Как работает трехходовой кран: устройство, принцип действия и назначение

Отопление. Кран трехходовой.

Вся история развитие отопительных приборов неразрывно связана с развитием и совершенствованием техники регулирования температуры внутри помещения. Костер – это количество топлива, печи и камины – воздушные заслонки, радиаторы отопления – краны и трехходовые краны. Человек, наверно, единственная теплокровная зверушка которая имеет самый узкий диапозон температур для комфортных ощущений. Примерно, от 17 до 22 градусов цельсия. Остальное — либо холодно, либо жарко. В общем, хорошей погоды не бывает. По этому, наступление весны при продолжающемся центральном отоплении, приносит с собой не только радость возрождения природы, но и ощущение огромного дискомфорта. Температура в квартирах катастрофически поднимается. Ничто не радует. Ночью сняться не красивые девушки, а черте что – пустыни и засушливые степи. И это весной! В привилигированном положении только счастливые обладатели регулировочных кранов на обвязке радиаторов системы отопления. Им снятся правильные сны, так как они властны управлять температурой в своей квартире всего лишь “легким движением руки”.

Основная масса прочих граждан также может влиять на теплоотдачу своих отопительных приборов, но не догадывается об этом. Мешает стереотипный взгляд и предвзятое мнение о продукции советских предприятий, в частности, на запорную и регулирующую арматуру для устройства водопровода и тепловых сетей жилых зданий. Не все так плохо. Гораздо ответственнее необходимо подходить к выбору импортной запорной арматуры, изготовленной методом высокотемпературного прессования. Я, например, не знаю ни одного советского отвалившегося крана, а аварий по вине импортной сантехарматуры более чем достаточно. Не буду сейчас развивать вопрос о том, что стоит покупать, а чего не стоит – речь в данной статье не о том. Речь идет о том, что было много хороших и полезных вещей, которые можно и нужно использовать. Одна из таких необходимых и полезных вещей – это трехходовой кран. Такие краны имеются в каждой квартире построенной в период 80-х до 90-х годов. После, перестройка внесла свои коррективы и в устройство санитарно- технических систем жилых домов. Это отличные бронзовые краны. Я дома пользуюсь ими уже на протяжении 26 лет. Им сносу нет. Там нечему ломаться.

Все, что необходимо для поддержания их в рабочем состоянии – это время от времени менять сальниковую набивку. Стояк отопления отключать не надо. Пустяковая работа с которой может справиться каждый, кто сможет отличить разводной ключ от молотка. Кстати, сальники и у импортных кранов начинают течь уже после 2-х, 3-х лет эксплуатации и не всегда есть возможность подтянуть сальник. Очень немногие модели импортных кранов имеют сальниковую гайку. Сложившееся мнение о том, что советские краны плохие не на чем не основано. Критика должна быть объективной. Я, ни в коем случае, не призываю Вас оставлять эти краны после ремонта и смены радиаторов. Для этого лучше использовать другую схему обвязки радиаторов с установленными кранами на подводящей и отводящей трубах. Такая схема позволит отключать и снимать радиатор для профилактических работ либо последующего ремонта помещения. Я веду разговор о том, что для того что бы комфортно чувствовать себя в своей квартире не обязательно менять радиаторы отопления. Если Вы не планируете большой ремонт — то вот Вам выход из положения. Опять же этот совет обычным людям с обычным достатком. Трехходовой кран не даст Вам полностью отключить радиатор отопления так как он устанавливается на одну из труб, в зависимости от того с какой стороны радиатора расположены подводящие трубы. (Трубы справа – кран вверху, трубы слева – кран внизу.) Через одну из труб все равно происходит теплообмен, но он настолько незначительный, что им можно пренебречь.

К сожалению, работопригодными являются только краны показанные на фото. Бронзовые. Есть краны подобного типа, но чугунные . Их восстановление слишком трудоемкое и затратное. Здесь уже без отключения стояка отопления не обойтись, по — этому их ремонт не оправдан. Есть еще один тип кранов, ДГИ (дроссель Гусева-Иофа), которые устанавливались между секций чугунного радиатора отопления, но о их ремонте не может быть и речи. Они уже давно отслужили свой срок.

