаровый водоразборный с одной стороны оснащен наружной муфтой, а с другой — располагается сосок для подключения гибкого шланга. Кроме функции подключения быстросъемного оборудования, устройство устанавливают там, где необходимо осуществлять слив жидкостей.
2. В трехходовом кране есть 3 отдельных внутренних муфты, к которым одновременно можно подключить несколько приборов или элементов водопровода. Если присутствует невостребованный выход, его блокируют специальной пробкой.

Отличаются и механизмы управления шаровыми кранами:

1. Консольные оборудуют удлиненной ручкой, благодаря которой осуществляется быстрое закрывание-открывание.
2. Вентильные конструкции управления затвора (ручка-бабочка) предполагают плавное перекрытие потока воды и рекомендуются к использованию в отопительных системах.
3. Автоматические запорные механизмы используются в промышленности.

Варианты исполнения

Список вариаций тоже не поражает длиной.

Многочисленные дилеры могут предложить привередливому покупателю:

1. Два варианта рукоятки – рычаг и бабочка. Первый удобен тем, что требует меньшего усилия для изменения положения затвора; второй востребован там, где нужна компактность.

Бабочка и рычаг.

1. Несколько способов присоединения – наружная резьба, внутренняя резьба, американка и их всевозможные сочетания.

Материалы

Чаще всего рынок сантехнических изделий предлагает шаровые краны, изготовленные из латуни, стали и полипропилена. У каждого вида есть свои плюсы и минусы:

1. Стальные запорные механизмы обладают высокой прочностью и низкой ценой. Они способны выдерживать высокие температуры и давление. Недостатком является склонность к коррозии, которая уже через несколько лет приводит прибор в негодность.
2. Латунь отличается долговечностью и стойкостью к коррозии. Краны из такого материала способны прослужить не один десяток лет. К плюсам относят и то, что латунь отлично сочетается с любым другим металлом. Недостаток латунных кранов — высокая стоимость, что с учетом положительных характеристик полностью окупается.
3. Полипропиленовые изделия устойчивы к коррозии и имеют достаточно неплохие эксплуатационные свойства. Материал легкий и недорогой. Изделия чаще всего используют в быту для установки на пластиковые паяные системы.

Влияние добавок на свойства тефлона

Присадка	Свойства, придаваемые тефлону
Стекловолокно	Прочность, износостойкость, теплостойкость, химическая стойкость
Уголь (сажа)	Прочность на сжатие, антифрикционность, теплопроводность, химическая стойкость
Графит	Электропроводность, теплопроводность
Углеволокно	Низкая деформативность, износостойкость, электропроводность, химическая стойкость
Бронза	Низкая текучесть в холодном состоянии, понижает химическую стойкость
Дисульфат молибдена	Износостойкость, прочность при сжатии, низкая химическая стойкость
Термопласты	Суперантифрикционность, износостойкость, химическая устойчивость, исчезает абразивность

Являясь идеальным материалом для сальниковых уплотнений шаровых кранов, тефлон практически полностью вытеснил остальные материалы. Но в погоне за снижением себестоимости изделий, некоторые производители пытаются сэкономить на достаточно дорогостоящем тефлоне. При этом они делают минимальную толщину тефлоновых колец в седлах шарового крана. Такое кольцо при повышении температуры деформируется и перестает выполнять свою функцию.

Так же встречаются уплотнительные элементы из тефлона дешевых марок. Их можно отличить по зернистости и шероховатости материала. Такой тефлон служит недолго, так как выкрашивается под воздействием кромок шарового затвора.

Стоит отметить, что тефлоновые седельные кольца при сборке должны нагружаться строго определенным усилием предварительного обжатия. При этом рабочая кромка кольца деформируется, принимая сферическую форму. Из-за, шаровой кран открывается и закрывается с приложением некоторого усилия. Если кран открывается свободно, это свидетельствует либо о недостаточном усилии предварительного обжатия, либо о том, что под седельные кольца установлены демпферы из эластомера. Это снижает температурную стойкость и долговечность крана, т.к. эластомер при начальном высоком напряжении, в течение времени теряет свои эксплуатационные свойства.

Затвор шарового крана постоянно находится под воздействием потока рабочей среды, в которой могут присутствовать нерастворимые абразивные частицы.

Чтобы снизить такое воздействие, на поверхность затвора наносится гальванопокрытие из хрома. Из-за своих химических свойств, хром не может наноситься непосредственно на латунь, под ним должна присутствовать медная или никелевая подложка. Отсутствие подложки снижает срок службы крана.

В процессе гальванизации хром, из-за своей твердости, осаждается неравномерно, небольшими пятнами), между которыми находятся микротрещины. Под воздействием электролита эти микротрещины заполняются продуктами коррозии слоя подложки (медь или никель). В результате, получается монолитное, прочное покрытие. Если подложки не будет, то микротрещины останутся незаполненными, что приведет к неполноценности защитного покрытия. В настоящее время появились шаровые краны, имеющие тефлоновое покрытие шарового затвора. Такие краны оказались совершенно не эффективными в условиях потока рабочей среды с механическими включениями.

Установка шаровых кранов

Прежде чем приступить к установке шарового крана в систему водопровода, необходимо позаботиться о перекрытии стояка во всем доме и слить воду. Под руками обязательно должны быть емкость и ветошь, чтобы убрать лишнюю влагу и обеспечить комфортные условия для работы. Из инструментов понадобится только разводной ключ и фум-лента.

