Рабочий принцип трехходового крана и его конструкция

Для того, чтобы перенаправлять потоки жидкости в системах водообеспечения или теплоснабжения, применяют трехходовые клапаны. Они работают сродни ЖД стрелке, подключая к входному отрезку трубы один или остальной выходной. Эти краны могут полностью переключать водный поток, а могут медленно настраивать распределение между 2-мя контурами.

Назначение и области применения

Трехходовые клапаны применяются в таких областях:

В магистральных тепловых сетях. При помощи устройства к ключевому потоку носителя тепла добавляют определенное количество из обратного контура. Это выполняют, когда необходимо уменьшить температуру прямого потока без изменения напора и рабочего режима водонагревателя электрического накопительного. Краны оборудуют электромагнитным приводом или термочувствительным сенсором.
В бытовых отопительных системах. Применяется термостатический привод, при помощи которого регулируют температуру носителя тепла, направляемого, к примеру, в оборудование «пола с подогревом» или в стеновые батареи. Установка модуля дистанционного управления существенно облегчает контроль над микроклиматом. Точное управление температурой жидкости в возвратном трубопроводе дает возможность значительно уменьшить затраты на теплоснабжение. Это способствует также уменьшить самую большую температуру пола с подогревом, защищая его от перегревания.

Рисунок 1. Схема включения трехходового крана в отопительную систему

Для водообеспечения при регулировании температуры воды. Очень знаменитый пример- это традиционный водопроводный кран.
Для водоподготовки. Для переключения контура протечки воды в обход фильтра на определенный период времени сервисных работ, к примеру, по замене кассет.

Применяются трехходовые клапаны и в трубопроводах инновационного назначения, везде, где требуется на время или регулярно перенаправлять потоки жидкостей или газов, а еще перемешивать такие потоки в конкретных пропорциях.

Рабочий принцип и устройство трехходового крана для отопительных систем

В основе конструкции трехходового крана лежит традиционный Т-образный тройник. Два входящих отрезка трубы (на схеме с правой стороны и сверху) служат для подачи горячей и холодной воды. Выходящий отрезок трубы (на схеме слева) отводит смешанный поток. В центральной камере на оси крутится выверяющий раздел, отчасти перекрывающий входящие отрезки трубы. На рисунке видно, как не прекращает работу секторный трехходовый кран

Рисунок 2. Рабочий принцип секторного клапана

Перекрытие может составлять от 0 до 100%. Конструкционную особенность в том, что чем больше открывается просвет для одного из входящих патрубков, тем меньше становится просвет для иного. Если раздел стоит примерно положении, пропускается по 50 % каждого потока. Смещая раздел, к примеру, к верхнему отрезку трубы, можно получать пропорции прохладная/горячая:

И так дальше до полного перекрытия холодной воды (0/100%), в подобном варианте в выходной отрезок трубы будет поступать только горячая вода

Управление клапаном может выполняться ручным способом и помощью биметаллического термостатического устройства.

Рисунок 3. Рабочая схема клапана с термостатическим управлением.

Такую функцию можно сделать и при помощи 2-ух двухходовых кранов и простого тройника, используемых вместе. Собственно так происходит в кранах двухвентильного типа. Чтобы обеспечить постоянный напор и точно управлять пропорцией смешивания горячего и холодного потока, необходимо обеспечить открытие 2-ух кранов в противофазе (один открывается- другой пропорционально закрывается), к примеру, насадив их на единую ось.

Трехходовые клапаны делятся на две обширные группы. Они бывают:

Разделительные. Служат для пропорционального деления входящего потока на 2 выходящих.
Смесительные. Предназначаются для смешивания 2-ух входящих потоков в один суммирующий

Рисунок 4. Рабочая схема смесительного и разделительного трехходового клапана

Из схемы видно, что конструкция смесительного и разделительного клапана почти что похожа. Отличаются они лишь направлениями потоков. При правильной установке смесительный клапан буде работать и в виде разделительного. Необходимо лишь правильно настроить систему управления. В случае ручного управления никаких проблем не возникнет. Труднее, но еще возможно будет настроить и электронное управление. А вот термостатический модуль управления в случае подсоединения по разделительной схеме будет распределять потоки в необходимости температуры входящего потока. Это придется иметь в виду во время проектирования отопительной системы.

Сколько положений имеет секторный кран с электрическим приводом, показано на рис. 5

Рисунок 5. Варианты применения крана с электрическим приводом

Помимо секторных трехходовых кранов, также выпускаются и седельные. Рабочий принцип у них аналогичный, однако есть конструктивные различия.