В заключении – самое главное. Система центрального отопления – это высокое давление и температура. Никогда не переоценивайте свои возможности. Лучше доверить выполнение работ специалисту. Комфортного проживания! ПВН

Сервопривод для трехходового клапана

Сервопривод — это электродвигатель, управляемый через отрицательную обратную связь. В данном случае отрицательной обратной связью будет датчик угла поворота вала, который прекращает движение вала при достижении нужного угла.

Для наглядности рассмотрим устройство сервопривода по рисунку:

Как видно, внутри сервопривода расположены следующие составные части:
Электрический мотор.
Редуктор, состоящий из нескольких шестеренок.
Выходной вал, которым привод вращает клапан или другое устройство.
Потенциометр — эта та самая отрицательная обратная связь, с помощью которой осуществляется управление углом поворота вала.
Управляющая электроника, которая расположена на печатной плате.
Провод, по которому подводятся напряжение питания (220 или 24 В) и управляющий сигнал.

Давайте теперь подробно остановимся на управляющем сигнале. Сервопривод управляется импульсным сигналом с изменяемой шириной импульса. Для тех кто не знает о чем идет речь, привожу еще одну картинку:

То есть ширина импульса (по времени) определяет величину угла поворота вала. Настройка таких управляющих сигналов дело нетривиальное и зависит от конкретного привода. Количество управляющих сигналов зависит от того, сколько положений может занимать выходной вал.

Сервопривод может быть двухпозиционным (2 управляющих сигнала), трехпозиционным (3 управляющих сигнала) и так далее.

Клапан трехходовой регулирующий с электроприводом

В качестве электрического привода трехходовых регулирующих кранов с электроприводом выступают различные элементы.

Существует две разновидности:
трехходовые краны для отопления с электроприводом в виде электрического магнита;
трехходовые клапаны с сервоприводом на базе электрического мотора.

Исполнительный механизм получает команду прямиком от температурных датчиков или от управляющего контроллера. Модели трехходовых кранов для отопления с электроприводом наиболее эффективны, так как позволяют обеспечивать максимально точную регулировку тепловых потоков.

Трёхходовой регулирующий клапан — предназначен для смешения или разделения потока теплоносителя, поэтому их ещё называют смесительными и разделительными клапанами. Трёхходовые регулирующие клапаны имеют три патрубка для присоединения к трубопроводу.

Наиболее широкое распространение получили в системах теплоснабжения подключённых от автономных котельных, в которых нет необходимости в ограничении расхода при сохранении коэффициента смешения.

Они устанавливаются для управления теплоотдачей калориферов системы вентиляции, теплообменных аппаратов систем горячего водоснабжения и отопления подключённых по независимой схеме, управления процессом смешения в системах отопления с зависимым подключением в котельной.

Управляют клапаном с помощью электропривода, по сигналу электронного регулятора, либо от центральной системы диспетчеризации. Работа трёхходового клапана основана на создании в циркуляционном кольце контуров с постоянным и переменным гидравлическим режимом, за счёт разделения одного потока или смешения двух потоков теплоносителя.

Вне зависимости от положения штока в трехходовом клапане, циркуляция не прекращается, поэтому такой тип устройства не годится для уменьшения расхода теплоносителя. В этом основное отличие шарового трехходового крана с электроприводом от двухходовых кранов, регуляторов и других устройств.

Данный клапан предназначен для смешивания или разделения, распределения потоков. Разделительный клапан регулирует количество воды, пуская часть жидкости по байпасному пути вместо прямого. Два патрубка устройства служат для выхода, а один – для входа.

Принцип действия трехходового смесительного клапана с термоголовкой основан на подмешивании к горячему теплоносителю более холодного или к холодному более горячего. В результате качественная характеристика, а именно температура теплового потока изменяется, при этом уровень этого изменения зависит от установленной пропорции соединяемых струй.