Кран монтируется в том месте, где к нему будет легко добраться. Кроме того, должно быть достаточно пространства для поворота ручки.

Для соединения используются только подходящие по диаметру и типу резьбы изделия. Часто возникает необходимость установки запорной конструкции на металлические трубы с последующей заменой всей системы водопровода на новую. Поэтому вначале производится обрезка линии. Затем с помощью специального инструмента нарезается резьба.

Когда все подготовительные работы произведены и приобретена подходящая модель крана, приступаем к установке:

1. Для обеспечения герметичности соединения на резьбу наматывают фум-ленту или льняную паклю с уплотнительной пастой. При этом необходимо следить за тем, чтобы направление наматывания совпадало с линией закручивания.
2. Запорную конструкцию монтируют посредством накручивания на резьбу до упора, стараясь не применять чрезмерную силу во избежание поломки изделия.
3. Важно следить за тем, чтобы механизм управления расположился удобно для использования, не упирался в стену во время поворота рычага.
4. Если кран после установки шатается, необходимо его снять и намотать больше уплотнителя. Затем поставить его на место.
5. Завершающим этапом станет подача воды в систему и проверка герметичности соединения.

В случае необходимости состыковки разных муфт используются фитинги (переходники), принцип монтажа которых идентичен процессу установки крана — сначала наматывают паклю, затем монтируют само устройство.

Какие шаровые латунные краны бывают? И как не ошибиться при выборе!

Одной из важных деталей сети водоснабжения можно назвать кран шаровый латунный. Благодаря его несложному устройству можно легко и быстро перекрыть поток воды, а надежность и прочность материала изготовления гарантирует долгую эксплуатацию без дополнительного обслуживания.

Еще недавно большая часть внутридомовых сетей водоснабжения оснащалась пробковыми конусными кранами. Эти детали характеризуются наличием невысоких эксплуатационных качеств. Согласно техническим характеристикам, которые заявлены производителем, рабочий ресурс не превышает 1500 циклов. Использование пробковых кранов в системе с водой низкого качества приводит к быстрой потере герметичности пробки уже через несколько циклов открытия-закрытия.

По этой причине с приходом более современных и усовершенствованных изделий из латунного сплава популярность пробковых конусных кранов существенно снизилась. Высокое качество и простота использования шаровых латунных кранов достаточно быстро вознесли трубопроводную запорную арматуру такого типа на верхние ступени популярности.

Устройство шаровых кранов

Кран шаровый является одним из представителей запорной арматуры. Рассматривая его состав, можно выделить следующие основные части:

· Корпус, соединяющийся с трубой водопроводной системы.

· Механизм регулировки, движение которого меняет силу напора воды или полностью перекрывает ее подачу.

· Уплотнительные элементы для герметизации места соединения корпуса и механизма регулировки.

· Вентиль или рычаг, с помощью которого шток движется, меняя положение шара внутри крана и регулируя поток воды или дугой жидкости.

Внешний вид крана достаточно привлекательный, поэтому изделие не портит интерьер помещения. Способ регулировки интенсивности потока воды делает удобной эксплуатацию изделия.

Виды шаровых кранов в зависимости от типа соединения с трубой

Для более удобного осуществления монтажного процесса краны шарового типа выпускают с разным типом присоединения к водопроводной трубе:

· Краны муфтовые имеют внутреннюю резьбу.

· Штуцерные краны имеют резьбу снаружи.

· Кран типа «американка» имеет накидную гайку. Основное применение – отопительная система.

Деление кранов шаровых по типу отверстий

В основе такой запорной арматуры лежит шаровой механизм. Он представляет собой шар полый внутри и имеющий два отверстия, размещающийся в корпусе крана. При открытии крана шаровой механизм поворачивается так, что вода может проходить через отверстия, заходя с одной стороны и выходя с другой стороны. В закрытом положение шар внутри крана поворачивается глухой стороной, следовательно, подача воды полностью прекращается.

Если отверстия шарового механизма имеют диаметр, аналогичный внутреннему сечению трубы системы водоснабжения, то краны получают название полнопроходные. Однако в некоторых устройствах диаметр отверстий в регулировочном механизме может отличаться от внутреннего диаметра водопроводной трубы. Ели разница превышает 5%, то краны называют стандартнопроходными. Подробнее про отличия полнопроходных и стандартных кранов читайте в статье «Эффективный проход шаровых кранов».

Производство шаровых кранов

Технология производства латунных кранов шарового типа не представляет особой сложности. На специальном станке вытачивают шар и шток, которые составляют запорный механизм всего устройства. При изготовлении уплотнительных элементов чаще всего используется метод экструзии. Сложным можно назвать изготовление непосредственно корпуса шарового латунного крана. В этом случае может использоваться один из трех методов производства.

В первом случае корпус отливают по стандартной форме, этот способ является самым простым и дешевым. Однако следует отметить недостатки такого изготовления. Во-первых, заготовка в обязательном порядке должна подвергнуться дополнительной обработке. Во-вторых, в корпусе можно обнаружить скрытые пустоты, которые являются причиной быстрого разрушения корпуса изделия.

Второй вариант предполагает использование матричного метода запекания. В этом случае латунный порошок необходимо засыпать в специально подготовленную матрицу и «запечь» частицы в условиях высокой температуры до получения готовой детали. Использование этого метода позволяет получить более точные детали, которые не требуют дополнительной обработки. Однако и матричный метод имеет недостаток: ослабленная структура исходного сырья не позволяет получить на выходе более прочные и долговечные изделия.