Рисунок 6. Седельный, или шаровый вид крана

Смесительный седельный кран имеет двигающийся на штоке шарообразный рабочий орган, он запирает попеременно седла, через которые в камеру и дальше в выходной отрезок трубы проходят смешиваемые потоки. Разделительный клапан снабжен 2-мя рабочими органами, закрепленными на едином штоке и перекрывающие выходные потоки. Чем больше перекрыт один, тем больше открыт другой. Седельные клапаны не могут быть взаимозаменяемыми.

Более того, трехходовые устройства делятся по методу управления:

Электрические. Раздел поворачивается при помощи электрического двигателя с редуктором. Данные устройства подсоединяются к компьютеризированной системе управления, считывающей показания термопреобразователей и соответственно с вмонтированным методом управляющей потоком.

Рисунок 7. Кран с электрическим приводом

Ручные. Используются в обычных схемах с постоянной пропорцией распределения или смешивания потоков. Поворотный угол сектора выставляется ручным способом поворотом маховика.

Рисунок 8. Ручное управление

Термостатические. Управление выполняется независимым терморегулятором. Его ставят на конкретную температуру при настройке системы, в последующем он собственными силами поддерживает ее, перепуская часть входящего потока из отопительного прибора по обходному отрезку трубы (циркулярному насосу).

Рисунок 9. Трехходовой кран Esbe с термостатическим управлением

При надобности поворотом маховика можно поменять установленную температуру. Часто ставится при входе отопительных радиаторов для подстройки оптимальной температуры во всех помещениях.

Как подобрать

Подбирая трехходовой кран, очень важно понимать несколько показателей. В ходе выбора отлично заручиться помощью умелого инженера-сантехника.

В первую очередь необходимо оценить назначение устройства- разделительный или смесительный. Дальнейшим шагом необходимо определить установочное место на схеме системы, а еще способ управления устройством. Если предполагается автоматизированное управление теплоснабжением, нужно решить, как будет управляться данный кран- электрическим приводом, терморегулятором или ручным способом.

Дальше анализу подлежат следующие технические свойства:

Пропускная способность магистрали. Это объем жидкости, проходящий за единицу времени. Пропускная способность крана должна быть не менее. Очень маленький просвет сделает нежелательное сопротивление потоку и осложнит работу всей системы.
Максимальное и рабочее давление. Также обязано отвечать расчетным величинам для отопительной системы.
Присоединительные размеры. Если точного соответствия диаметров добиться не получилось, то используют переходники-фитинги.
Диапазон регулировки рабочих температур.

Руководствуясь перечисленными параметрами, необходимо отобрать из десятков предложений на рынке несколько моделей, соответствующих заданным требованиям.

На данном шаге настает время сопоставлять цену, срок гарантии, доступность обслуживания и, разумеется, репутацию фирмы- изготовителя. Гарантированным качеством обладают такие лидеры рынка, как:

Honeywell. Компания из Америки второе столетие создает, поставляет, монтирует и эксплуатирует большой спектр элементов и целых систем управления теплоснабжением, вентиляции, безопасностью.
Esbe. Шведская фирма также больше ста лет поставляет точные и чрезвычайно надежные клапана, арматуру и элементы систем, специализируясь на технике для отопления. Скандинавские традиции старательной и качественной работы совмещаются с технологическими подходами к конструированию.
Valtec- Российско- итальянское предприятие положительно соединяет большое итальянское качество с семилетней гарантией и хорошими стоимостями. Полностью локализованное производство с европейской системой контроля качества не давно возникло на рынке, однако уже успело захватить известность.

На рынке есть также много поставщиков, не успевших захватить столь безупречную репутацию. Экономия на цене клапана может в последующем привести к его неустойчивой работе, очень высоким затратам либо даже к выходу из строя всей системы.

В большинстве случаев при установке трехходовых кранов подбирают одну из стандартных, отлично отработанных схем.

Безнапорный коллектор или гидравлический разделитель

В такой схеме в контуре №2 предусматривается насос, обеспечивающий циркуляцию носителя тепла. Его обозначение- два синих равносторонних треугольника, скреплённых вершинами.

Рисунок 10. Монтажная схема с безнапорным коллектором

Прямое подключение к источнику тепла

Важно! Если кран подсоединяется конкретно к водонагревателю косвенного нагрева на байпасе, подключенному к отрезку трубы В, перед прибором для определения величины давления придется собрать клапан с на гидравлике сопротивлением, равным сопротивлению теплового источника.

Рисунок 11. Прямое подключение к источнику

В другом случае начнутся колебания расхода носителя тепла на участке A-B. Они будут вызываться колебаниями штока.

Регулятор перепада давления

В случае большого давления со стороны теплового источника между напорным коллектором и клапаном ставится манометрический дросселирующий регулятор, компенсирующий лишний напор носителя тепла.

Рисунок 12. Схема с дросселирующим регулятором

Профессионалы используют и иные схемы подсоединения, исходя из назначения системы и соотношения показателей теплового источника, системы трубопровода, клапана и потребителя.