Kraanid – leidke tootjaid ja tarnijaid

Kuulkraane kasutatakse torustikes vedelate või gaasiliste keskkondade voolu sulgemiseks, avamiseks või ümbersuunamiseks.

Need kuuluvad kõige levinumate tööstusventiilide hulka ja neid kasutatakse sellistes valdkondades nagu masina- ja seadmeteehitus, veetehnoloogia, keemia- ja protsessitehnoloogia tehased, samuti energeetika-, toiduainete- ja hooneteenuste sektoris.
Keskne komponent on perforeeritud kuul, mis on paigaldatud korpusesse kahe klapipesa vahele. Kuuli 90 kraadi pööramisel joondub kuuli ava voolu suunaga või asetub sellele risti. See võimaldab keskkonna voolu kiiresti avada või sulgeda veerandpöördega.
Kuulkraanidele on iseloomulik kompaktne konstruktsioon, usaldusväärne sulgemisvõime ja väikesed voolukadud. Erinevad materjalid, ühendusviisid, tihendussüsteemid ja käivitamismeetodid võimaldavad neid kohandada paljude keskkondade ja töötingimustega.

Allpool on esitatud ülevaade kuulkraanide tööpõhimõttest, konstruktsioonidest, rakendustest, eelistest ja piirangutest, samuti nende valimise olulisematest kriteeriumidest.

Kuidas kuulkraanid töötavad

Kuulkraan koosneb põhimõtteliselt korpusest, perforeeritud sulgemiskuulist, istmitihenditest, varrest ja ajamist.
Avatud asendis on kuuli ava paralleelne torustikuga. Meedium võib voolata läbi ventiili. Kui kuuli pööratakse 90 kraadi, blokeerib kuuli suletud pind voolutee ja katkestab meediumi voolu.
Kuul on varre kaudu ühendatud käsikangiga, reduktoriga või ajamiga. Käsitsi juhitavatel kuulkraanidel näitab kangi asend tavaliselt otseselt, kas kraan on avatud või suletud:

• Kang on torustikuga paralleelne: avatud
• Kang on torustikuga risti: suletud

Kuulkraanid on peamiselt sulgeklapid. Standardse konstruktsiooniga kraanid sobivad voolukiiruse pidevaks reguleerimiseks vaid piiratud ulatuses. Osaliselt avatud asendis võivad tekkida suured voolukiirused, turbulents ja istmiku tihenditele suured koormused. Seetõttu kasutatakse reguleerimisrakendustes spetsiaalselt kujundatud reguleerimiskuule või selleks otstarbeks projekteeritud reguleerimiskuulkraane.

Kuulkraanide tüübid

Kuulkraane on saadaval mitmesugustes konstruktsioonides. Need erinevad muu hulgas kuuli kinnituse, vooluteede arvu, siseläbimõõdu, korpuse konstruktsiooni ja käivitamise viisi poolest.

Ujukuluga kuulkraanid

Selles levinud konstruktsioonis ei ole kuuli korpusesse jäigalt kinnitatud.
Vedeliku rõhk surub kuuli kergelt vastasasuva istme vastu, aidates seeläbi kaasa tihendamisele.
Ujukuluga kuulkraane kasutatakse sageli väikeste ja keskmiste nimiläbimõõtude puhul, samuti paljudes üldistes tööstusrakendustes.

Pöördtappidega kinnitatud kuulkraanid

Pöördtappidel kinnitatud kuulkraanides juhitakse kuuli mehaaniliselt nii ülevalt kui ka alt.
See võimaldab kuuli kindlalt paigal hoida isegi kõrgel rõhul ja suure nimeläbimõõdu korral.
Tihendus saavutatakse liikuvate tihendusistmete abil, mis surutakse vastu kuuli.
Pöördtappidel kinnitatud konstruktsioone kasutatakse muu hulgas suuremates torustikes, keemia- ja naftakeemiatööstuses ning nafta- ja gaasivarustussüsteemides.

Kahepoolse läbivooluga kuulkraanid

Kahepoolsetel kuulventiilidel on üks sissevoolu- ja üks väljavooluava.
Neid kasutatakse peamiselt vedeliku voolu täielikuks avamiseks või sulgemiseks.
See konstruktsioon on kõige levinum tüüp ning seda kasutatakse torustikes, masinates, kommunaalsüsteemides ja protsessisüsteemides.

