Шаровый кран сегодня кажется почти очевидной вещью. Корпус, шар с отверстием, ручка, поворот на 90 градусов. Ручка вдоль трубы - поток открыт. Ручка поперек - поток перекрыт. Простая логика, понятная даже человеку без технического опыта.
Но путь шарового крана к массовому применению был небыстрым. Первый патент на конструкцию с шаровым запорным элементом появился еще в 1871 году. По сути, идея уже была: вместо пробки, клина или тарелки внутри корпуса используется шар, который поворачивается и перекрывает поток. Для своего времени это было интересное решение, но оно не стало промышленным стандартом сразу. Причина была не в самой идее. Проблема была в материалах и точности изготовления. Шар должен плотно прилегать к седлам, легко поворачиваться, держать давление и не терять герметичность после рабочих циклов. В XIX веке и в первой половине XX века сделать такой кран массовым, надежным и удобным было сложно. Поэтому в трубопроводах продолжали широко использовать задвижки, вентили, пробковые краны и другую арматуру, которая была понятнее производству и эксплуатации.
Ситуация начала меняться после появления новых полимерных материалов. В 1938 году был открыт PTFE, известный в России как фторопласт. Для шарового крана это оказалось важным шагом. Мягкие седла из подходящего полимерного материала могли плотно обжимать металлический шар, снижать трение и обеспечивать хорошую герметичность. Именно поэтому реальный рост шаровых кранов начался не в 1871 году, а значительно позже. В середине XX века, примерно в 1950-е годы, совпали сразу несколько условий: появились подходящие материалы седел, улучшилась обработка металлических шаров, промышленности понадобилась компактная и быстро срабатывающая запорная арматура. С этого момента шаровый кран начал превращаться в один из самых распространенных типов арматуры.
Сегодня его применяют в системах воды, воздуха, пара, газа, нефтепродуктов, химических сред, пищевых линий и технологических трубопроводов. Но привычность не делает его универсальным. Чтобы кран работал нормально, нужно понимать его устройство, тип прохода, материал корпуса, седла, давление, температуру, тип присоединения и режим работы.
Почему шаровый кран стал массовым не сразу
До широкого распространения шаровых кранов в трубопроводах уже давно работали задвижки, вентили, пробковые краны и обратные клапаны. Эти типы арматуры решали основные задачи: перекрыть поток, изменить расход, отсечь участок, не пустить среду обратно. Идея шарового крана была сильной за счет простоты. Внутри корпуса стоит шар со сквозным отверстием. Когда отверстие совпадает с осью трубопровода, среда проходит через кран. Когда шар поворачивается на четверть оборота, поток перекрывается.
Но промышленная арматура не может держаться только на красивой идее. Ей нужно работать под давлением, при температуре, в контакте с конкретной средой, иногда с примесями, иногда при частых циклах открытия и закрытия. Главным слабым местом ранних шаровых кранов было уплотнение между шаром и корпусом. Металлическое седло требовало точной обработки и могло давать высокое трение. Слишком мягкое седло быстро изнашивалось или теряло форму. Неподходящий материал разрушался от температуры или химии среды. Поэтому шаровый кран долго оставался скорее перспективной конструкцией, чем массовым промышленным стандартом.
Перелом наступил тогда, когда стали доступны материалы, которые могли работать как мягкие седла. PTFE и другие полимерные материалы дали шаровому крану то, чего ему не хватало: плотное прилегание к шару, меньшее усилие поворота, хорошую герметичность и приемлемый ресурс в типовых условиях. После этого шаровый кран быстро занял свою нишу. Он оказался компактным, понятным в управлении и удобным для автоматизации. Поворот на 90 градусов легко передать от ручки, редуктора, пневмопривода или электропривода. Для эксплуатации это большой плюс: кран быстро открывается, быстро закрывается, а положение ручки легко проверить визуально.