Два порта для входа и один для выхода могут также выполнять разделительную функцию. Такие клапаны могут использоваться в различных съемах.

Часто актуально использование трехходовых клапанов для твердотопливных котлов, в камере которых выпадает конденсат в начале топки. В таком случае клапан помогает временно отсечь холодную воду, а по короткому контуру пустить часть нагретой жидкости.

Принцип работы и устройство трехходового крана для систем отопления

В основе конструкции трехходового крана лежит обычный Т-образный тройник. Два входящих патрубка (на схеме справа и сверху) служат для подачи холодной и горячей воды. Выходящий патрубок (на схеме слева) отводит смешанный поток. В центральной камере на оси вращается регулирующий сектор, частично перекрывающий входящие патрубки. На рисунке видно, как работает секторный трехходовый кран

Рисунок 2. Принцип работы секторного клапана

Перекрытие может составлять от 0 до 100%. Особенность конструкции в том, что чем больше открывается просвет для одного из входящих патрубков, тем меньше становится просвет для другого. Если сектор стоит в среднем положении, пропускается по 50 % каждого потока. Смещая сектор, например, к верхнему патрубку, можно получать пропорции холодная/горячая:

И так далее до полного перекрытия холодной воды (0/100%), в этом случае в выходной патрубок будет поступать только горячая вода

Управление клапаном может осуществляться вручную и помощью биметаллического термостатического устройства.

Рисунок 3. Схема работы клапана с термостатическим управлением.

Такую функцию можно выполнить и с помощью двух двухходовых кранов и обычного тройника, используемых совместно. Именно так происходит в двухвентильных смесителях. Чтобы обеспечить постоянный напор и точно управлять пропорцией смешения горячего и холодного потока, следует обеспечить открывание двух кранов в противофазе (один открывается- другой пропорционально закрывается), например, насадив их на единую ось.

Трехходовые клапаны разделяются на две большие группы. Они могут быть:

Разделительные. Служат для пропорционального разделения входящего потока на два выходящих.
Смесительные. Предназначены для смешивания двух входящих потоков в один суммирующий

Рисунок 4. Схема работы смесительного и разделительного трехходового клапана

Из схемы видно, что конструкция смесительного и разделительного клапана практически идентична. Различаются они лишь направлениями потоков. При правильном монтаже смесительный клапан буде работать и в качестве разделительного. Нужно только правильно настроить систему управления. В случае ручного управления никаких проблем не будет. Сложнее, но также возможно будет настроить и электронное управление. А вот термостатический модуль управления в случае подключения по разделительной схеме будет распределять потоки в зависимости температуры входящего потока. Это придется учитывать при проектировании системы отопления.

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

Рисунок 5. Варианты использования крана с электроприводом

Кроме секторных трехходовых кранов, выпускаются также и седельные. Принцип действия у них такой же, но имеются конструктивные различия.

Рисунок 6. Седельный, или шаровый тип крана

Смесительный седельный кран имеет двигающийся на штоке шарообразный рабочий орган, он запирает по очереди седла, через которые в камеру и далее в выходной патрубок проходят смешиваемые потоки. Разделительный клапан снабжен двумя рабочими органами, закрепленными на едином штоке и перекрывающие выходные потоки. Чем больше перекрыт один, тем больше открыт другой. Седельные клапаны не могут быть взаимозаменяемыми.

Кроме того, трехходовые устройства подразделяются по способу управления:

Электрические. Сектор поворачивается с помощью электродвигателя с редуктором. Такие устройства подключаются к компьютеризированной системе управления, считывающей показания датчиков температуры и в соответствии со встроенным алгоритмом управляющей потоком.

Рисунок 7. Кран с электроприводом

Ручные. Применяются в простых схемах с постоянной пропорцией распределения или смешения потоков. Угол поворота сектора выставляется вручную поворотом маховика.