Kolme- ja mitmeharulised kuulkraanid

Kolmeharulistel kuulkraanidel on kolm ühenduspunkti ning neid kasutatakse vedelike voolu jaotamiseks, segamiseks või ümberlülitamiseks.
Sõltuvalt kuuli siseläbimõõdust eristatakse kahte konkreetset tüüpi:
L-ava: ühendab kahte kolmest avast ja sobib vedeliku voolu ümberlülitamiseks.
T-ava: võimaldab kolme ühenduspunkti vahel erinevaid ühendusi sõltuvalt ventiili asendist ning seda saab kasutada jaotamiseks või segamiseks.
Mitmeharulised kuulventiilid võivad lihtsustada keerulisemaid torustikke ja asendada mitut eraldi sulgventiili.

Täisava kuulkraanid

Täisava kuulventiilis vastab kuuli ava suures osas ühendatud toru siseläbimõõdule.
Selle tulemusena on keskkonna voolu takistus vaid minimaalne.
Rõhukaotus jääb madalaks ning sobiva konstruktsiooni korral saab torustiku kaudu juhtida ka puhastus- või katseseadmeid.

Vähendatud läbimõõduga kuulkraanid

Vähendatud läbimõõduga kuulkraanis on kuuli siseläbimõõt väiksem kui toru siseläbimõõt.
Selline konstruktsioon on kompaktsem ja sageli kulutõhusam, kuid tekitab suuremat voolutakistust.
Kas on vaja täis- või vähendatud läbimõõduga klappi, sõltub lubatud rõhuerinevusest, vajalikust voolukiirusest ja keskkonna omadustest.

Ühe-, kahe- ja kolmeosalised kuulkraanid

Üheosalised korpused on kompaktse ehitusega ja kulutõhusad, kuid võimaldavad sageli vaid piiratud hooldust.
Kaheosalised kuulkraanid koosnevad põhikorpusest ja sellega ühendatud korpuseosast.
Neid kasutatakse paljudes tavapärastes tööstusrakendustes.
Kolmeosalistel kuulkraanidel on eemaldatav keskosa. See võimaldab kuuli ja tihendite hooldamist või asendamist ilma toruliitmikke täielikult lahti monteerimata.

Metallist kuulkraanid

Metallist kuulkraanid on valmistatud näiteks messingist, terasest, roostevabast terasest või erisulamitest.
Messingmudeleid kasutatakse sageli hoonete tehnosüsteemides, veesüsteemides, suruõhusüsteemides ja üldistes kommunaalsüsteemides.
Sõltuvalt konstruktsioonist sobivad terasest ja roostevabast terasest kuulkraanid kasutamiseks kõrgemate rõhkude ja temperatuuride juures ning nõudlikumate tööstuslike keskkondade puhul.

Plastist kuulkraanid

Plastist kuulkraanid on valmistatud sellistest materjalidest nagu PVC-U, PVC-C, polüpropüleen või PVDF.
Need on kerged ja pakuvad head korrosioonikindlust paljude keemiliste keskkondade suhtes.
Siiski sõltub nende sobivus kasutatud plastiku tüübist, keskkonna temperatuurist, töörõhust ja keskkonna keemilisest koostisest.
Plastist kuulkraane on saadaval nii kahe- kui ka kolmeharuliste konfiguratsioonidena.

Pehme ja metallist istmega kuulkraanid

Pehme istmega kuulkraanides kasutatakse istmetihendeid, mis on valmistatud sellistest plastidest nagu PTFE.
Sobivates töötingimustes tagavad need kõrge tiheduse ja madala käivitusmomendi.
Metallist istmega kuulkraane kasutatakse kõrgemate temperatuuride, abrasiivsete keskkondade või eriti nõudlike rakenduste puhul.
Siiski võivad need nõuda suuremat käivitusjõudu ja neil võivad olla teistsugused lekkekarakteristikud kui pehme tihendiga versioonidel.