Третий метод – горячая штамповка – самый надежный способ изготовления корпуса шарового крана. Он подразумевает применение механического пресса с матрицей, где формование расплавленной латуни выполняется в соответствии с требованиями рабочей документации. Готовое изделие имеет высокое качество, в нем отсутствуют полости и неровности, поэтому дополнительная обработка деталей не требуется.

Производство корпуса шарового крана третьим методом осуществляется с использованием латуни специальной марки, в составе которой имеются различные легирующие элементы. С их помощью меняется структура латуни и физико-механические характеристики:

· Добавление в сплав алюминия позволяет снизить показатель летучести. Взаимодействие с кислородом приводит к образованию на поверхности оксида алюминия, поэтому летучесть материала исключается.

· Магний в сплав добавляется вместе с алюминием и железом. В результате повышается прочность, износостойкость материала и его устойчивость к коррозии.

· Введение никеля позволяет нейтрализовать последствия окислительных процессов.

· Добавление свинца делает материал более пластичным, ковким и более податливым механическому воздействию.

· Добавление олова сводит к минимуму риск появления очагов коррозии.

Преимущества шаровых латунных кранов

Краны шаровые латунные небольшого диаметра могут использоваться в водопроводных сетях жилых домов, офисных и коммерческих помещений. Изделия диаметром от 32 до 100 мм в большинстве случаев устанавливают на трубопроводах различного назначения. Это стало возможным благодаря наличию следующих преимуществ:

· Привлекательный внешний вид.

· Прочность и безопасность.

· Не сложный монтаж и обслуживание.

· Возможность выполнения ремонтных работ.

· Быстрое перекрывание потока воды.

На рынке представлены латунные краны шаровые от зарубежных и отечественных производителей. Лидирующие позиции занимают краны 11Б27п1 БАЗ, их активно используют компании-застройщики.

Отдельно стоит сказать о латунных кранах SGL. Благодаря использованию качественных материалов, высоких технологий и контролю над производством изделия на выходе с производственной линии имеют высокие эксплуатационные характеристики. В среднем такие краны могут эксплуатироваться более четверти века, их рабочий ресурс составляет около 60000 циклов.

Типы шаровых кранов, виды, конструкция, сфера применения

Запорная арматура эксплуатируется в сетях отопления, подачи холодной и горячей воды, газоснабжения для перекрытия потока жидкостей и газов. При этом в зависимости от условий использования, транспортируемого рабочего тела и габаритных размеров трубопроводов, используются различные типы шаровых кранов.

Для рядового потребителя, самостоятельно занимающегося монтажом различного вида бытовых систем, на рынке представлена масса разновидностей шаровых кранов. Для того, чтобы выбрать подходящую модель, следует знать отличительные особенности шаровой запорной арматуры, область ее применения, технические характеристики устройств, расшифровку буквенных и цифровых символов на корпусе.

Рис. 1 Шаровая арматура в обвязке отопительных приборов и оборудования

1. Назначение и принцип работы
2. Сфера применения в бытовом хозяйстве
3. Конструктивное устройство
4. Типы шаровых кранов
5. По геометрии корпуса
6. По размерным параметрам
7. По рабочему давлению
8. Типу проходного канала
9. Методу подсоединения к трубам
10. Конструкции корпуса
11. Форме и материалу ручки
12. Устройству запорного элемента
13. Материалу корпуса
14. Типу привода
15. Виду рабочей среды

Назначение и принцип работы

Шаровые краны предназначены для перекрытия потока транспортируемой жидкой или газообразной среды в трубопроводных линиях. В отличие от винтовой арматуры, задвижек и запорных вентилей, которые перекрывают поток рабочего тела постепенно, шаровый кран рассчитан на быстрое закрывание проходного канала поворотом управляющей ручки на угол 90 градусов.

Запорным элементом шаровой арматуры является металлическая сфера со сквозной цилиндрической прорезью, равной ширине или чуть меньше проходного канала. При повороте ручки вдоль направления трубопровода (открывании) подсоединенный к ней через шпиндель шар также поворачивается, его внутренний канал совпадает с проходным трубопровода, и рабочая среда беспрепятственно транспортируется по магистрали. Когда ручку перемещают в положение, перпендикулярное трубопроводу, сфера поворачивается сплошной стороной, закрывая канальный проход.

Чтобы обеспечить герметичность примыкания жесткого металлического шара к цилиндрической седельной поверхности канала, в места контакта помещают герметизирующие прокладки из эластичных полимерных материалов.

Рис. 2 Запорная шаровая арматура в трубопроводе горячего и холодного водоснабжения

Сфера применения в бытовом хозяйстве

Владелец квартиры в многоэтажке, собственник индивидуального дома, сталкивается с шаровыми кранами в следующих видах коммуникаций:

• Краны шаровые отвечают за перекрытие общей линии подачи холодной и горячей воды в квартирах, их устанавливают рядом с водными счетчиками около канализационных стояков.
• При помощи шаровых кранов осуществляют отключение и подачу холодной воды на смеситель, унитаз, располагая их на трубах перед гибкой подводкой.
• Также краны ставят для отключения и подачи воды на стиральные машины, посудомоечную технику.
• В любой газоподающей магистрали перед плитой или другим газопотребляющим прибором устанавливают запорную газовую арматуру.
• В системах отопления краны играют важную роль, с их помощью сливают и заливают теплоноситель, перекрывают поток жидкости перед водонагревательным оборудованием и котлами, теплообменными радиаторами, циркуляционным насосом, расширительным баком и другими узлами для того, чтобы можно было провести их ремонт, обслуживание или замену без слива рабочей среды.
• В системах индивидуального водоснабжения посредством кранов перекрывают подачу воды во внутридомовую магистраль, отсекают от трубопровода различное оборудование, подают воду для полива растений.

