Как работает трехходовой кран: устройство, принцип действия

При обустройстве системы отопления частного дома задействуются различные вспомогательные механизмы и узлы. Один из них — трехходовой кран. Его задача заключается в перераспределении потока горячей воды в отопительной системе для предотвращения гидравлических ударов или повреждения важного оборудования. Принцип работы трехходового крана и его предназначение интересуют многих домовладельцев.

Для начала узнаем, для чего по большому счету нужен трехходовой манометрический кран.

Его установка преследует следующие цели:

  • Она разрешает совершить поверку измерительного прибора, подключив контрольный манометр.

Уточним: очевидно, в этом случае кран должен иметь не дренажную трубку, а полноценный отвод с резьбой либо трубным фланцем для подключения второго прибора.

  • 3х-ходовой кран для манометра позволяет не только отключить прибор от магистрали, но и скинуть давление перед ним. Считается, что это значительно снижает возможность отказа (залипания стрелки).
  • Наконец, он разрешает продуть отвод на манометр — скинуть через него некоторое количество рабочей среды. При продувке из отвода удаляются все накопившиеся загрязнения, талантливые оказать влияние на точность измерения давления.

Возможно ли обойтись простым проходным муфтовым вентилем? В промышленных условиях, где постоянный контроль давления нужен для соблюдения разработки производства, в подкачках и на газопроводах — нет. Неверные показания смогут обойтись через чур дорого.

В системе отопления частного дома либо в элеваторном узле многоквартирного манометры в большинстве случаев подключаются как раз к обычному контрольному вентилю. Фактически, в элеваторах манометр довольно часто устанавливается лишь на время снятия контрольных показаний: пока имеется вольный доступ в технические подвалы, неприятность воровства оборудования останется актуальной.

Что это такое и для чего он нужен

Трехходовой терморегулирующий клапан – это смеситель, предназначенный для изменения температурного режима теплоносителя в системе отопления.

Назначение и область применения устройства

Что это такое и для чего он нужен

Даже если учесть все теплопотери и обустроить отопительный контур в полном соответствии с данными теплового расчета, исключить сбой в тепловом балансе в результате воздействия внешних факторов (температурных перепадов, ветряных нагрузок и пр.) не получится.

Чтобы своевременно реагировать на эти процессы, на протяжении долгого времени в помещении поддерживая комфортную температуру, в магистраль устанавливаются запорно-регулирующие вентили – трехходовые термостатические клапаны.

Что это такое и для чего он нужен

Они применяются как в обычной радиаторной схеме отопления, так и в системах теплого пола, где обеспечивают:

  • Перенаправление (распределение) потоков теплоносителя.
  • Смешивание потоков теплоносителей с разными температурами для получения заданной температурной планки.
  • Защиту напольного покрытия от перегрева (в системах теплого пола).

С этой же целью трехходовые термоклапаны часто используются в системах ГВС, где они выполняют функцию всем привычного смесителя.

Что это такое и для чего он нужен

Технические характеристики трехходовых клапанов

Основными техническими характеристиками трехходовых термосмесительных клапанов считаются:

  • Пропускная способность: расход кубометров воды за час при номинальных значениях температуры (20°C) и давления.
  • Внутренний диаметр патрубков.
Что это такое и для чего он нужен

Параметры пропускной способности и внутренних сечений всех 3 патрубков трехходовых клапанов, чаще всего, одинаковы.

  • Максимальное рабочее давление.
  • Динамический диапазон регулирования (отношение пропускной способности термоклапана в условиях полностью открытого затвора к аналогичному показателю при полузакрытом затворе).

На заметку! Такие показатели динамического диапазона регулирования трехходовых термостатических клапанов, как 50:1 или 30:1, относятся к классу среднестатистических. Наилучшие регулирующие свойства показывают приборы с показателем динамического диапазона регулирования в 100:1.

Что это такое и для чего он нужен

Типоразмеры и значения номинального рабочего давления трехходовых терморегулирующих клапанов регламентируются ГОСТ 28338-89 и 26349-84 соответственно.

Читайте также:  Популярные схемы кладки для печей с плитой

Из каких материалов изготавливают трехходовые термоклапаны

Для производства трехходовых термостатических клапанов используются разнообразные металлы и сплавы. Если речь идет о промышленных объектах, то чаще всего применяется:

Что это такое и для чего он нужен

Чугун. Отличается антикоррозийными свойствами и достаточно высокой прочностью. Однако при нарушениях технологий производства и эксплуатации чугунные изделия могут быть достаточно хрупкими.