Käsitsi, pneumaatiliselt ja elektriliselt juhitavad kuulkraanid

Käsitsi juhitavaid kuulkraane käitatakse käsikangi või hammasülekandemehhanismi abil.
Need sobivad rakendustesse, kus ventiili kasutatakse vaid aeg-ajalt ja see on hõlpsasti juurdepääsetav.
Pneumaatilised ajamid võimaldavad kiiret lülitamist ja neid on lihtne integreerida automatiseeritud süsteemidesse.
Sõltuvalt ajami konstruktsioonist võib kuulkraan suruõhu rikke korral asuda eelnevalt määratud ohutusasendisse.
Elektrilisi ajameid kasutatakse siis, kui suruõhku pole saadaval või kui soovitakse elektrilist juhtimist.
Täiendav asendi tagasiside, piirlülitid ja positsioneerimisseadmed võimaldavad integreerimist juhtimis- ja seiresüsteemidesse.

Kuulkraanide rakendused

Mehaanika- ja seadmeteehitus

Masina- ja seadmete ehituses sulgevad kuulkraanid jahutus-, määrimis-, vee-, suruõhu- ja toiteliine.
Nende kompaktne konstruktsioon ja lühike liikumisteekond hõlbustavad integreerimist masinatesse ja süsteemidesse.

Vee- ja reoveetehnoloogia

Kuulkraane kasutatakse veepuhastusjaamades, doseerimissüsteemides, jaotusvõrkudes ja mitmesugustes abiringides.
Joogivee rakenduste puhul peavad materjalid, tihendid ja sertifikaadid vastama kehtivatele nõuetele.

Keemia- ja protsessitehnika tööstus

Keemia- ja protsessitehnoloogia tehastes kasutatakse kuulkraane vedelike ja gaaside sulgemiseks ja jaotamiseks.
Korrosiivsete keskkondade puhul võib olla vaja roostevaba terast, kõrgsulamitest materjale või kemikaalidele vastupidavaid plastmaterjale.
Tihendimaterjalid peavad samuti olema vastupidavad nii keskkonnale kui ka temperatuurile.

Nafta- ja gaasitööstus

Nafta- ja gaasitööstuses kasutatakse kuulkraane muu hulgas töötlemisettevõtetes, hoidlatesse ning transpordi- ja jaotustorustikes.
Suured nimiläbimõõdud, kõrged rõhud ja kõrgendatud ohutusnõuded võivad nõuda pöördteljele kinnitatud kuule, spetsiaalseid tihendussüsteeme ja rakendusele kohandatud katsetamist.

Toiduainete- ja farmaatsiatööstus

Hügieenilistes tootmispiirkondades kasutatakse kuulkraane toote-, puhastus- ja varustusliinides.
Siin on eriti olulised kergesti puhastatavad konstruktsioonid, sobivad pinnad, toiduainetööstusele sobivad materjalid ja minimaalsed surnud ruumid.

Energeetika ja hoonete tehnosüsteemid

Kütte-, jahutus-, kliimaseadmete ja varustussüsteemides kasutatakse kuulkraane vee, soojusülekandevedelike ja muude sobivate keskkondade sulgemiseks.

Suruõhu- ja gaasitehnika

Kuulkraanid võimaldavad suruõhu ja sobivate tehniliste gaaside kiiret sulgemist.
Tuleohtlike, mürgiste või ülipuhaste gaaside puhul tuleb arvestada spetsiaalsete konstruktsioonide ja tihendusnõuetega.

Kuulkraanide eelised

• Kiire avamine ja sulgemine: 90-kraadine pööre on piisav, et vool täielikult avada või sulgeda.
• Väikesed voolukadud: Eelkõige täisava konstruktsioonidel on täielikult avatud asendis väike voolukindlus.
• Hea sulgemisvõime: sobivad kuuli- ja istmetihendid tagavad usaldusväärse tihenduse voolava aine vastu.
• Kompaktne konstruktsioon: võrreldes paljude tõstetüüpi ventiilidega vajavad kuulkraanid väga vähe paigaldusruumi.
• Lihtne asendi näitamine: käsitsi juhitavate mudelite puhul saab ventiili asendi sageli määrata otse kangi asendi järgi.
• Mitmekülgne materjalivalik: metallilised ja mittemetallilised materjalid võimaldavad kasutamist mitmesuguste vedelike ja gaasidega.
• Lihtne automatiseerimine: Kuulkraane saab varustada pneumaatiliste või elektriliste pöörlevate ajamitega.
• Vähesed hooldusnõuded: Kui klapid on õigesti valitud ja kasutatakse ettenähtud viisil, töötavad paljud kuulkraanid usaldusväärselt pikka aega.

