Производство шаровых кранов в России – их типы и технологии изготовления

Совсем недавно в сфере водопроводных устройств самым распространенным запорным механизмом оставался традиционный вентиль. Однако он имел множество недостатков и проблем в эксплуатации. В этой связи более эффективной альтернативой стали полнопроходные шаровые краны. Но качество таких изделий может значительно варьироваться.

Создание шаровых кранов требует применения современного подхода к производственным процессам, поскольку полукустарные методы не подходят для изготовления данной запорной арматуры.

Преимущества производства шаровых кранов

Спрос на запорно-регулирующую арматуру продолжает расти. Устаревшие металлические трубы и вентили заменяются, и использование шаровых кранов в новых пластиковых водопроводах становится все более популярным.

При надлежащей организации процесса производства оно не может быть убыточным по двум основным причинам:

• в системе домашнего водопровода и отопления шаровые краны составляют более 90% от общего числа задвижек. Остальные 10% занимают традиционные вентили, используемые на вводе в дом или квартиру;
• производственный процесс шаровых кранов более технологичен. Он не требует большого числа станков и сложных операций, связанных с литьем стальных деталей.

При этом в данном контексте речь идет о латунных шаровых кранах, тогда как модели из нержавеющей стали или полипропиленовых (ППР) материалов не обсуждаются. Краны из нержавейки в основном используются в промышленности и в пищевой отрасли.

Они стоят дороже привычных вентилей. А шаровые краны из полипропилена производят компании, занимающиеся выпуском ППР-труб. Их цена невысока, но использование ограничено полипропиленовыми водопроводами.

Изготовление шарового крана из латуни является более выгодным, поскольку этот продукт универсален.

С легкой модификацией системы крепления он может применяться на:

• полипропиленовых трубах;
• стальных трубах;
• трубах из полиэтилена РЕХ;
• металлопластиковых системах водоснабжения.

Шаровые краны обладают рядом конструктивных особенностей, которые положительно сказываются на спросе и рентабельности их производства:

• простота запорного механизма. Вращающийся металлический шар с отверстием практически не вызывает завихрений в потоке жидкости, что уменьшает потери. Это позволяет использовать более экономную модель с менее крупным проходным сечением по сравнению с традиционным вентилем;
• компактный корпус гармонично вписывается в систему водопроводных труб или отопительных контуров. На нем отсутствуют выдвижные длинные штоки с большими ручками, как у вентилей;
• легкость установки. Монтаж шарового крана занимает считанные минуты. В то время как для установки классического вентиля в чугунном или бронзовом корпусе нужны муфты со сгонами или переходники с комплектом уплотнительных прокладок для фланцевых соединений.

Еще одним преимуществом является то, что обслуживание шарового крана намного проще. Если в процессе производства используются качественные материалы, он может прослужить десятилетия. В отличие от этого, традиционный вентиль требует периодической прокрутки штока по резьбе и открытия-закрытия затвора, иначе он может заедать.

Типы шаровых кранов

Установление производства не может базироваться на выпуске только одной модели, аналогичной старым чугунным вентиляциям. В настоящее время имеется несколько вариантов дизайна латунных кранов с шаровым элементом, которые востребованы и поэтому включаются в производственные планы.

Основная конструкция изделия состоит из латунного корпуса с центральной камерой, внутри которой располагается шаровой элемент. У шара имеется сквозное отверстие, диаметр которого немного меньше входного размера.

Запорный элемент может вращаться на штоке вокруг вертикальной оси. Уплотнение краев производится с использованием фторопластовых колец, надежно прилегающих к хромированной поверхности шара.

Число деталей незначительное, и все они имеют простую форму, что делает производство легким для автоматизации.

С различными типами корпусных конструкций

В зависимости от условий использования кранов существует несколько типов корпусов. Наиболее простой вариант — разборная конструкция с резьбой под штуцер.

Корпус изготавливается из двух частей, которые соединены резьбой. Хотя производство таких моделей немного дороже, это позволяет менять шаровой элемент и уплотнительное кольцо из фторопласта.