Рис. 3 Основные детали и физические характеристики типового крана

Конструктивное устройство

Краны, применяемые в разных сферах, имеют некоторые отличительные особенности, но любой из них включает в себя следующие основные узлы:

Корпус. Служит для удержания в нем запорной сферы и стыковки с трубами, выполняется из различного типа металлов, основные из которых — сталь, чугун, нержавейка, латунь, или полимерных материалов — полиэтилена низкого давления (ПНД), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ).

Входной и выходной патрубки крана для врезки в трубопроводную магистраль оснащают резьбой, фланцами или имеют гладкую цилиндрическую поверхность для приваривания к металлическим трубопроводам, впаивания в полимерные трубы. Многие разновидности современных кранов имеют на корпусе специальные фитинги для компрессионного подсоединения или запрессовки в полимерный трубопровод из сшитого РЕХ или полиэтилена низкого давления ПНД, металлопластика PEX-AL-PEX.

Латунные модели кранов, устанавливаемые на оборудование и трубы в зоне обзора жилых помещений, нередко делают с хромированным покрытием, повышающим внешний эстетичный вид изделий.

Рис. 4 Разновидности шаровых затворов: с прорезью и цапфами

Запорная сфера. Затворный шар выполняют из металла, его материалом в основном служит латунь, реже нержавеющая сталь и медь. Для получения гладкой поверхности сферу обрабатывают полированием и покрывают плотным слоем хрома.

Стандартный шар имеет цилиндрический проходной канал, в верхней точке для его удержания и проворачивания находится прорезь и в некоторых конструкциях присутствует нижний выступ (цанга). В прорезанную канавку входит шток, который отвечает за поворот сферы, выступающая цанга размещается во впадине нижней части корпуса и фиксирует шар в неподвижном положении, облегчая его проворачивание.

Приводной механизм. Шар вращают при помощи штока (шпинделя), который входит в верхнюю часть прорези его корпуса. Рядовому обывателю известны шаровые краны, в которых шток перемещают при помощи ручки. В промышленной отрасли и коммунальном хозяйстве для приведения штока в действие используют различные типы приводов, чаще всего ставят электрический, также известны гидравлические и пневматические приводные механизмы.

Ручка. Ручку крана производят из стали с антикоррозионным порошковым напылением, алюминия, пластиков, ее две основные разновидности — однорычажная консольная и в форме бабочки. В моделях, где от запорной арматуры требуется компактность, делают маленькую ручку в виде бабочки с одним крылом. Некоторые производители оснащают свои изделия фиксаторами, препятствующими непредусмотренному повороту ручки от случайного прикосновения.

Рис. 5 Материалы изготовления стандартного крана

Уплотнители. Уплотнительные прокладки устанавливают на седельные гнезда в крановом корпусе, с которыми соприкасается сфера, и на шток, вращающийся в выступающем корпусном патрубке.

Материалами прокладок кранов являются:

• Тефлон (PTFE). Тефлоном называют термоустойчивый белый фторопласт с мыльной на ощупь поверхностью, благодаря высокой химической стойкости, плотности и низкому коэффициенту трения его используют в трубопроводной и запорно-регулирующей арматуре при температурах рабочей среды от -70 до +270 °С.
• Этиленопропилендиеновый каучук (EPDM). Эластомер синтетического происхождения отличается высокой устойчивостью к химически агрессивным веществам и маслам, эффективно работает в температурном интервале от -50 до +150 °С.
• Акрилонитрилбутадиеновый каучук (NBR). Эластомер с высокой стойкостью к истиранию и химической устойчивостью к широкому ряду жидких и газообразных углеводородов, полученных путем нефтепереработки. Рабочий температурный диапазон NBR от -20 до +90 °С, материал часто используют в нефте-, масло- и газопроводной арматуре.
• Синтетический фторированный каучук (СФК, Viton). Материал является лидером среди всех эластомеров по химической стойкости, не боится воздействия минеральных кислот, углеводородных реагентов, агрессивных растворителей. Диапазон эксплуатационных температур СФК составляет от -40 до +200 °С, материал не подвержен истиранию и чаще используются в агрессивных высокотемпературные средах, где не выдерживают уплотнители натурального происхождения из каучуков.

Рис. 6 Разновидности корпусов кранов на примере линейки продукции от Valtec

Типы шаровых кранов

Запорная арматура для бытового применения отличается довольно разнообразной линейкой устройств, на смену традиционным изделиям из металлов в связи с широким применением полимерных трубопроводов приходят пластиковые виды шаровых кранов. Наполнение отечественного рынка товаром в основном производится за счет поступлений запорной арматуры от российских (бренды Valtec, Зубр), китайских (торговые марки RM, TIM, AquaHit) и итальянских (фирмы Bugatti, Royal Thermo, FIV, Itap, Gecon, Remer) производителей.

Следует отметить, что средний срок службы российской и китайской запорной арматуры составляет 10 лет, в то время как более дорогие изделия итальянского производства способны функционировать не менее 30 лет.

