4 топки стягане
Най-важният материал за уплътняване на седалкитесферични крановее политетраоксиетилен (PTFE), който е чувствителен към почти всички химични вещества и има нисък коефициент на триене, стабилна производителност, не е лесен за стареене, широк температурен диапазон на приложение и отлични цялостни характеристики на уплътняване. Физическите свойства на PTFE обаче, включително висок коефициент на разширение, чувствителност към студен поток и лоша топлопроводимост, изискват проектирането на уплътненията на седалката на клапана да се фокусира върху тези характеристики. Пластмасовият материал на уплътнението на седалката на клапана включва също пълнител от PTFE, найлон и много други материали. Когато обаче уплътнителният материал се втвърди, надеждността на уплътнението ще бъде нарушена, особено в случай на ниска разлика в налягането. Освен това, синтетичен каучук, като бутилов каучук, също може да се използва като материал за уплътняване на седалката на клапана, но приложимата му среда и температурен диапазон са ограничени. Освен това, ако средата не е смазана, използването на синтетичен каучук вероятно ще заседне топката.
За да се отговорят на изискванията за употреба в промишлени приложения, като например висока температура, високо налягане, силна ерозия, дълъг живот и др., сферичните кранове с метално уплътнение са значително развити през последните десет години. Особено в развитите индустриални страни, като САЩ, Италия, Германия, Испания, Холандия и др., структурата на сферичните кранове непрекъснато се усъвършенства и се появяват изцяло заварени корпуси, директно заровени сферични кранове, повдигащи сферични кранове и сферични кранове в тръбопроводи на дълги разстояния, оборудване за рафиниране на петрол и др. В промишлената област се използва все по-широко, като се появяват сферични кранове с голям диаметър (3050 мм), високо налягане (70 MPa) и широк температурен диапазон (-196~8159°C), което прави технологията на сферичните кранове издигната на ново ниво.
5 Проектиране и производство на сферични кранове
Благодарение на прилагането на компютърно подпомогнат дизайн (CAD), компютърно подпомогнато производство (CAM) и Mulberry Manufacturing System (FMS) в индустрията за вентили, проектирането и производството на сферични кранове достигнаха съвсем ново ниво. Не само че методът за изчисляване на дизайна на клапаните беше напълно иновиран, но и беше намалена тежката и повтаряща се рутинна проектантска работа на професионалния и техническия персонал, така че техниците имаха повече енергия за подобрения, подобряване на производителността на продуктите и разработване на нови продукти, както и съкращаване на цикъла на научноизследователска и развойна дейност на нови продукти. Подобрена е производителността на труда по всестранни начини. В процеса на научноизследователска и развойна дейност на сферични кранове с метално уплътнение тип повдигащ прът, благодарение на прилагането на CAD/CAM, се появи широка спирална плосък прът, изработена чрез компютърно подпомогнато проектиране и компютърно подпомогнати CNC машини, която представлява метално уплътнение. Сферичният кран не се драскотини и не се износва по време на процеса на отваряне и затваряне, което значително подобрява уплътнителната ефективност и експлоатационния живот на сферичния кран. Когато сферичният кран е напълно отворен, съпротивлението на потока е много малко, почти равно на нула, така че сферичните кранове с еднакъв диаметър се използват широко в нефтопроводи и газопроводи, тъй като е лесно да се почистват. Тъй като сферата на сферичния кран се избърсва по време на процеса на отваряне и затваряне, повечето сферични кранове могат да се използват в среди със суспендирани твърди частици. В зависимост от материала на уплътнителния пръстен, те могат да се използват и в прахообразни и гранулирани среди.