Черная углеродистая сталь. Материал прочный, дешевый, но подвержен коррозии. Для сглаживания последнего недостатка трехходовые клапаны никелируются и хромируются.

Что это такое и для чего он нужен

Нержавеющая (легированная) сталь. Параметры выше за счет добавления сплава никеля и хрома. Высокая прочность, стойкость к окислению и коррозии обеспечивают изделиям долгий срок жизни. Однако стоят такие термоклапаны существенно дороже.

Для систем отопления частных домов чаще всего применяются латунные трехходовые клапаны. Их температурный режим ограничивается 200 °C, но в дозволенном температурном диапазоне приборы из латуни способны проработать достаточно долго. Не менее популярны полимерные изделия, используемые в соответствующих отопительных или водопроводных контурах.

Что это такое и для чего он нужен

Дороже трехходовые клапаны из бронзы, не уступающие латунным аналогам в прочности. Бронзовые изделия устанавливают, как правило, в медных отопительных контурах.

Важно! Иногда в продаже можно встретить запорную арматуру из силумина (низкопрочного алюминиевого сплава с кремнием). Внешне они очень похожи на изделия из нержавеющей стали или латуни, но при этом стоят в разы дешевле и служат, к сожалению, ровно столько, во сколько оцениваются.

Внутренний запорный механизм в бытовых изделиях может изготавливаться из керамики (за исключением трехходовых термоклапанов с электроприводом). Керамические механизмы химически инертны и долговечны, но крайне чувствительны к чистоте транспортируемого теплоносителя. Его низкое качество – причина быстрого износа керамических элементов.

Разновидности трехпроходных кранов

Классификация трехходовой арматуры выполняется по 3-ем основным признакам: типу привода, способу монтажа на трубопровод и размеру пропускного отверстия. По последнему параметру краны делятся на :

  • полнопроходные;
  • редуцированные.

В редуцированных конструкциях сечение пропускного отверстия составляет 70-80% от диаметра трубы, к которой присоединяется арматура. В сравнении с полнопроходными аналогами такие изделия стоят значительно дешевле, что обуславливает их широкое применение в бытовых системах, где некритичны потери давления рабочей среды.  В полнопроходной арматуре размер пропускного отверстия идентичен диаметру трубопровода, гидравлические потери в системе с таким краном минимальны.

Разновидности трехпроходных кранов

Полнопроходные трехходовые краны с электроприводом

В зависимости от типа управляющего механизма трехпроходной кран может быть:

  • с ручным приводом (рычаг либо ручка-бабочка);
  • с ручным приводом + механическим редуктором (редуктором комплектуется арматура средних диаметров с целью уменьшения необходимых для управления затвором усилий);
  • с автоматическим приводом (электрическим, гидравлическим либо пневматическим);
  • с автоматическим приводом + терморегулятором.

Арматура в последнем варианте исполнения способна функционировать в полностью автоматическом режиме – терморегулятор позволяет задать требуемую температуру рабочей среды на выходе, для достижения которой контроллер будет самостоятельно изменять режим работы крана.

Трехходовой фланцевый кран

Разновидности трехпроходных кранов

По способу установки на трубопровод трехпроходная арматура классифицируется на следующие разновидности:

  • фланцевая;
  • муфтовая (резьбовая);
  • под приварку.

В быту чаще всего применяются муфтовые краны, среди преимуществ такого соединения – простота установки и возможность быстрого демонтажа. В зависимости от типа муфты арматура может иметь внутреннюю (ВР) либо наружную (НР) резьбу. Конструкции для радиаторных систем отопления часто выполняются с накидной гайкой типа “американка“, что значительно облегчает их монтаж поскольку снимается необходимость вращения крана вокруг своей оси при затяжке резьбы.

Резьбовое соединение подлежит обязательному уплотнению такими материалами как лен, пакля либо ФУМ-лента. Уплотнитель наматывается на резьбу трубопровода тонким слоем (толщина до 1 мм), обеспечивая герметичность соединения и полное отсутствие протечек. Арматура должна быть затянута на резьбу трубы не менее чем на 5 полных витков.