Kuulkraanide piirangud

• Tavapärased kuulkraanid on eelkõige mõeldud täielikuks avamiseks ja sulgemiseks. Pidev voolu piiramine osaliselt avatud asendis võib koormata tihendeid ja kuuli pinda.
• Tahked osakesed, kiud või abrasiivsed osakesed võivad koguneda kuuli ja istme vahele või põhjustada suuremat kulumist. Selliste keskkondade jaoks tuleb valida sobivad konstruktsioonid, materjalid ja tihendussüsteemid.
• Kui ventiil on suletud, võib keskkond jääda kinni korpuse õõnsusesse istmiku tihendite vahele. Kui see keskkond kuumeneb, võib rõhk tõusta. Sellistes rakendustes on vaja rõhku vähendavaid istmiku konstruktsioone või muid kaitsemeetmeid.
• Pehme istmitihenditega kuulkraanide kasutamist piiravad kasutatavate tihendusmaterjalide temperatuuri- ja rõhupiirangud. Metallist istmega versioonid laiendavad rakendusvaldkondi, kuid võivad kaasa tuua suuremaid kulusid ja suuremaid käivitusmomente.

Kuulkraanide peamised ostukriteeriumid

Keskkonna ja töötingimused

Valikuprotsess algab keskkonna täpse kirjeldusega. Erilist tähelepanu tuleb pöörata keskkonna keemilisele koostisele, kontsentratsioonile, temperatuurile ja viskoossusele, samuti tahkete osakeste või osakeste sisaldusele, korrosiivsusele, süttivusele ja ohupotentsiaalile.
Korpus, kuuli, varras, istmiku tihendid ja muud keskkonnaga kokkupuutuvad osad peavad olema keskkonnale piisavalt vastupidavad.

Töörõhk ja temperatuur

Kuulkraan peab olema projekteeritud arvestades maksimaalset võimalikku rõhku ja vedeliku tegelikku temperatuuri.
Tuleb arvestada, et paljude materjalide ja tihendite lubatud rõhuväärtus väheneb temperatuuri tõusuga. Samuti tuleb arvesse võtta lühiajalisi rõhuhüppeid ja temperatuurikõikumisi.

Nimidiameeter ja voolupind

Nimidiameeter ja toruliitmik peavad olema süsteemiga ühilduvad. Lisaks tuleb otsustada, kas on vaja täis- või vähendatud läbimõõtu.
Täisava on eriti kasulik, kui on vaja väikest rõhulangust, suurt voolukiirust või takistusteta toru ristlõiget. Vähendatud ava võib pakkuda kompaktsemat ja kulutõhusamat lahendust vähem nõudlike voolunõuete korral.

Korpuse ja tihendite materjalid

Valik ei tohiks piirduda ainult korpuse materjaliga. Ka kuuli, varre, tihendipindade, O-rõngaste ja korpuse tihendite materjalid peavad olema rakendusele sobivad.
Istmete tihendimaterjalina kasutatakse sageli PTFE-d. Sõltuvalt keskkonnast, temperatuurist ja koormusest võivad olla vajalikud modifitseeritud plastid, elastomeerid või metallist tihendussüsteemid.

Ühendustüüp

Kuulkraanid on saadaval muu hulgas järgmiste ühendustüüpidega:

• sise- või väliskeermega,
• äärikühendus,
• keevitusotsad,
• muhvkeevitusotsad,
• lahustiliimiga või sulatkeevitusega ühendusotsad plasttorustikele,
• klambri- või muud sanitaarühendused.

Ühendusstandard, nimirõhk, tihendussüsteem ja kogupikkus peavad vastama olemasolevale torustikule.

Harude arv ja tööpõhimõte

Lihtsa sulgemisülesande jaoks piisab tavaliselt kaheharulisest kuulkraanist.
Kolmeharuliste versioonide puhul tuleb tellimisel selgelt täpsustada, millised ühendused tuleb ühendada üksikutes lülitusasendites ning kas on vaja L- või T-kujulist ava.

