Конусные краны

185

Дата актуализации: 

30.12.2023

В качестве запорной арматуры на газовых сетях используются:

- краны;

- задвижки;

- вентили;

- поворотные затворы.

На газопроводах природного газа чаще всего устанавливают краны.

Немного истории

Самыми первыми отключающими устройствами были краны. Древний Рим известен не только латинским правом, легионами и бетонными строениями. Во многих городах империи функционировала централизованная система водоснабжения. Акведуки снабжали водой общественные бани, туалеты, фонтаны и даже отдельные частные дома. Распределение жидкости проходило по трубопроводам, для которых требовались краны. В Римской империи было организовано ремесленное изготовление водопроводных кранов (рис.1).

Рис.1 Экспонат Неаполитанского музея 

Для обывателя конусный кран часто ассоциируется с самоваром, кран которого состоит из трубки с втулкой и вертка с рукояткой. Трубка крепится к корпусу при помощи репейка - специального утолщения в начале крана. Рукоятка завершает верток. Она бывает двух типов – решетка или ветка. В первом случае кран увенчан ажурной фигурой, напоминающей трилистник. Рукоятка в форме ветки оформляется в виде отходящего в сторону изогнутого или переплетенного стебля (рис.2).

Рис.2 Самоварный кран – ветка 

У крана запорный орган имеет форму тела вращения. Он поворачивается вокруг собственной оси. Кран состоит из двух основных деталей: неподвижной – корпуса и вращающейся – пробки, которая имеет сквозное отверстие. Для полного открытия пробку поворачивают на 90⁰. В шаровых кранах пробка имеет сферическую форму, в конусных – форму усеченного конуса.

Для открытия и закрытия кранов с большим условным проходом приходится прилагать значительный крутящий момент. При этом нельзя допустить заклинивания или образование повреждений (задиров) на сопрягающихся поверхностях. Поэтому конусные краны изготавливают из материалов, обладающих высокими антифрикционными качествами – латуни, бронзы, чугуна. Хорошо притертый и смазанный кран должен поворачиваться от легкого усилия руки.

Обычно краны применяют на надземных и внутренних газопроводах при условном проходе до 50 мм включительно. Но последние 20 лет на наружных газопроводах в основном проектируют шаровые краны, размещаемые подземно. У них номинальный диаметр может достигать 80, 100 мм и более. Одновременно ведется работа по замене на существующих газопроводах задвижек в колодцах на краны бесколодезной установки.

Конструкция конусных канов

Слово «конус» пришло в русский язык из немецкого от слова «Konus», которое, в свою очередь происходит от латинского «cōnus» и обозначает «шишка». Важнейшей характеристикой подобных поверхностей является конусность — соотношение высоты и диаметра основания конуса. В кранах конусность пробки (корпуса) принимается обычно равной 1:6 или 1:7 в зависимости от антифрикционных свойств материалов.

Для обеспечения герметичности как самого крана (чтобы он не давал утечку в атмосферу), так и герметичности перекрытия необходимо, чтобы пробка была плотно прижата к корпусу. Также необходима смазка, которая заполняет микрозазоры между пробкой и корпусом. Смазка уменьшает усилие, необходимое для поворота пробки.
В зависимости от того, как регулируется посадка пробки в корпусе, конусные краны подразделяют на натяжные, сальниковые и пружинные.

Натяжной кран 11ч3бк (рис.3) состоит из корпуса и конусной пробки, заканчивающейся хвостовиком с резьбой. На хвостовик наворачивается натяжная гайка. Между гайкой и пробкой установлена шайба, в которую упирается гайка при затяжке.

Рис3 Натяжной кран

Контргайка фиксирует усилие затяжки. Торец пробки имеет квадратную форму, на него надевается ключ, которым поворачивают пробку. На торце имеется риска, положение которой совпадает с положением отверстия в пробке. Если риска направлена вдоль крана - он открыт, поперек крана - закрыт. Материалом для изготовления натяжных кранов служат чугун или латунь. Чугунные краны имеют серьезный недостаток: у них даже от незначительных усилий отламывается хвостовик, поэтому подтягивать натяжную гайку надо осторожно. Пробка крана притирается к корпусу индивидуально, при поломке хвостовика приходится менять весь кран. Область применения натяжных кранов ограничена. Их устанавливают на газопроводах с низким давлением газа, до 0,005 МПа.