По геометрии корпуса

Шаровые краны применяют на неравнозначных участках трубопроводной магистрали. Кран может использоваться как проходной с одинаковым или разным размером внутренней или наружной резьбы, нередко его ставят на отвод трубопроводной магистрали для слива или наполнения ее водой. Если кран применяют для полива, один из его концов оснащают штуцером с елочкой для закрепления гибкого шланга на хомуты или проволоку, для грубой очистки от песка в корпус некоторых моделей помещают встроенный фильтр.

Существуют разновидности, рассчитанные на изменение направления потока, они имеют три входа (трехходовые). Другие удобно ставить в трубопровод, изменяющий свое угловое положение — их корпус оснащен расположенными под углом присоединительными патрубками (угловые виды).

Рис. 7 Устройство, узлы и маркировка трехходового крана Bugatti

По размерным параметрам

Маркировка на крановом корпусе в виде литер DN показывает диаметр канального прохода в миллиметрах и реже в дюймах, общепринятыми считаются следующие номинальные размеры: 1⁄2 (15 мм), 3⁄4 (20 мм), 1 (25 мм), 1 1⁄4 (32 мм), 1 1⁄2 (40 мм), 2 (50 мм) дюйма. Следует отметить, что для бытовой запорной арматуры в системах холодной и горячей водоподачи, отопления, наивысшим размером считают сечение 32 мм. Практически все краны с канальными проходами до 50 мм оснащены резьбовыми патрубками, при 50 мм и выше арматуру оснащают дисковыми тарелками для фланцевого соединения.

По рабочему давлению

Номинальное давление (литеры PN с цифрой) — это второй показатель, который проставляют на корпусе всех кранов для воды. Цифровое обозначение показывает, какой напор выдерживает арматура в течение своего эксплуатационного срока при температуре окружающей среды в 20° С. Цифровое значение Pn указывают в атмосферах (барах), соответствующих 0,1 мПа, стандартные показатели 10, 16, 25, 40, реже встречается импортные модели (Bugatti) с более высокими напорными характеристиками в 50 и 64 бара.

Типу проходного канала

Шаровые краны выпускают двух видов — с редуцированным проходным каналом, на один типоразмер (1/4 дюйма) меньше сечения трубопровода, и полнопроходными. При выборе запорной арматуры стараются учитывать этот фактор, монтируя полнопроходные приборы в разрез трубопроводной магистрали, где они оказывают наименьшее гидравлическое сопротивление потоку. Модели с редуцированным канальным проходом лучше устанавливать на отводные ветви для слива или наполнения труб жидкостью — тогда их диаметр не окажет никакого влияния на производительность системы.

Рис. 8 Крупногабаритные промышленные краны с резьбой и фланцами

Методу подсоединения к трубам

Выше было отмечено, что в подавляющем большинстве случаев металлические шаровые краны для трубопроводных магистралей диаметром до 50 мм изготавливают под резьбовое соединение. Модели больших размеров от 50 мм чаще делают с фланцами. Промышленные разновидности из черных металлов выпускают под приварку, бытовые разновидности для установки в полимерные трубопроводы оснащают патрубками для спаивания (полипропилен РР), приклеивания (поливинилхлорид PVC), компрессионного или пресс соединения соответственно к трубам из полиэтилена низкого давления (ПНД) или металлопласта (PEX-AL-PEX).

Конструкции корпуса

Краны бывают с цельнометаллическими или разборными корпусами, последний вариант сборки выгоднее в том отношении, что прибор можно разобрать и поменять в нем износившиеся седельные кольца или поврежденную запорную сферу. При эксплуатации запорной шаровой арматуры рекомендуется регулярно (раз в месяц) поворачивать ручку во избежание выхода ее из строя из-за отложения на деталях известкового налета. Разборная конструкция хороша тем, что ее можно отремонтировать или прочистить при невозможности привести прибор в рабочее состояние после длительного простоя.

Рис. 9 Виды с компрессионными и пресс-фитингами для металлопластиковых труб

Форме и материалу ручки

Все виды шаровых кранов укомплектованы ручками различной формы, это сделано не случайно и определяет сферу использования приборов.

• Консольные однорычажные модели стремятся монтировать в местах без непосредственного доступа людей или в ограниченном пространстве. В этом случае ручку нельзя случайно сдвинуть, а благодаря длинному рычагу ее удобно поворачивать в труднодоступном месте пальцем одной руки.
• Арматуру с ручкой бабочка монтируют в точках, где возможно ее случайное касание, так как для ее проворачивания придется приложить большее усилие, чем для консольной модели, вероятность ее случайного открывания значительно снижается.
• Ручка типа бабочка с одной маленькой пластиной используется для подачи воды в стиральные машины, ее также сложно повернуть случайным касанием, а небольшие габаритные размеры и одинаковое с краном хромовое напыление повышают декоративность изделия.

Ручки бытовых кранов изготавливают из стали или алюминия с порошковым напылением красного, черного или желтого цветов, полимерных материалов.

Рис. 10 Краны с полипропиленовыми патрубками под пайку

Устройству запорного элемента

Запорную металлическую сферу изготавливают двух видов (рис. 4):

• С плавающей сферой. Шар имеет прямоугольную прорезь для штока в верхней части, она направлена по потоку при закрытом канале. В результате давления на поверхность шар сдвигается по прорези вдоль штока и с усилием прижимается к седельному кольцу, обеспечивая надежное и герметичное уплотнение. Плавающие шары устанавливают в арматуру относительно небольших габаритных размеров.
• Со сферой на опорах. В конструкции этого типа шар через сквозное отверстие вверху фиксируется на шпинделе, а снизу имеет выступающую цапфу, которая располагается в корпусном углублении.