Более экономичные модели собираются с помощью горячей посадки без применения резьбы. Это делает процесс производства более выгодным благодаря возможности использования автоматизированного пресса.

Для подземных коммуникаций применяется неразборный шаровой кран, имеющий корпус из стали с защитным покрытием. В данном процессе используется сварка для соединения деталей.

Для трубопроводов, работающих под высоким давлением, предусмотрены запорные механизмы с литым стальным корпусом.

Производственный процесс стальной шаровой арматуры отличается от латунных моделей лишь характером используемых материалов и способом установки шара. Шар вводится внутрь через шток, где вместо него располагается конусная втулка. Уплотнение из полиоксиметилена, а на втулке устанавливается колечко из нитрильного каучука.

В качестве запорной арматуры для систем транспортировки жидких пищевых продуктов и агрессивных жидкостей применяются шаровые краны из специальных марок стали.

Изготовление по традиционным методам затруднено из-за низкой обрабатываемости нержавеющей стали. Поэтому корпус выполняется в сборном варианте, что дает возможность производить ремонт и обслуживание внутренних частей крана, а также заменять шаровой элемент.

По способу управления потоками

Стандартные запорные устройства в шаровом кране могут находиться в двух положениях: «открыто» и «закрыто». Промежуточные состояния считаются нерасчетными и не рекомендуются для применения с обычными моделями.

Возможность неполного открытия шарового элемента используется для регулирования потока жидкости в трехходовых кранах.

Производство простых латунных моделей не требует дополнительных устройств, в то время как для изготовления изделий из коррозионно-стойкой стали требуются специализированные станки для обработки металлов.

С помощью крана возможно переключение жидкости на один из двух выходов. В некоторых моделях допускается поворот шарового элемента под определённым углом.

Регулирование потока через кран может производиться как вручную, так и с использованием электродвигателя в связке с редуктором.

Учитывая возросшую популярность систем отопления «теплый пол», активно идет расширение производства полуавтоматических кранов для регулирования температуры теплоносителя в таких системах.

С различной конструкцией проходного сечения

Внутренне пространство шара может быть различным по форме и объему. Для трехходовых моделей применяется два типа проходных сечений – «L» и «Т» формы.

В случае L-формы обеспечивается возможность направлять поток с одного выхода на другой. Т-формат дополнительно разрешает работать как обычный полнопроточному крану.

При производстве шаровых кранов для жидкостей с высоким содержанием твердых частиц переднюю кромку полости на входе скругляют и полируют, чтобы предотвратить накопление загрязнений и снизить износ металла.

С различными способами соединения

Корпуса кранов также отличаются по способу крепления к трубам и другим элементам арматуры. Вход-выход могут быть выполнены с внутренней или наружной резьбой под муфту.

Для полиэтиленовых РЕХ труб один или оба входа могут быть исполняемыми как штуцеры для прессовки полиэтилена гильзой.

Для кранов, использующихся с металлопластиковыми трубами, предусмотрен центральный блок корпуса стандартной модели с резьбой. Вход и выход ввинчиваются в корпус, имея штуцеры и резьбовые участки под компрессионные гайки.

Такой подход к организации производства шаровых кранов позволяет сделать часть деталей универсальными, что ведет к снижению затрат на изготовление в целом.

Технологические процессы и необходимое оборудование

Для организации производства понадобятся следующие средства:

• пресс с набором штампов. Для каждого типа шарового крана требуется минимум два комплекта пуансонов и матриц для горячей штамповки;
• установка для подготовки латунного порошка, необходимая для очистки поверхности от микрочастиц загрязнений. Часто от такого оборудования отказываются, что уменьшает производственные затраты, но при этом существенно снижает качество заготовки, получаемой после прессования;
• ЧПУ-станок для сверления, токарных работ и нарезания резьбы;
• гальваническая установка для нанесения никеля;
• сборочный пресс для установки уплотнений, штока и шарового элемента в корпус крана.

