Шаровый трёхходовой кран: конструкция и принцип работы

Алан-э-Дейл       05.09.2022 г.

О достоинствах и недостатках трехходовых механизмов

О преимуществах и недостатках уже было сказано, поэтому кратко обобщим и перечислим.

Достоинства:

  • разделение на 2 равноценных потока с возможностью отключения одного или обоих;
  • выбор варианта соединения трубопроводов между собой;
  • выбор только необходимых или допустимых вариантов соединения трубопроводов;
  • быстрое включение и выключение контрольно-измерительных приборов, с защитой их от гидроудара;
  • возможность отключения всех, 3-х трубопроводов.

Недостатки:

  • невозможность регулирования объема потока;
  • требуется периодическое обслуживание;
  • залипание шара или пробки в результате минеральных отложений;
  • возможно только ручное управление (существуют модели с электроприводом, но из-за высокой стоимости, применяются только в производственных технологических циклах);
  • возможна ошибка при переключениях.

Следует отметить, что трехходовые модели имеют высокую стоимость. В некоторых случаях дешевле поставить два обычных шаровых, которые обеспечат выбор нужного варианта переключения не хуже 3-х ходового.

В то же время встречаются ситуации, когда необходимо применение только трехходового. Например, в системе отопления при установке на подающем трубопроводе после котла, когда подача должна обязательно соединяться хотя бы с одним трубопроводом. Такой кран должен исключать возможность полного перекрытия подачи, во избежание перегрева теплоносителя и выхода котла из строя.

Монтаж и эксплуатация

Чтобы монтаж трехходового крана был выполнен успешно, важно следовать чертежам и пошаговым инструкциям

Также нужно обращать внимание на несколько нюансов предстоящей установки:

Чтобы правильно установить трехходовой кран, важно следовать чертежам и пошаговым инструкциям

Чтобы правильно установить трехходовой кран, важно следовать чертежам и пошаговым инструкциям

На корпусе тройника расположена специальная схема со стрелками, которые детально отображают направление потока воды. Ее наличие существенно упрощает монтажные работы и позволяет быстро и безошибочно подключить важные узлы.
Выполняя сварку металлических механизмов, нельзя допускать превышения потока температуры в зоне стыков более +100°C

Важно следить за тем, чтобы в систему не проникали окалины или грязь, в противном случае это может привести к непоправимым последствиям.
Для установки тройника нужно выбирать такое место, к которому будет легко добраться для ремонта или обслуживания. Если крану придется пропускать недостаточно качественную жидкость, его рекомендуется дополнительно оснастить фильтрующими узлами.
Способ фиксации изделия может быть и вертикальным, и горизонтальным

На эффективность работы это никак не влияет. Что касается вентиля, то его устанавливают непосредственно перед циркуляционным насосом.

Чтобы тройник функционировал долго, надежно и качественно, необходимо учитывать правила эксплуатации и вовремя обслуживать его. От правильного и корректного использования зависит срок службы приспособления.

Функциональные основы и базовые разновидности коллекторов

Схема работы коллектора для теплого пола достаточно проста. Теплоноситель от котла отопления поступает в подающий распределитель. Его рекомендуют размещать сверху (над возвратной гребенкой), однако, в зависимости от местных монтажных особенностей, а также разновидности подключаемого смесительного узла, он может устанавливаться и внизу. Корпус коллектора имеет от двух и более ответвлений, оборудованных соответствующей запорно-регулирующей арматурой. По каждой из веток теплоноситель перенаправляется в определенные трубопроводы ТП. Выходной конец трубной петли замыкается на возвратной гребенке, направляющей собранный общий поток к котлу отопления.

Очевидно, что в самом простом случае коллектор для водяного теплого пола представляет собой кусок трубы с неким количеством резьбовых отводов. Однако, в зависимости от того какую конечную комплектацию он получит, сложность его сборки, настройки и стоимость могут изменяться в разы. Рассмотрим для начала наиболее популярные базовые модели распределителей для водяного ТП.

С фитингами для подключения контуров

Одной из самых бюджетных, но полностью готовой к использованию является гребенка с входной/выходной резьбами и фитингами для подсоединения металлопластиковых или труб из цельносшитого полиэтилена. Одна из таких моделей изображена на фото ниже.