Käitamine ja automatiseerimine

Käsitsi juhtimise puhul tuleb kontrollida juurdepääsetavust, vajalikku pöördemomenti ja lukustusmehhanismi olemasolu.
Automatiseeritud kuulkraanide puhul tuleb täpsustada ajami tüüp, toitepinge või juhtimisrõhk, käivitamisaeg, turvaline asend, lülitussagedus ja keskkonnatingimused.
Standarditud mehaaniline liides, näiteks standardis ISO 5211 määratletud liides, hõlbustab ventiili ja pöörlevate ajamite ühendamist. Mitmed tootjad pakuvad kuulkraane, millel on vastav liides pneumaatiliste ja elektriliste ajamite jaoks.

Lekkeid, katseid ja standardeid

Nõutav lekkekindlus sõltub keskkonnast, rõhust ja võimaliku lekkimise tagajärgedest.
Standardis DIN EN 1983 on sätestatud nõuded tööstuslikele terasest kuulkraanidele erinevate ühendustüüpidega. Standardis DIN EN 12266-1 on käsitletud metallkraanide survekatseid, katsemenetlusi ja vastuvõtutingimusi. Sõltuvalt tööstusharust ja kasutusvaldkonnast võivad kehtida täiendavad standardid, sertifikaadid ja katsenõuded.
Näiteks ohtlike, tuleohtlike või keskkonnatundlike keskkondade puhul võivad kehtida erinõuded seoses tulekindluse, plahvatuskaitse, heitkoguste käitumise või funktsionaalse ohutusega.

Hooldus ja vahetatavus

Süsteemide puhul, kus seisakukulud on suured, võivad kolme- või mitmeosalised kuulkraanid olla eelistatavad, kuna tihendeid ja sisekomponente on lihtsam hooldada või asendada.
Samuti tuleks kontrollida järgmist:

• tihendikomplektide kättesaadavus,
• aktuaatori vahetatavus,
• juurdepääs klapile,
• nõutavad hooldusintervallid,
• varuosade kättesaadavus,
• toote pikaajaline kättesaadavus.

Tootja, konsultatsioonid ja elutsükli kulud

Sobiv tootja või tarnija peaks suutma anda nõu materjalide, tihendite, rõhuklassi, siseläbimõõdu, ühendustüübi ja ajami valiku osas.
Lisaks ostuhinnale tuleks arvesse võtta paigaldust, automatiseerimist, ajami energiatarbimist, hooldust, varuosi ja võimalikke seisakukulusid.
Tehniliselt hästi projekteeritud kuulkraan võib pikas perspektiivis osutuda kulutõhusamaks kui odav mudel, mida tuleb sobimatute materjalide, liiga suurte käivitusmomendi või tihendite enneaegse kulumise tõttu sageli välja vahetada.

Kokkuvõte

Kuulkraanid on kompaktse ehitusega ja mitmekülgsed tööstuslikud ventiilid, mida kasutatakse vedelate või gaasiliste keskkondade sulgemiseks, avamiseks ja suunamiseks. Perforeeritud kuuli pööratakse 90 kraadi, mis võimaldab kiiret ja selgelt äratuntavat lülitusliigutust.
Erinevad korpuse konstruktsioonid, kuullaagrid, läbivoolukanalid, materjalid ja tihendussüsteemid võimaldavad nende kasutamist arvukates tööstuslikes ja tehnilistes rakendustes. Automatiseeritud protsesside jaoks on saadaval pneumaatilised ja elektrilised ajamid, samuti erinevad tagasiside- ja juhtimisvõimalused.
Usaldusväärse töö tagamiseks tuleb kuulkraane hoolikalt valida, võttes arvesse keskkonda, rõhku, temperatuuri, voolukiirust, ühendustüüpi ja lülitussagedust. Erilist tähelepanu tuleb pöörata agressiivsetele, abrasiivsetele, kuumadele või ohtlikele keskkondadele, samuti rakendustele, millel on kõrged tihendus- ja ohutusnõuded.

Kuulkraane saab osta mitmesugustelt tootjatelt ja tarnijatelt. Põhjalikku teavet kuulkraanide tootjate ja tarnijate kohta kogu maailmast leiate veebisaidilt Exportpages.