Для малосерийного производства потребуются:

• фторопластовые кольца;
• резиновое уплотнение на штоке;
• клей;
• различные поворотные ручки;
• гайки.

Приобретение всех этих компонентов в готовом виде часто оказывается дешевле, чем наладка их собственного производства.

Также необходимо будет закупать штампы для горячего прессования. Их производство требует сложного оборудования и дополнительных контролей, поэтому целесообразнее заказывать их у специализированных машиностроительных компаний.

Если согласно бизнес-плану предполагается организация производства полного ассортимента латунных задвижек и фитингов, то потребуется, как минимум, закупить компрессионные гайки, сухари и гильзы для всех видов труб.

Процесс технологического изготовления шарового крана

Производственный процесс начинается с нагрева штампа и латунного порошка. Использование горячей штамповки обходится несколько дороже, чем литье, однако обеспечивает надежную защиту от появления литейных дефектов и раковин. Применение холодного штампования для корпусов, как это делается в создании недорогих смесителей из ЦАМ, не дает смысла ввиду плохого качества конечного продукта.

Сразу после выхода из штампа, корпус охлаждается и очищается от остатков смазочных материалов. Затем происходит обработка для удаления жира и нанесение никелевого покрытия в гальванической ванне. На станке с ЧПУ вырезают отверстие для штока, нарезают резьбу и протачивают посадочные пазы для фторопластовых уплотнений.

Шарик закупается готовым. Внутри него создают полость нужной формы, полируют и, при необходимости, хромируют. В аналогичном порядке изготавливается и шток.

Сборка проходит на прессе. Наносится клей, и в корпус крана впрессовывают напорное фторопластовое кольцо со стороны входа жидкости. Затем помещается шарик, вставляется шток и фиксируется корпусная гайка с вторым фторопластовым кольцом.

В завершение сборки на шток надевается резиновое уплотнение, заворачивается поджимная гайка и устанавливается ручка. После этого шаровой кран проверяется на герметичность под давлением, и если все в порядке, процесс завершен.

Производство в России и за рубежом

Хотя технология изготовления давно отлажена, качество шаровых кранов у разных производителей может значительно варьироваться, как по долговечности, так и по внешнему виду. Рассмотрим подробнее продукцию различных отечественных компаний и составим свой рейтинг.

ARCO

Известная компания, которая занимается производством трубной арматуры. Ее продукция изготавливается как в Испании, так и в Тунисе. Испанский шаровой кран аналогичен по качеству тем, что выпускается на филиале.

На что стоит обратить внимание, выбирая шаровой кран марки ARCO:

• высокое качество латунного корпуса, пористость соответствует литью. В процессе подготовки заготовка для шарового крана подвергается термостатике. Латунь остается той же – CW617N/CW614N;
• кольцевые вставки из тефлона обладают высокой пластичностью, что позволяет задвижке легко выдерживать давление до 15 бар, а на испытаниях – до 50 бар.

В производственный процесс включена операция двухэтапной полировки и доработки стального шарика. После сверловки, шаровой элемент проверяется на отсутствие биения при установке на шток, после чего поверхность хромируется и полируется.

Позитивные аспекты – отличное качество всех компонентов, плавность открытия и закрытия без каких-либо перебоев.

Недостатки – высокая стоимость: настоящий шаровой кран от ARCO стоит не менее 3 евро. Второй недостаток – в торговых складах часто происходит разукомплектация, заменяя шаровой элемент китайским стальным аналогом.

VEXVE

Финская компания, занимающаяся проектированием и производством полнопроходной крановой арматуры цельносварного типа. Это подразумевает, что шаровая структура находится внутри корпуса без разъемных соединений.

Задвижки в основном предназначены для продуктопроводов с высоким давлением – до 40 бар. В процессе производства шарового крана применяется легированная сталь, а корпус изготовлен из марки Р235GH, шарик и шток – из X5CrNi1810.

Долговечность и герметичность затвора на шаровом элементе обеспечены двумя тарельчатыми пружинами, прижимающими уплотнительные кольца из PTEF+C к поверхности шара.