6 Приложими случаи на сферичен кран
Тъй като сферичните вентили обикновено използват гума, найлон и политетраоксиетилен като материал на уплътнителния пръстен на седалката, работната им температура е ограничена от материала на уплътнителния пръстен на седалката на вентила. Ограничителният ефект на ширината на сферата се постига чрез притискане на металните топки една към друга между пластмасовите седалки на вентила под действието на средата (плаващ сферичен вентил). Под действието на определено контактно налягане, уплътнителният пръстен на седалката на вентила се деформира еластично и пластично в някои области. Тази деформация може да компенсира точността на производство и грапавостта на повърхността на сферата и да осигури уплътнителните характеристики на сферичния вентил.
Освен това, тъй като уплътнителният пръстен на седалката на сферичния кран обикновено е изработен от пластмаса, при избора на структура и характеристики на сферичния кран е необходимо да се вземат предвид огнеустойчивостта и пожароустойчивостта на сферичния кран, особено в петролния, химическия, металургичния и други сектори, в запалимите и експлозивните среди. Използването на сферични кранове в оборудването и тръбопроводните системи на Съединените щати трябва да обърне повече внимание на пожароустойчивостта и предотвратяването на пожари.
Обикновено, при двупозиционно регулиране, стриктно уплътняване, устойчивост на кал, износване, свиване на канала, бързо отваряне и затваряне (отваряне и затваряне с 1/4 оборот), прекъсване при високо налягане (голяма разлика в налягането), нисък шум, кавитация и изпарение. В тръбопроводни системи с малко количество течове в атмосферата, малък работен въртящ момент и малко съпротивление на флуида, се препоръчват сферични кранове.
Сферичните кранове са подходящи и за тръбопроводни системи с лека конструкция, ниско налягане на изключване (малка разлика в налягането) и корозивни среди.
Сферичните кранове могат да се използват и в нискотемпературни (криогенни) устройства и тръбопроводни системи.
В системата за кислородни тръбопроводи на металургичната промишленост са необходими сферични кранове, които са преминали през строга обработка за обезмасляване.
Когато главните тръбопроводи в нефтопроводите и газопроводите трябва да бъдат заровени под земята, са необходими заварени сферични кранове с пълен диаметър.
Когато е необходимо регулиране на производителността, трябва да се избере сферичен кран със специална конструкция с V-образен отвор.
В нефтената, нефтохимическата, химическата промишленост, електроенергетиката и градското строителство, сферичните кранове с метално уплътнение могат да се използват за тръбопроводни системи с работни температури над 200°C.
7 Принципи на приложение на сферични кранове
За нефтопроводи и газопроводи, тръбопроводи, които трябва да бъдат почистени и заровени в земята, използвайте всепроходни и изцяло заварени сферични кранове; за заровени в земята изберете всепроходни заварени или фланцови сферични кранове; за разклонителни тръби изберете фланцова връзка, заваръчна връзка, пълнопроходен или сферичен кран с намален диаметър.
За транспортните тръбопроводи и оборудването за съхранение на рафиниран петрол използвайте фланцови сферични кранове.
За градски газопроводи и тръбопроводи за природен газ използвайте плаващи сферични кранове с фланцово съединение и вътрешна резба.
В системата за кислородни тръбопроводи в металургичната система трябва да се използва фиксиран сферичен кран, преминал през строга обработка за обезмасляване и фланцово свързване.
За нискотемпературни тръбопроводни системи и устройства трябва да се използват нискотемпературни сферични кранове с капаци. В тръбопроводната система на каталитичния крекинг на рафинерията на нефтопродукти може да се избере сферичен кран с повдигащ механизъм.
В оборудването и тръбопроводните системи с корозивни среди, като киселини и основи в химическите системи, е препоръчително да се използват изцяло сферични кранове от неръждаема стомана, изработени от аустенитна неръждаема стомана и политетраоксиетилен като седалка и уплътнителен пръстен.
Сферичните кранове с метално уплътнение могат да се използват в тръбопроводни системи или устройства за високотемпературни среди в металургични системи, енергийни системи, нефтохимически инсталации и градски отоплителни системи.
Когато е необходимо регулиране на дебита, може да се избере червячно задвижване, пневматичен или електрически сферичен кран с V-образен отвор.