При запорной работе сфера находится в неподвижном положении, а герметизация проходного канала обеспечивается за счет прижимания седельных колец к ее поверхности. Конструкция отличается более легким ходом и используется в крупногабаритных изделиях, нередко нижнюю цапфу для облегчения проворачивания устанавливают на подшипники.

Рис. 11 Разновидности из полипропилена ПП и полиэтилена низкого давления ПНД

Материалу корпуса

Основной материал, из которого делают корпуса бытовых кранов — латунь, нередко она имеет оцинкованное или хромовое покрытие при использовании арматуры на видных местах (подачи воды в стиральную машину от смесителя). Существует очень дешевые модели китайских приборов, изготовленные из силумина — сплава алюминия с кремнием, однако виду хрупкости и низкой прочности материала срок их службы может исчисляться часами.

В последнее время выросло число кранов, изготавливаемых из полимерных материалов – поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена низкого давления (ПНД), полипропилена (ПП).

Типу привода

В быту используют краны с ручным приводом, однако в торговой сети можно обнаружить устройства, оснащенные электроприводом. В промышленности и коммунальном хозяйстве могут устанавливать шаровую запорную арматуру с гидравлическим или пневматическим управлением.

Виду рабочей среды

Бывают две основные разновидности бытовых шаровых кранов — для подачи холодной, горячей воды или газа, последние имеют ручку желтого цвета. Конструктивно приборы мало чем отличаются друг от друга, основное различие состоит в использовании разных материалов для седельных и штоковых уплотнений.

Рис. 12 Модели с электроприводом

Выпускаемый в настоящее время широкий ассортимент шаровых кранов позволяет эффективно использовать их в бытовых металлических и полимерных трубопроводах. Основными поставщиками продукции на рынок являются китайские и итальянские производители, при выборе следует учитывать не только стоимость, но и срок службы итальянских приборов в 30 лет, превышающий аналогичный показатель у конкурентов в 3 раза.

Пластмассы

Пластма́ссы (пласти́ческие ма́ссы) или пла́стики — органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров.

Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять после охлаждения или отвердения заданную форму. Процесс формования сопровождается переходом пластически деформируемого (вязкотекучего) состояния в стеклообразное состояние.

Содержание

История

Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году [1] . Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение другое название — целлулоид). Паркезин был впервые представлен на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году. Развитие пластмасс началось с использования природных пластических материалов (жевательной резинки, шеллака), затем продолжилось с использованием химически модифицированных природных материалов (резина, нитроцеллюлоза, коллаген, галалит) и, наконец, пришло к полностью синтетическим молекулам (бакелит, эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен и другие).

Паркезин являлся торговой маркой первого искусственного пластика и был сделан из целлюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителем. Паркезин часто называли искусственной слоновой костью. В 1866 году Паркс создал фирму Parkesine Company для массового производства материала. Однако, в 1868 году компания разорилась из-за плохого качества продукции, так как Паркс пытался сократить расходы на производство. Преемником паркезина стал ксилонит (другое название того же материала), производимый компанией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Паркса, и целлулоид, производимый Джоном Весли Хайатом.

Типы пластмасс

В зависимости от природы полимера и характера его перехода из вязкотекучего в стеклообразное состояние при формовании изделий пластмассы делят на:

• Термопласты (термопластичные пластмассы) — при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние;
• Реактопласты (термореактивные пластмассы) — в начальном состоянии имеют линейную структуру макромолекул, а при некоторой температуре отверждения приобретают сетчатую. После отверждения не могут переходить в вязкотекучее состояние. Рабочие температуры выше, но при нагреве разрушаются и при последующем охлаждении не восстанавливают своих исходных свойств.

Также газонаполненные пластмассы — вспененные пластические массы, обладающие малой плотностью.

Свойства

Основные механические характеристики пластмасс те же, что и для металлов.
Пластмассы характеризуются малой плотностью (0,85—1,8 г/см³), чрезвычайно низкими электрической и тепловой проводимостями, не очень большой механической прочностью. При нагревании (часто с предварительным размягчением) они разлагаются. Не чувствительны к влажности, устойчивы к действию сильных кислот и оснований, отношение к органическим растворителям различное (в зависимости от химической природы полимера). Физиологически почти безвредны. Свойства пластмасс можно модифицировать методами сополимеризации или стереоспецифической полимеризации, путём сочетания различных пластмасс друг с другом или с другими материалами, такими как стеклянное волокно, текстильная ткань, введением наполнителей и красителей, пластификаторов, тепло- и светостабилизаторов, облучения и др., а также варьированием сырья, например использование соответствующих полиолов и диизоцианатов при получении полиуретанов.

Твёрдость пластмасс определяется по Бринеллю при нагрузках 50—250 кгс на шарик диаметром 5 мм.

Теплостойкость по Мартенсу — температура, при которой пластмассовый брусок с размерами 120 × 15 × 10 мм, изгибаемый при постоянном моменте, создающем наибольшее напряжение изгиба на гранях 120 × 15 мм, равное 50 кгс/см², разрушится или изогнётся так, что укреплённый на конце образца рычаг длиной 210 мм переместится на 6 мм.

Теплостойкость по Вика — температура, при которой цилиндрический стержень диаметром 1,13 мм под действием груза массой 5 кг (для мягких пластмасс 1 кг) углубится в пластмассу на 1 мм.