Монтаж производится с применением сварочного оборудования только на стальных трубах. С 2014 года компания VEXVE OY (Финляндия) реализует свою продукцию под брендами VEXVE и NAVAL. Шаровой кран VEXVE предназначен в первую очередь для промышленного использования, чаще всего на нефтехимических продуктопроводах, что обуславливает его высокую стоимость. Например, самая маленькая модель с диаметром 15 мм стоит от 50 долларов.

В целом, уровень качества запорной арматуры остается высоким.

АДЛ

Российская фирма «АДЛ» ориентируется на производство запорной арматуры для трубопроводов различных типов – от бытовых систем до промышленных. Производственные объемы достаточно большие. Основная часть продукции изготавливается с помощью автоматизированных линий.

Латунные шаровые краны для бытовых нужд известны под марками «Бостон», «Чикаго». Запорная арматура из стали продается под торговыми марками «Бивал» и «АДЛ».

Цены на продукцию примерно в два раза ниже, чем у финских и испанских аналогов, а качество соответствует этому диапазону цен. Стандартный латунный кран «Бостон» на ½” с американкой и бабочкой стоит от 2,5 доллара.

BROEN

Основное производство компании располагается в Дании, также есть филиалы в России, Московской области и более чем пятидесяти странах. Основное направление – стальная запорная арматура, однако также есть линейки обычных латунных полнопроточных моделей, выпускаемых под маркой Ballomax.

Качество продукции в значительной степени зависит от места производства. Европейские изделия проходят 100% тестирование и контроль по сложному алгоритму. Поэтому уровень качества достаточно высокий.

«Бологовский арматурный завод»

Завод выпускал несколько однотипных шаровых кранов из латуни и стали. До недавнего времени производство было стабильным, качество находилось на среднем уровне. Латунные краны-муфты из Бологова выделялись добротным корпусом и хорошим запасом по толщине материала в резьбовой части, что является проблемой для дешевых изделий, где трещины появляются уже через год-два эксплуатации.

Несколько лет назад латунная арматура пользовалась высоким спросом из-за своей цены, которая была даже ниже, чем у китайских аналогов. В последние недели продукция на рынке стала встречаться реже, и появились множество кустарных подделок, а цены на оригиналы возросли более чем вдвое.

Bugatti

Одним из самых известных брендов шаровой арматуры является Bugatti, который производится одноименной итальянской компанией. Основное внимание в производственном процессе уделяется высокому качеству латунного корпуса и долговечности эксплуатации. Стандартный шаровой кран Bugatti выдерживает до 20 тысяч открытий и закрытий.

Корпус всегда покрыт белым никелем. Чистая латунь может использоваться лишь для арматуры нестандартной формы. Цена на шаровой кран Bugatti в 1,5-2 раза превышает среднюю, что приводит к активным подделкам.

Чтобы отличить оригинальную итальянскую продукцию, обратите внимание на:

• маркировка на корпусе с буквой V в ромбе, размер резьбы и надпись «Made in Italy»;
• высокое качество поверхности шарового элемента. Внутри корпуса используется прозрачная силиконовая смазка консистентного типа;
• поджимная гайка оригинальной формы на штоке.

Каждая партия кранов сопровождается сертификатом качества и паспортом изделия. Однако наиболее надежным доказательством оригинальности считается безупречное качество поверхности корпуса — отсутствие любых изъянов, полосок, неровностей и пятен.

Aqualink

Краны, произведенные в России, отличаются относительно компактными размерами и повышенным весом. Это говорит о том, что плотность и непроницаемость латунного корпуса намного выше, чем у большинства конкурентов.

Качество шаровых кранов значительно превосходит китайские аналоги, но модели типа «Бант» чаще всего используются для отопительных систем и водопроводов с низким внутренним давлением. Превышение давления более 5 бар может повредить фторопластовые вкладыши. Шаровой вкладыш изнашивается в течение пары месяцев.

Плюс продукции под данной торговой маркой – относительно невысокая стоимость изделий.