Рисунок 8. Ручное управление

Термостатические. Управление осуществляется автономным термостатом. Его устанавливают на определенную температуру при настройке системы, в дальнейшем он самостоятельно поддерживает ее, перепуская часть входящего потока из радиатора по обходному патрубку (байпасу).

Рисунок 9. Трехходовой кран Esbe с термостатическим управлением

При необходимости поворотом маховика можно изменить заданную температуру. Часто устанавливается на входе радиаторов отопления для подстройки комфортной температуры в каждой комнате.

Плюсы и минусы трехходовых кранов

Достоинства	Недостатки
Компактность и эргономика	Ограниченный функционал
Удобное управление. Мягкое плавное движение затвора при переключении режимов
Возможность использования в загрязненной среде. Исключение – трехходовые смесители с керамическим затвором	Не предназначены для регулировки интенсивности потока и установки затвора в промежуточные положения
При установке в отопительном контуре выполняют функцию термостатического прибора, что позволяет оптимизировать энергоэффективность системы
Высокая герметичность затвора
Низкий уровень гидравлического сопротивления	Быстрый износ и частое заклинивание при работе в режиме регулировки
Конструкция «тройника» не допускает скапливания и застоя транспортируемой среды
Простая понятная конструкция и принцип работы
Легкость монтажа	Ограниченный температурный режим: максимум 200 °C
Удобство эксплуатации. Пониженные требования к регулярности проверок на предмет работоспособности
Длительный срок эксплуатации

Как выбрать

Выбор трёхходового крана производится на основе параметров имеющейся отопительной системы, размеров и типов присоединительных устройств трубопроводов, а также других критериев:

Несоответствие любых элементов вызовет либо полную невозможность установки трёхходового крана, либо потребует использования различных переходников, например, чтобы присоединить штуцерный тип к фланцу

Стандартные присоединительные размеры находятся в диапазоне 20–40 мм, но для систем с высоким давлением, предназначенных для обслуживания крупных зданий с большим количеством приборов потребления, используются трёхходовые краны с фланцевыми соединениями.
Важно обеспечить соответствие диаметров труб и крана, иначе давление в системе будет изменено, что повлечёт за собой перемену всех расчётных параметров. Для крупных и разветвлённых систем такое изменение может стать причиной отказов или сбоев, падения температуры теплоносителя и прочих проблем

Необходимо также приобретать краны, рассчитанные на давление, существующее в имеющейся системе.
При покупке надо иметь точное представление, нужен ли сервопривод, пневматический регулятор или настройка режима будет производиться вручную. Это важно, так как замена трёхходового крана во время работы представляет собой непростую задачу, требующую отключения от подачи теплоносителя. В зимнее время это мероприятие может стать причиной размораживания трубопроводов и выхода из строя.
Рекомендуется приобретать трёхходовые краны в латунных или медных корпусах. Они на практике показали своё превосходство перед стальными и чугунными устройствами в плане долговечности и надёжности.
Правильнее всего выбирать продукцию известных фирм. Стоимость таких кранов выше, чем у менее знаменитых или китайских образцов, но качество и соответствие рабочих параметров заявленным паспортным значениям будут гарантированы. Трёхходовые краны приобретаются не каждый день, поэтому можно один раз заплатить побольше.

Достоинства трёхходовых вентилей

Как и любое другое изделие, трёхходовой манометрический кран отличается рядом преимуществ, на которые стоит обратить внимание:

установка такого крана не требует больших усилий;
устройство не нуждается в индивидуальном контроле;
этот элемент коммуникации прост в эксплуатации и обслуживании. В случае необходимости ремонт или замена такого устройства не составит труда;
длительный эксплуатационный срок;
высокие герметизационные показатели, которые достигаются посредством специальных уплотнителей из тефлона;
низкий коэффициент гидравлического сопротивления;
а также такое устройство отличается тем, что в нём нет зон застоя жидкости.

Трёхходовые вентили являются незаменимыми устройствами на производствах различной направленности. Их высокие эксплуатационные показатели позволяют эффективно справляться с возложенными на них задачами.