Температура хрупкости (морозостойкость) — температура, при которой пластичный или эластичный материал при ударе может разрушиться хрупко.

Для придания особых свойств пластмассе в нее добавляют пластификаторы (силикон, дибутилфталат, ПЭГ и т. п.), антипирены (дифенилбутансульфокислота), антиоксиданты (трифенилфосфит, непредельные углеводороды).

Получение

Производство синтетических пластмасс основано на реакциях полимеризации, поликонденсации или полиприсоединения низкомолекулярных исходных веществ, выделяемых из угля, нефти или природного газа. При этом образуются высокомолекулярные связи с большим числом исходных молекул (приставка «поли-» от греческого «много», например этилен-полиэтилен).

Методы обработки

• Литьё/литьё под давлением
• Экструзия
• Прессование
• Виброформование
• Вспенивание
• Отливка
• Сварка
• Вакуумная формовка и пр.

Механическая обработка

Пластические массы, по сравнению с металлами, обладают повышенной упругой деформацией, вследствие чего при обработке пластмасс применяют более высокие давления, чем при обработке металлов. Применять какую-либо смазку, как правило, не рекомендуют; только в некоторых случаях при окончательной обработке допускают применение минерального масла. Охлаждать изделие и инструмент следует струей воздуха.

Пластические массы более хрупки, чем металлы, поэтому при обработке пластмасс режущими инструментами надо применить высокие скорости резания и уменьшать подачу. Износ инструмента при обработке пластмасс значительно больше, чем при обработке металлов, почему необходимо применять инструмент из высокоуглеродистой или быстрорежущей стали или же из твердых сплавов. Лезвия режущих инструментов надо затачивать, по возможности, более остро, пользуясь для этого мелкозернистыми кругами.

Пластмасса может быть обработана на токарном станке, может фрезероваться. Для распиливания может применяться ленточные пилы, дисковые пилы и карборундовые круги.

Сварка

Соединение пластмасс между собой может осуществляться механическим путем с помощью болтов, заклепок, склеиванием, растворением с последующим высыханием, а также при помощи сварки. Из перечисленных способов соединения только при помощи сварки можно получить соединение без инородных материалов, а также соединение, которое по свойствам и составу будет максимально приближено к основному материалу. Поэтому сварка пластмасс нашла применение при изготовлении конструкций, к которым предъявляются повышенные требования к герметичности, прочности и другим свойствам.

Процесс сварки пластмасс состоит в образовании соединения за счет контакта нагретых соединяемых поверхностей. Он может происходить при определенных условиях:

1. Повышенная температура. Ее величина должна достигать температуры вязкотекучего состояния.
2. Плотный контакт свариваемых поверхностей.
3. Оптимальное время сварки — время выдержки.

Также следует отметить, что температурный коэффициент линейного расширения пластмасс в несколько раз больше, чем у металлов, поэтому в процессе сварки и охлаждения возникают остаточные напряжения и деформации, которые снижают прочность сварных соединений пластмасс.

На прочность сварных соединений пластмасс большое влияние оказывают химический состав, ориентация макромолекул, температура окружающей среды и другие факторы.

Применяются различные виды сварки пластмасс:

1. Сварка газовым теплоносителем с присадкой и без присадки
2. Сварка экструдируемой присадкой
3. Контактно-тепловая сварка оплавлением
4. Контактно-тепловая сварка проплавлением
5. Сварка в электрическом поле высокой частоты
6. Сварка термопластов ультразвуком
7. Сварка пластмасс трением
8. Сварка пластмасс излучением
9. Химическая сварка пластмасс

Как и при сварке металлов, при сварке пластмасс следует стремиться к тому, чтобы материал сварного шва и околошовной зоны по механическим и физическим свойствам мало отличался от основного материала. Сварка термопластов плавлением, как и другие методы их переработки, основана на переводе полимера сначала в высокоэластическое, а затем в вязкотекучее состояние и возможна лишь в том случае, если свариваемые поверхности материалов (или деталей) могут быть переведены в состояние вязкого расплава. При этом переход полимера в вязкотекучее состояние не должен сопровождаться разложением материала термодеструкцией.

При сварке многих пластмасс выделяются вредные пары и газы. Для каждого газа имеется строго определенная предельно доступная его концентрация в воздухе (ПДК). Например, для диоксида углерода ПДК равна 20, для ацетона — 200, а для этилового спирта — 1000 мг/м³.

Материалы на основе пластмасс

• Гетинакс
• Текстолит

Мебельные пластмассы

Пластик, который используют для производства мебели, получают путем пропитки бумаги термореактивными смолами. Производство бумаги является наиболее энерго- и капиталлоемким этапом во всем процессе производства пластика. Используется 2 типа бумаг: основой пластика является крафт-бумага (плотная и небеленая) и декоративная (для придания пластику рисунка). Смолы подразделяются на фенолформальдегидные, которые используются для пропитки крафт-бумаги, и меламиноформальдегидные, которые используются для пропитки декоративной бумаги. Меламиноформальдегидные смолы производят из меламина, поэтому они стоят дороже.

Мебельный пластик состоит из нескольких слоёв. Защитный слой — оверлей — практический прозрачный. Изготавливается из бумаги высокого качества, пропитывается меламиноформальдегидной смолой. Следующий слой — декоративный. Затем несколько слоев крафт-бумаги, которая является основой пластика. И последний слой — компенсирующий (крафт-бумага, пропитанная меламиноформальдегидными смолами). Этот слой присутствует только у американского мебельного пластика.