Уплотнение льном при установке муфтовой арматуры

Разновидности трехпроходных кранов

В промышленной сфере наиболее востребованным является фланцевый способ монтажа. На присоединительных патрубках такой арматуры размещены фланцы, представляющие собой стальные пластины (форма круглая, реже – квадратная), по периметру которых расположены отверстия под крепежные элементы – винты либо шпильки.

Читайте также:  Как делается промывка теплообменника газового котла своими руками

При установке крана на торцевую часть стыкующейся трубы наваривается ответный фланец, размеры и конфигурация которого соответствуют исполнению арматурного фланца. Между пластинами укладывается прокладка из паронита либо резины, и фланцы стягиваются между собой винтами.

Трехпроходной кран под приварку применяется на трубопроводах с повышенным уровнем ответственности – сварочное соединение способно выдерживать максимальное рабочее давление. Также данный метод  стыковки используется при монтаже трубопроводов подземной укладки.

Как построена система

Устройство системы отопления и схема подсоединения системы отопления в комбинации с четырёхходовым клапаном выглядят так, как это показано на изображении.

Схема подключения системы отопления с четырёхходовым клапаном Источник

Устройство отопительной системы построено из таких компонентов:

  • 1 – Котла.
  • 2 – Четырёхходового клапана.
  • 3 – Предохранительного клапана.
  • 4 – Редукционного вентиля.
  • 5 – Фильтра.
  • 6 – Шарового крана.
  • 7 – Циркуляционного насоса.
  • 8 – Отопительных батарей (радиаторов).

Особенности монтажа

Сборка трехходового клапана в системе отопления

Производители не всегда собирают в одну конструкцию привод и клапан. Иногда требуется замена вентиля без демонтажа подающего устройства.

Выполняются следующие действия:

  1. Ослабляется контргайка на клапане и стыковочной муфте. Контрящий элемент откручивается вниз при нажатии на поршень со штоком. Отвинчивается муфта и гайка по направлению вниз.
  2. Снимается по резьбе кольцевая гайка и соединитель от привода. Гайка сдвигается на шток поршня.
  3. Привод устанавливается вверх клапана и фиксируется гайкой.
  4. На информационной таблице привода уточняется описание диапазона регулирующих сигналов и тип устройства. Выясняется положение безопасности, и модуль ставится в позицию «шток привода выдвигается».
  5. В предохранительном положении подается воздух в штуцер нижней камеры под давлением, соответствующим началу работы. Положение изменяется на «шток привода втягивается» и напор дается в верхний отсек мембранного отделения, его величина соответствует окончанию регулировки.

Фиксационная муфта поворачивается до момента, когда она подойдет к приводу, затем докручивается на ¼ поворота и крепится контрящей гайкой. Ставится соединитель и завинчивается до упора. Индикационная шкала хода выставляется по вершине стыковочной муфты.

Трехходовой кран для отопления: принцип работы, основные типы и монтаж

Регулирование температуры в доме путем настройки мощности котла не всегда приводит к желаемому результату, особенно при наличии нескольких веток отопления. Намного эффективнее будет установить трехходовой кран для отопления, позволяющим организовать частичную рециркуляцию теплоносителя.

Конструкция

Чаще всего краны изготавливаются из следующих материалов:

  • чугун;
  • латунь;
  • нержавеющая сталь.

Наиболее распространены латунные модели, поскольку этот металл дешев, но при этом легок и прочен. Нержавеющая сталь используется в более дорогих моделях. Чугунные клапаны применяются на высокопроизводительных системах с трубами большого диаметра.

Внешне трехходовый кран напоминает тройник с вентилем или краном, установленным в точке пересечения трех патрубков. Бывают двух типов:

Штоковые модели имеют центральную камеру с разделительными стенками и двумя отводами. Между отводами перемещается шток с резиновым или шариковым клапаном. При изменении положения штока происходит перераспределение потока воды между выпускными патрубками.

Достоинством штоковых кранов является точность регулирования и высокая надежность. Однако следует внимательно подходить к его выбору. Диаметр патрубков и радиус седловины могут оказаться значительно меньше, чем диаметр внешнего подключения патрубков крана. Это может привести к снижению эффективности работы отопительной системы и увеличению нагрузки на циркуляционный насос.

В шаровых моделях поток разделятся шаром или цилиндром со сквозным отверстием. Шар вращается в камере с тефлоновыми прокладками. Такая конструкция позволяет точно и быстро отрегулировать систему, однако в плане надежности шаровые модели уступают вентильным. Недолговечность объясняется появлением налета или накипи на поверхности шара и тефлоновом уплотнителе, что ухудшает герметичность.

Читайте также:  Диаметры труб для отопления частного дома

Автоматические клапаны с электроприводом

Для поддержания в доме стабильной температуры требуется периодическая подстройка положения трехходового крана, связанная с изменением уличной температуры. Управление можно автоматизировать, если подключить его к контроллеру, способному выдавать управляющие сигналы при изменении температуры воздуха.

Трехходовой кран для отопления: принцип работы, основные типы и монтаж

Непосредственно управление краном производится с помощью электрического сервопривода. Устанавливается он на шток или на ось в случае с шаровой моделью. Монтаж сервопривода возможен практически на любой трехходовый кран. Однако автоматизированных систем отопления целесообразнее использовать трехходовые краны, изначально разработанные под установку сервопривода. Это упростит монтаж и сделает всю конструкцию более компактной.

Автоматические клапаны с терморегулятором

Помимо сервопривода, управлять трехходовым клапаном возможно с помощью термостатической головки. Это устройство работает за счет расширения жидкости или газа, содержащихся в специальной камере. По мере нагрева изменяется объем этих жидкостей или газов, что приводит к вращению управляющего штока.

Использование терморегуляторов избавляет от необходимости применять электронные контроллеры и сервоприводы, требующие подключения электроснабжения. Кроме того, такие системы значительно дешевле.

Однако первоначальная настройка подобных устройств более сложна, поскольку требует подбора оптимального давления в головке, необходимого для достижения нужного уровня термочувствительности.

Установка

При монтаже трехходового крана важно придерживаться общих правил работы с отопительной арматурой:

  • для облегчения монтажа и дальнейшего обслуживания желательно использовать фитинги-американки;
  • трубы подводятся максимально точно под габариты крана;
  • необходимо обеспечить запас свободного пространства для обеспечения возможности снятия крана;
  • управляющий шток должен быть обращен в сторону с максимально свободным доступом.

Кроме того, имеет смысл организовать байпас с запорным краном. Этак конструкция позволит сохранить работоспособность системы отопления на время проведения ремонтных работ на трехходовом кране.

Трехходовой кран для отопления: принцип работы, основные типы и монтаж

Сферы применения

Современные клапаны пользуются широким спросом и активно применяются в разных сферах человеческой деятельности. Зачастую их устанавливают в современных отопительных магистралях, которые нуждаются в постоянной корректировке пропорций при смешивании различных потоков теплоносителя. Для таких целей принято задействовать электромагнитные приборы или модели с термоголовкой.

Что касается бытового использования, то в этом случае достаточно приобрести термостатический смесительный прибор, который позволит регулировать температуру теплоносителя. Ее подают как в систему трубопровода теплого пола, так и в отопительные радиаторы. А если бытовое устройство оснащено автоматическим управлением, то изменять температурный режим в помещении будет гораздо проще.

Применение трехходового крана в системе отопления выгодно и экономично

Следует отметить, что использование тройника в системе отопления для уравновешивания возможных температурных скачков не только выгодно, но и экономично. Устройство позволяет снизить объемы потребляемого топлива в несколько раз, при этом конечные показатели КПД системы заметно возрастут. В отдельных помещениях наличие такого прибора просто необходимо. Например, если в доме смонтирован теплый пол, то приспособление предотвратит чрезмерный прогрев напольного покрытия.

Популярные производители

На отечественном рынке присутствует множество изготовителей трехходовых клапанов. Выбор той или иной модели зависит, прежде всего, от:

  • вида механизма (а он, напомним, может быть механическим либо электрическим);
  • сферы использования (ГВС, ХВС, «теплый пол», отопление).

Популярные производители

Самым популярным прибором по праву считается Esbe – шведский клапан от компании, существующей уже более сотни лет. Это надежный, качественный и долговечный продукт, отлично зарекомендовавший себя во многих сферах. Сочетание европейского качества и современных технологий.

Другой популярной моделью является американский Honeywell – истинное детище высоких технологий. Простой управление, удобство и комфорт, компактность и надежность – вот отличительные особенности этих клапанов.

Наконец, относительно «юными», но перспективными приборами являются клапаны линейки Valtec – результат совместного сотрудничества инженеров Италии и России. Все изделия качественны, продаются с гарантийным сроком в семь лет. Отличаются тем, что имеют вполне доступную стоимость.