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:

Смесительный кран (регулировочный). Производит смешивание двух потоков теплоносителя. Подвод осуществляется по двум патрубкам, а выход — по одному. Внутри прибора имеется шток с клапаном.
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

Латунь. Это наиболее популярный сплав металлов, который отличается надежностью и практичностью.
Сталь. Можно встретить гораздо реже. Характеризуется повышенной прочностью, но меньшей, нежели у латуни, долговечностью.
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.

Критерии выбора

Для достижения эффективной работы трехходового изделия, требуется не допустить ошибок при выборе.

Установка

Монтаж трехходового крана аналогичен санмонтажу любой другой арматуры:

Изделие можно устанавливать как в вертикальном положении, так и в горизонтальном, на функционирование сей факт не влияет
На корпусе изделия есть стрелка, обозначающая в каком направлении должно происходить движение жидкости. Это поможет монтировать кран без ошибок.
Устройству регулировки, для обслуживания, необходим беспрепятственный доступ
Если производится монтаж методом сварки, недопустимо попадание мусора внутрь системы
При сварке следует обеспечить крану теплоотвод. Перегрев тройника недопустим
Начало отопительного сезона требует тщательной проверки всех агрегатов системы отопления.

Правильно установленный качественный регулирующий кран, даст возможность контролировать и изменять по желанию температуру в помещении.

Устройство и принцип работы трехходового крана

Конструкция трехходового смесителя включает такие элементы:

Герметичный корпус с тремя Т-образно расположенными патрубками.
Затвор с внутренними Т- или L-образными каналами. Чаще всего затворный механизм имеет форму шара, реже конуса или цилиндра.
Сальник.
Шток, передающий движение на затворный механизм.
Блок управления – ручка (бабочка или рычаг) или привод.

Принцип работы трехходового крана построен на вращении затвора внутри корпуса. Высверленный в затворе L- или Т-образный ход служит для пропуска потоков. Поворачиваясь, затвор либо открывает все отверстия патрубков, либо перекрывает одно из них.

Рассмотрим принцип его работы на примере отопительного контура. Трехпроходной кран устанавливается в контур таким образом, чтобы один его патрубок был подключен к трубопроводу, идущему от котла.

Патрубок, расположенный посередине, через байпасное соединение подключается к «обратке», где теплоноситель имеет уже меньшую температуру. Третий патрубок соединяется с трубопроводом, идущим к радиаторам. На заметку! Схема монтажа указывается производителем в виде маркировки на самом «тройнике».

Положение затвора задается поворотом рукоятки:

В первой позиции смешиваются транспортируемые потоки, одновременно поступающие с подаваемого от теплогенератора контура и с «обратки».
Во втором положении в отопительный контур подается только горячий теплоноситель от котла.
В третьей позиции перекрывается поток горячего теплоносителя, в систему подается только остывшая вода с обратного контура.

Настройка и эксплуатация

Настройка крана сводится к выбору такого положения затвора, при котором теплоноситель имеет заданную температуру. В этом случае руководствуются собственными ощущениями, стремясь обеспечить максимально комфортный микроклимат

Положение затвора при этом может быть любым — от полностью закрытого, до открытого, это неважно. При необходимости производится дополнительная регулировка во время эксплуатации (иногда, при автоматической настройке, она выполняется несколько раз в сутки)

Производить изменения параметров потока вручную надо аккуратно, особенно во время регулировки параметров горячего потока. В это время корпус и затвор сильно нагреваются и приобретают излишнюю чувствительность к механическим воздействиям, и даже хрупкость.

Трёхходовой кран в системе отопления выполняет функции смесителя и регулировщика параметров теплоносителя. Он обеспечивает максимально комфортную температуру в помещениях. Установка нескольких клапанов позволяет отключить обогрев неиспользуемых участков для экономии или настроить в разных комнатах собственные температурные режимы. Правильная и устойчивая работа устройства зависит от точности выбора, установки и настройки режима, который изменяется по необходимости или желанию жильцов дома.

Принцип работы трехходового крана и его конструкция