Готовый мебельный пластик представляет из себя прочные тонированные листы толщиной 1-3 мм. По свойствам он близок к гетинаксу. В частности, он не плавится от прикосновения жалом паяльника, и, строго говоря, не является пластической массой, так как не может быть отлит в горячем состоянии, хотя и поддается изменению формы листа при нагреве. Мебельный пластик широко использовался в XX веке для отделки салонов вагонов метро.

Система маркировки пластика

Для обеспечения утилизации одноразовых предметов в 1988 году Обществом Пластмассовой Промышленности была разработана система маркировки для всех видов пластика и идентификационные коды. Маркировка пластика состоит из 3-х стрелок в форме треугольника, внутри которых находится число, обозначающая тип пластика. Часто при маркировке изделий под треугольником указывается буквенная маркировка (в скобках указана маркировка русскими буквами):

Международные универсальные коды переработки пластмасс

Значок	Англоязычное название	Русское название	Примечание
	PET или PETE	ПЭТ, ПЭТФ Полиэтилентерефталат	Обычно используется для производства тары для минеральной воды, безалкогольных напитков и фруктовых соков, упаковки, блистеров, обивки.
	PEHD или HDPE	ПЭНД Полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкого давления	Производство бутылок, фляг, полужёсткой упаковки. Считается безопасными для пищевого использования.
	PVC	ПВХ Поливинилхлорид	Используется для производства труб, трубок, садовой мебели, напольных покрытий, оконных профилей, жалюзи, изоленты, тары для моющих средств и клеёнки. Материал является потенциально опасным для пищевого использования, поскольку может содержать диоксины, бисфенол А, ртуть, кадмий.
	LDPE и PELD	ПЭВД Полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокого давления	Производство брезентов, мусорных мешков, пакетов, пленки и гибких ёмкостей. Считается безопасным для пищевого использования.
	PP	ПП Полипропилен	Используется в автомобильной промышленности (оборудование, бамперы), при изготовлении игрушек, а также в пищевой промышленности, в основном при изготовлении упаковок. Распространены полипропиленовые трубы для водопроводов. Считается безопасным для пищевого использования.
	PS	ПС Полистирол	Используется при изготовлении плит теплоизоляции зданий, пищевых упаковок, столовых приборов и чашек, коробок CD и прочих упаковок (пищевой плёнки и пеноматериалов), игрушек, посуды, ручек и так далее. Материал является потенциально опасным, особенно в случае горения, поскольку содержит стирол.
	OTHER или О	Прочие	К этой группе относится любой другой пластик, который не может быть включен в предыдущие группы. В основном это поликарбонат. Поликарбонат может содержать опасный для человека бисфенол А [2] . Используется для изготовления твёрдых прозрачных изделий, как например детские рожки.

Пластиковые отходы и их переработка

Скопления отходов из пластмасс образуют в Мировом океане под воздействием течений особые мусорные пятна. На данный момент известны пять больших скоплений мусорных пятен — по два в Тихом и Атлантическом океанах, и один — в Индийском океане. Данные мусорные круговороты в основном состоят из пластиковых отходов, образующихся в результате сбросов из густонаселённых прибрежных зон континентов. Руководитель морских исследований Кара Лавендер Ло из Ассоциации морского образования (англ. Sea Education Association; SEA ) возражает против термина «пятно», поскольку по своему характеру — это разрозненные мелкие куски пластика. Пластиковый мусор опасен ещё и тем, что морские животные, зачастую, могут не разглядеть прозрачные частицы, плавающие по поверхности, и токсичные отходы попадают им в желудок, часто становясь причиной летальных исходов [3] [4] .

Взвесь пластиковых частиц напоминает зоопланктон, и медузы или рыбы могут принять их за пищу. Большое количество долговечного пластика (крышки и кольца от бутылок, одноразовые зажигалки) оказывается в желудках морских птиц и животных [5] , в частности, морских черепах и черноногих альбатросов [6] . Помимо прямого причинения вреда животным [7] , плавающие отходы могут впитывать из воды органические загрязнители, включая ПХБ (полихлорированные бифенилы), ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан) и ПАУ (полиароматические углеводороды). Некоторые из этих веществ не только токсичны [8] — их структура сходна с гормоном эстрадиолом, что приводит к гормональному сбою у отравленного животного [6] .

Пластиковые отходы должны перерабатываться, поскольку при сжигании пластика выделяются токсичные вещества, а разлагается пластик за 100—200 лет.

Способы переработки пластика:

В декабре 2010 года Ян Байенс и его коллеги из университета Уорика предложили новую технологию переработки практически всех пластмассовых отходов. Машина с помощью пиролиза в реакторе с кипящим слоем при температуре около 500° С и без доступа кислорода разлагает куски пластмассового мусора, при этом многие полимеры распадаются на исходные мономеры. Далее смесь разделяется перегонкой. Конечным продуктом переработки являются воск, стирол, терефталевая кислота, метилметакрилат и углерод, которые являются сырьём для лёгкой промышленности. Применение этой технологии позволяет сэкономить средства, отказавшись от захоронения отходов, а с учётом получения сырья (в случае промышленного использования) является быстро окупаемым и коммерчески привлекательным способом утилизировать пластмассовые отходы [9] .

Пластики на основе фенольных смол, а также полистирол и полихлорированный бифенил могут разлагаться грибками белой гнили. Однако для утилизации отходов этот способ коммерчески неэффективен – процесс разрушения пластика на основе фенольных смол может длиться многие месяцы [10] .