Рисунок 2.

С интегрированными кранами

В минимальной комплектации можно также встретить коллектор на теплый пол оборудованный двухходовыми шаровыми кранами (Рис. 3). Такие устройства не предусматривают поконтурную регулировку – они рассчитаны только включить или выключить отдельные отопительные ветки. Учитывая, что система теплый пол приобретается и устанавливается для повышения комфорта проживающих, который обеспечивается точной подстройкой системы, целесообразность использования таких гребёнок имеет сугубо выборочный характер. На фото представлен подобный коллектор на три контура с интегрированными двухходовыми шаровыми кранами.

Приобретая указанные бюджетные варианты распределителей, следует учитывать, что их использование требует фундаментальных знаний, а также большого опыта в монтаже систем отопления. Кроме того, закупочная экономия является довольно условной, так как всё дополнительное оборудование придется докупать отдельно. Практически упрощенные коллектора для теплого водяного пола без доработки подходят только для вспомогательных систем на одну-две петли небольшой протяженности. Годятся они и для нескольких контуров, но имеющих идентичные тепловые и гидравлические характеристики. Ведь конструкции таких гребенок не предоставляет технической возможности установки контрольно-регулирующего оборудования непосредственно на каждую ветку.

Рисунок 3.

С регулировочными вентилями

Следующий уровень, как по стоимости, так и по функциональности – это распределительный коллектор для тёплого пола с регулировочными вентилями. Такие устройства, эксплуатируясь в ручном режиме, уже могут обеспечить настройку интенсивности подачи теплоносителя по отдельным отопительным контурам. Для них в большинстве случаев существует техническая возможность установки на них вместо ручных вентилей исполнительные устройства с сервоприводами. Приводы могут подключаться либо непосредственно к электронным термодатчикам, установленным в помещениях, либо к центральному программируемому устройству контроля. На рисунке 4 показан пример гребенки с регулировочными вентилями.

Рисунок 4.

Сборка из подающего и обратного коллекторов

К эконом варианту коллектора для теплого водяного пола относятся также и спаренные сборки из подающего и обратного распределителей (Рис. 5). В них уже могут быть предусмотрены дополнительные монтажные отверстия или установлены краны Маевского, группы безопасности, быстроразъемные резьбовые «американки» для удобства подключения к первичным контурам отопления или смесительному узлу.

Рисунок 5.

Защитные отопительные клапаны

Помимо перепускного клапана отопления для нормальной работы системы необходим монтаж других типов регулирующей и защитной арматуры. В процессе работы теплоснабжения может появиться избыток воздуха, произойдет обратное движение теплоносителя. Для предотвращения этих явлений следует заранее предусмотреть монтаж воздушного клапана для отопления и обратного.

Виды защитных клапанов

В зависимости от функционального назначения существует два вида защитных клапанов – для удаления воздуха из системы и предотвращения обратного движения воды в трубах. Без этих элементов работа системы может быть нестабильна, что приведет к нарушению температурного режима, дестабилизации давления и созданию аварийных ситуаций.

  • В местах с наибольшей вероятностью появления избыточного давления – после котлов, циркуляционных насосов, на коллекторах;
  • На обратной трубе в обязательном порядке монтируется шариковый клапан отопления или его лепестковый аналог. Также необходима установка этого компонента в обвязке циркуляционного насоса;
  • В самой высокой точке схемы — для удаления воздуха из системы. На радиаторы и батареи устанавливается кран Маевского.

Защитные клапана не должны ухудшать показатели работы отопительной системы. В первую очередь они устраняют возможные сбои в работе теплоснабжения. В «неактивном» состоянии эти компоненты системы не должны ухудшать скорость движения теплоносителя, влиять на температурный режим.

Воздушный клапан отопления

Во время работы теплоснабжения в трубах и радиаторах могут образовываться воздушные пробки. Причиной этому является большое содержание кислорода в воде, значение температуры теплоносителя свыше +100°С. В результате происходит окисление металлических компонентов, изменяется температурное распределение. Во избежание этих ситуаций необходима установка клапанов для стравливания воздуха из системы отопления.

Принцип работы воздушного клапана

В первую очередь воздушный клапан для теплоснабжения монтируется в группе безопасности вместе со спускным и манометром. В схеме отопления они располагаются на прямой ветке, ведущей от котла. В этом месте наиболее высокая температура теплоносителя, а также максимальные показатели давления. В коллекторной схеме обязателен монтаж спускных клапанов теплоснабжения на каждой гребенке.

  • Кран Маевского. Устанавливается в радиатор (батарею) и нужен для удаления воздушных пробок;
  • Автоматический воздухоотводчик. Монтируется в самой высокой точке системы, а также в группах безопасности. Через него выходит воздух из системы отопления.

Для последней модели важно соблюдать условия эксплуатации. После долгого простоя велика вероятность, что некоторые подвижные компоненты «залипнут» и тогда воздухоотводчик не сработает

Во избежание этого следует регулярно проводить осмотр конструкции и в случае надобности – заменять на новую.

Обратный клапан отопления

В гравитационных системах и в схемах отопления без циркуляционного насоса всегда есть вероятность изменения направления движения воды. В этом случае возможно повреждение теплообменника котла из-за перегрева, а также выхода из строя других компонентов. Для предотвращения подобных ситуаций монтируется обратный клапан.

Принцип работы обратного клапана

В больших схемах отопления устанавливают шариковый клапан теплоснабжения. Под действием обратного потока воды шар из полимера перекрывает трубопровод, тем самым предотвращая движение теплоносителя. Как только направление изменяется — он под действием гравитации опускается вниз. По такому же принципу работает электромагнитный клапан для системы отопления. Разница заключается в управляющем элементе – для этого используется соленоид или электромагнитная катушка.

Преимущества монтажа электромагнитного клапана в системе отопления заключаются в следующем:

  • Возможность подключения к программатору;
  • Установка режима срабатывания устройства в зависимости от внешних факторов – температуры или давления;
  • Надежность работы.

К недостаткам электромагнитных клапанов в теплоснабжении является их зависимость от подачи электроэнергии. В автономном отоплении применяется пружинный вариант обратного клапана. Напор воды постоянно действует на седло, сдавливая пружину. Как только изменится направление – произойдет автоматическое перекрытие движения теплоносителя.

Классификация по принципу работы

Шаровые приборы предназначены работать в условиях, когда кран длительное время остается открытым и лишь изредка закрывается, на непродолжительное время, для проведения работ. Либо регулярно полностью открывается и закрывается.

С учетом вышесказанного перечислим ситуации, в которых может применяться трехходовой кран:

  • распределение входящего потока на два равных потока;
  • для переключения потока, с выбором одного из 5-ти или менее вариантов;
  • для присоединения контрольно-измерительных приборов;
  • для защиты измерительных приборов от гидроударов;
  • для подключения отопительных приборов;
  • для подключения двух участков отопления, с необходимостью отключения одного или обоих участков.

Теоретически кран, как смеситель, может объединять два потока в один. Но такое его использование не имеет практического применения, поскольку он не может регулировать пропорцию смешивания. Кроме того, потоки с разным напором, невозможно смешивать, без применения регулирования потока.

Разновидности трехходовых кранов

Поскольку сейчас в продаже имеются распределительные краны различного предназначения, необходимо понимать разницу между ними, знать конструктивные особенности данных устройств. В этом случае можно будет сделать правильный выбор трехходового крана. Ниже мы рассмотрим, чем различаются изделия разных моделей.

По назначению и принципу работы

Внешне разные типы кранов ничем не отличаются, так как у них имеется 3 патрубка, но принцип работы у них прямо противоположный:

  1. Смесительный кран (регулировочный). Производит смешивание двух потоков теплоносителя. Подвод осуществляется по двум патрубкам, а выход — по одному. Внутри прибора имеется шток с клапаном.
  2. Распределительный кран (запорный). Не смешивает, а разделяет один поток на 2 части. В патрубках установлены клапаны. Когда один клапан открывает проход для теплоносителя, второй перекрывает свою магистраль. Теплоноситель входит в кран через один патрубок, а выходит через два. Такие устройства часто используются для обвязки водонагревателей, в системах с установленными бойлерами, для распределения тепла на несколько помещений.

Ручной шаровой трехходовой кран

Материал корпуса

  1. Латунь. Это наиболее популярный сплав металлов, который отличается надежностью и практичностью.
  2. Сталь. Можно встретить гораздо реже. Характеризуется повышенной прочностью, но меньшей, нежели у латуни, долговечностью.
  3. Чугун. В быту не используется. Применяется для монтажа промышленных систем обогрева, в которых трубы имеют диаметр более 40 мм.

По принципу управления

Трехходовой кран для домашнего отопления может различаться по способу управления:

1. Ручное управление. Изделия такого типа имеют поворотные ручки, которыми и осуществляется управление потоками теплоносителя. При повороте ручки изменяется пропорция подаваемой из разных линий воды. Недостатком таких механизмов является неравномерное и долгое прогревание отдаленных радиаторов. Такая арматура отличается простым устройством и невысокой стоимостью.

2. Автоматическое управление. Краны, управляемые автоматикой, позволяют обеспечивать обогрев помещений до нужной температуры без участия человека. Причем, обогрев становится более эффективным, радиаторы прогреваются равномерно, нет необходимости постоянно контролировать работу отопительного контура. Управление распределительным краном может осуществляться посредством сервопривода, а также с помощью гидродинамического или пневматического термостата. Ниже мы рассмотрим особенности каждого их таких устройств.

Трехходовой кран с электроприводом

В качестве управляющего элемента используется сервопривод, представляющий собой электрический двигатель. От блока электронного управления на сервопривод поступает команда, согласно которой двигатель изменяет положение шара или штока внутри устройства. Блок управления определяет температуру на выходе из клапана или вычисляет оптимальную настройку по температурам обратки и поступаемой из котла воды.

Трехходовой кран с сервоприводом

Разумеется, устанавливать трехходовой кран для системы отопления с электроприводом без наличия управляющего блока не имеет смысла.

Распределительный кран с терморегулятором

Такое устройство представляет собой кран с термоголовкой, в которую помещены газ или специальная жидкость. Данные компоненты реагируют на изменение температурных показателей окружающей среды. В результате колебаний температуры изменяется объем жидкости или газа, что приводит к автоматическому срабатыванию клапана.

При установке прибора требуется его тщательная настройка. Определяются предельные значения температуры, которые связываются с крайними положениями крана. Тем самым определяется рабочий диапазон, в пределах которого трехходовой кран для отопления с терморегулятором будет изменять температуру теплоносителя. С этой целью производится ручная регулировка давления в термоклапане.

Трехходовой кран для системы отопления с терморегулятором

Теплоноситель циркулирует через устройство до тех пор, пока его температура не изменится до установленного значения. Как только температура выйдет за эти пределы, пропорция смешивания холодной и горячей воды в кране изменится.

Преимущество крана с терморегулятором состоит в том, что для его работы не требуется наличие блока управления. Такие устройства работают автономно, а также обладают приемлемой стоимостью.

Трёхходовой кран принцип работы

Трёхходовые краны с терморегулятором отличаются типом исполнительного элемента. Они делятся на седельные, шаровые и секторные.

1) Седельный механизм. ​

В кране имеется шток, выходящий за пределы корпуса. На конце штока закреплён конус, входящий в седло. Отсюда и название механизма — седельный. Вода идёт по патрубкам — переднему и правому — и чтобы изменить температуру, из левого к ней подмешивается охлаждённый или горячий теплоноситель. Когда цель достигнута, на шток давит внешний привод. Конус покидает седло, освобождая место между тремя патрубками. Пока фронтальный патрубок открыт — процесс продолжается.

2) Шаровой механизм.

Клапан действует по идентичной схеме, только вместо седла и конуса — шар с проёмом. Привод вращает шток с закреплённым на нём шаром. Именно шар открывает и перекрывает движение воды между патрубками.

3) Секторный механизм.

Работает по сходному принципу, как и шаровой, только на конце штока находится сектор. Он наполовину или полностью перекрывает один или два потока теплоносителя.

Виды трёхходовых клапанов

  • Смесительные. Подмешивают к потоку горячей воды охлаждённую, чтобы понизить температуру. Имеют два входных патрубка и один выходной. Используются в системе водяных полов.
  • Разделительные. Делят поток теплоносителя на два, не меняя их температуру. Имеют один впускной патрубок и два выпускных. Используются, когда нужно разделить воду на два отопительных контура.

Приводы трёхходового клапана

Привод обеспечивает движение штока и всего смесительного клапана.

  • Термостатический привод. Термочувствительный элемент, замкнутый в специальной ёмкости, при повышении температуры расширяется. Он давит на шток и приводит в движение весь механизм. Бытовые трёхходовые краны, небольшие по диаметру, оснащены именно таким приводом. Но его нетрудно снять и заменить другим типом устройства.
  • Термостатическая головка. Она имеет собственный чувствительный к температуре элемент. Чтобы регулировать работу клапана в зависимости от температуры воды, термоголовка имеет температурный датчик. Он соединяется с приводом при помощи капиллярной трубки и находится в трубопроводе. Регулировка термостатической головкой считается более точной.
  • Электропривод под управлением контроллера. Он оснащён датчиками, который постоянно проверяют температуру теплоносителя. Если она повышена, датчики сигнализируют об этом контроллеру. Регулировка с помощью такого привода наиболее точная.
  • Сервопривод. Контроллер отсутствует. Вместо этого, привод, получив информацию от температурного датчика, управляет клапаном напрямую. В основном идёт в комплекте с секторными и шаровыми кранами.

Виды

Существует несколько вариантов конструкции трёхходовых кранов, различающихся по параметрам.

По материалу корпуса:

  • латунные;
  • стальные;
  • чугунные.

По форме запорного устройства:

  • шар;
  • конус;
  • цилиндр.

По типу затвора:

  • L-образные;
  • Т-образные.

По способу установки затвора:

  • Сальниковые. Затвор устанавливается сверху, прижимается накидной гайкой и уплотняется сальником. Чувствителен к давлению воды.
  • Натяжные. Затвор натягивается гайкой, установленной снизу (с противоположной от регулировочного штока стороны). Этот вариант считается более прочным и надёжным.

По выполняемым функциям:

  • запорные;
  • регулирующие.

По типу управления:

  • Ручной. Настройка выполняется с помощью поворота рукоятки, для чего приходится подходить к устройству и настраивать режим по собственным ощущениям.
  • Автоматический терморегулятор (другое название — пневмопривод). Представляет собой специальную насадку на шток, имеющую ёмкость с газом. При повышении температуры газ расширяется и начинает давить на мембрану, которая соединена с поворотным механизмом. Последний, под нажимным воздействием, вращает (в других типах конструкции — перемещает вверх или вниз) шток крана, снижая или повышая температуру теплоносителя на выходе. Пределы нагрева или охлаждения устанавливаются заранее, для чего надо подходить к крану и производить настройку вручную.
  • Электропривод. Это устройство, оборудованное электрическим или магнитным приводом. Регулировка производится по сигналу с датчика температуры. Это самый современный вид настройки, он позволяет производить корректировку режима дистанционно, не подходя к самому крану. Все действия производятся на блоке (узле) управления, расположенном в удобном месте и соединённом с клапаном и датчиками проводами.

Как это работает

Трехходовой клапан монтируется на тех участках магистралей, где требуется разделить поток циркулирующей жидкости на 2 контура:

  • с переменным гидрорежимом;
  • с постоянным.

В большинстве случаев постоянный поток требуется тем, для кого подается жидкость высокого качества и в обозначенных объемах. Его регулируют в соответствии как раз с показателями качества. Что же касается переменного потока, то он применяется для объектов, где показатели качества не являются основными. Там большое значение имеет коэффициент количества. Проще говоря, подача теплоносителя там осуществляется по необходимому количеству.

Обратите внимание! К запорной арматуре относится и аналог описываемого в статье прибора – двухходовой клапан. Чем он отличается? Дело в том, что трехходовой вариант работает по совершенно другому принципу

Шток, входящий в его конструкцию, неспособен перекрывать поток жидкости, который имеет постоянные гидравлические показатели.

Шток все время открыт, он настраивается на тот или иной объем жидкости. Следовательно, пользователи смогут получить нужный им объем как в плане количества, так и в плане качества. В целом, данный прибор неспособен прекратить подачу жидкости на сеть, в которой гидравлический поток постоянен. При этом поток переменного типа он вполне может и перекрыть, благодаря чему, собственно, и возникает возможность регулировки расхода/давления.

И если соединить пару устройств двухходового типа, то можно получить один, но трехходовой. Но нужно, чтобы оба работали на реверсе, другими словами, при закрытии одного клапана должен открываться следующий.

Особенности выбора и монтажа

Трехходовой кран для систем отопления должен соответствовать по диаметру трубам отопления. Обычно этот параметр изменяется от 20 до 40 мм. Если подходящего размера не нашлось, то стоит дополнительно приобрести переходники

Важно учитывать еще и пропускную способность трубы. Если арматура приобретается для обустройства системы теплого пола, можно подключить сервопривод

Правильно осуществить монтаж помогут стрелки на корпусе, они указывают на направление потока

При сварочных работах важно исключить нагрев элемента. Нужно подобрать место таким образом, чтобы в будущем к крану был обеспечен легкий доступ

Когда он работает с теплоносителем с примесями, важно дополнительно установить фильтры.

Трехходовой кран с электроприводом может располагаться вертикально или горизонтально, это не имеет значения

Важно соблюсти лишь направление потоков. При установке сварной конструкции нужно исключить попадание отходов на внутренние поверхности

Это предотвратит заедание механизма, а также скапливание окалины и примесей.

Типы исполнительного механизма

Исполнительный механизм — это клапан (сегмент) закрепленный на штоке. Их различают по типу перемещения штока: вращающийся вокруг своей оси и перемещающийся продольно оси штока.

Исполнительные механизмы с поворотным и перемещаемым штоками

А также различают по форме: сегмент, клапан и конус. В некоторых моделях может иметься 2 устройства.

Применение различных исполнительных механизмов позволяет использовать и различные виды привода штока.

Клапаны различных форм в разрезе: тарельчатый, конусное седло, сегмент и тарелка с конусом

Приводы можно разделить на следующие типы:

  • механический, регулируемый вручную;
  • электропривод;
  • термостатический;
  • термоэлектрический;
  • электрогидравлический.

При ручном регулировании положение сегмента задается вручную. На корпусе имеется сектор шкалы с условным цифровым обозначением, помогающий визуально определить угол поворота в диапазоне от 0 до 90 градусов. При 45 градусах смешивание двух потоков происходит в соотношении 1 к 1. При 30 градусах 2 к 1, при 60 градусах 1 к 2.

В качестве электропривода чаще всего применяются:

  • шаговые электродвигатели;
  • электродвигатели разного типа и напряжения с редуктором (сервопривод);
  • электромагнитные устройства.

Шаговые электродвигатели и сервоприводы используют для точного регулирования позиции сегмента и соотношения потоков. Когда точность не требуется, применяют электромагнитные устройства.

Термостатические головки (термоголовки) имеют расширяющийся при нагреве сифон с термозависимыми жидкостью или газом, воздействующий на передвижной шток. Возвратное движение штока обеспечивается пружиной.

Электрогидравлические устройства состоят из электрического насоса и гидравлической камеры, воздействующей на шток. Напряжение подается на насос, который создает давление в камере. Применяют такие сложные конструкции на трубопроводах большого диаметра.

Термостатические головки – пределы регулирования

Термостатические головки устанавливаются на регулирующие клапаны, перед входом в радиатор. Предназначены для работы с передвигаемым штоком. Главным элементом является сильфонная емкость с жидким, гелеобразным или газовым наполнителем, расширяющемся в объеме при нагревании.

Диапазон поддерживаемой температуры зависит от состава наполнителя, который применяет производитель. Кроме того, диапазон может зависеть от конструктивных особенностей управляющей головки. Величина изменения температуры задается вручную, выбором положения на шкале головки. Чаще всего имеется 6 – 8 позиций.

Важно: температура регулирования лежит в пределах от 6 – 80 до 26 – 320. Крайние позиции полностью перекрывают или открывают патрубок

Погрешность приборов не превышает 1 – 20.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.