Рис.4 Пружинный кран 

Пружинные краны 11Б12бк (рис.4) также применяются только на газопроводах с низким давлением газа, они имеют условный проход 15 или 20 мм. Пробка к корпусу прижимается пружиной. Чем глубже в корпус вкручена крышка, тем сильнее пружина прижимает пробку к корпусу. На нижней поверхности крышки имеется шлиц для ее вращения. Пробка поворачивается ручкой. Если ручка расположена вдоль крана - он открыт, поперек крана - закрыт. Пружинные краны также применяют только на газопроводах низкого давления.

Рис.5 Сальниковый кран 

Сальниковый кран 11Б6бк (рис.5) состоит из корпуса и конусной пробки, которая прижимается к корпусу при затяжке гайки сальника. Шайба необходима для равномерного прижатия уплотнения сальника. Для этого использовалась пеньковая набивка, в настоящее время - фторопластовое кольцо. Сальниковые краны устанавливают на наружных и внутренних газопроводах природного газа с давлением до 1,2 МПа. Они более универсальные в сравнении с натяжными или пружинными.

Краны бытового газоиспользующего оборудования

Для управления подачей газа на плитах, проточных и емкостных водонагревателях часто применяются конусные краны. Конечно, на современных котлах устанавливаются газовые клапаны, а на варочных панелях часто присутствует сенсорное управление. Но большинство аппаратов оборудованы конусными кранами.

На газовой плите они размещаются на рампе – газопроводе плиты. Она изготавливается из стальной трубы, чаще всего условным проходом 15 мм или 10 мм. У кранов плиты прижатие пробки к корпусу обеспечивается пружиной (рис.6). Стержень крана поворачивает пробку в открытое или закрытое положение, он удерживается с помощью стопорного винта, на него одевается ручка крана. Большая часть кранов поворачивается из закрытого положения в открытое при вращении против часовой стрелки.

Рис.6 Кран газовой плиты 

Кран должен фиксироваться в закрытом положении, открытие должно проводиться после выведения крана из фиксированного положения. Из всего газоиспользующего оборудования краны плиты работают в наиболее тяжелых условиях, так как они располагаются непосредственно над духовым шкафом, от которого могут нагреваться до 145 ⁰С. Смазка должна быть тугоплавкой и обеспечивать работу в течение 3 лет. Краны горелок стола должны выдерживать 40000 циклов включено-выключено, горелок духовки (гриля) – 5000.

Ручки кранов современных плит должны иметь обозначение, которое позволяет определить одну из трех позиций крана: "закрыто", "большое пламя" или "малое пламя". При этом в режиме «малое пламя» должно обеспечиваться устойчивое горение, без проскока пламени.

Притирка конусных кранов

Рис.7 Станок для притирки кранов

У кранов без уплотнительных колец (конусных) пробка притирается к корпусу индивидуально. Поверхности предварительно обрабатывают на токарном станке, после чего притираемые поверхности очищают от пыли, грязи и насухо вытирают. Пробку покрывают притирочной пастой, вставляют в корпус и придают вращательно-возвратное движение. Пасты представляют собой смесь жировых компонентов с абразивными порошками. Для притирки кранов небольших диаметров часто используется паста ГОИ. Та самая, которой натираются бляхи армейских ремней.

Для кранов с большим условным проходом притирку проводят на станках ГАКС-3С и ГАКС-32/50С (рис.7). Их работа основана на сложном вращательно-подъемном движении притираемых пробок относительно неподвижных корпусов кранов. У станков ГАКС-50/80С и ГАКС-50/200С притираемый корпус вращается, а пробка совершает сложное возвратно-подъемное движение с колебаниями (станок ГАКС-50/80С) или вращением (станок ГАКС-50/200С).

Особенности кранов

Конусные краны имеют ряд недостатков:

- для управления требуются значительные крутящие моменты;

- уплотнительные поверхности необходимо периодически очищать от загрязнений и смазывать, иначе пробка прикипает к корпусу;

- сложность притирки пробки к корпусу, при низком качестве страдают надёжность и герметичность крана.

В настоящее время конусные краны применяются все реже. На смену приходят шаровые, о которых следующая статья.

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь