Трехходовой клапан — это устройство, предназначенное для управления потоками жидкостей или газов в системах отопления, водоснабжения и других технологических процессах. Он позволяет переключать поток между тремя различными направлениями, обеспечивая эффективное распределение ресурсов и регулировку температуры.
Использование трехходового клапана позволяет оптимизировать работу системы, улучшать ее устойчивость и экономить энергию. Он часто применяется в системах с подогревом, где необходимо контролировать температуру теплоносителя и обеспечивать его подачу в нужное место.
Трехходовой клапан – принцип работы
Для управления потоками, которые транспортируются по технологическим трубопроводам, применяются трехходовые клапаны. Они относятся к регулирующей трубопроводной арматуре и служат для изменения параметров среды.
Область использования
Промышленные трехходовые клапаны устанавливаются в системах автоматического типа и востребованы:
- в трубопроводах предприятий химической, пищевой, нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслей;
- в сетях приточной вентиляции и при сооружении магистралей горячего водоснабжения и отопления;
- в газовых хозяйствах.
Перечень сред, для управления которыми применяется клапан, включает продукты из нефти и углеводороды в жидком виде, пар и воду, аммиак и воздух, нефть и масляные фракции. Условия эксплуатации определяет климатическое исполнение трехходового клапана, а сферу применения — нюансы конструкции и принцип действия.
Совет! Обратите внимание! Температура окружающей среды, при которой устройства выполняют свои функции, может варьироваться от -25 (35) °C до +50 °C. Нижний предел зависит от вида исполнительного механизма.
Особенности конструкции
В отличие от двухходовых устройств конструкция трехходового клапана отличается наличием трех патрубков. Перечень основных деталей клапана включает:
- прочный и надежный корпус;
- крышку, которая фиксируется с помощью фланцев и крепежа;
- узел, предназначенный для регулирования, и состоящий из плунжера и двух седел;
- мембранный/электрический исполнительный механизм;
- шток, обеспечивающий соединение исполнительного механизма и узла для регулировки потоков.
Рабочий узел изготавливают из стали разных марок, а крышку и корпус — из углеродистой, легированной и нержавеющей стали. Герметичность соединений по отношению к окружающей среде достигается благодаря прокладкам и сальниковому уплотнению.
Трехходовые клапаны с фланцевым соединением отличаются следующими преимуществами:
- Высокими показателями герметичности. Чтобы исключить протечки в местах крепления с трубопроводом, используют прокладки из синтетической резины, фторопласта и других материалов.
- Простотой установки. Благодаря конструкции крепежных элементов при монтаже клапанов для регулировки перемещаемой среды не требуется сложного технологического оборудования.
Повышенный расход металла, который наблюдается при изготовлении фланцевых клапанов и способствует увеличению стоимости, компенсируется за счет продолжительного срока службы и ремонтопригодности. Наличие фланцев предусматривает многократный демонтаж и установку при проведении ремонтных и профилактических работ. Для поддержания герметичности соединений следует обеспечить своевременное подтягивание стыков устройств, используемых для регулировки потоков.
Виды и принцип действия
Нюансы функционирования трехходовых клапанов зависят от их назначения. Они устанавливаются в технологических трубопроводах и служат в качестве разделителя или смесителя (перепутали местами) потоков транспортируемой среды.
В первом случае устройства для регулировки имеют один входной и два выходных патрубка. Управление трехходовым разделительным клапаном осуществляется с помощью исполнительного механизма, который развивает определенное усилие и передает его на плунжер. Тот приходит в движение и перемещается вверх и вниз, обеспечивая открытие или закрытие проходных отверстий седел и осуществляя регулировку расхода транспортируемой среды.
Смесительный трехходовой клапан также управляется с применением исполнительного механизма, но имеет два входных патрубка и один выходной. При передаче усилия плунжер начинает двигаться вверх и вниз и способствует открытию или закрытию проходных отверстий седел, что позволяет регулировать расход перемещаемой по трубопроводам среды.
В этом заключается существенное различие трехходовых моделей от двухходовых клапанов. Они имеют два патрубка и обеспечивают регулировку потоков, изменяя расход перемещаемой среды через проходное сечение.
По своей конструкции смесительный и разделительный клапаны несколько схожи, так как состоят из корпуса, привода, рабочего узла, крепежных деталей и уплотнений. Основное различие заключается в строении элемента, предназначенного для регулировки потоков транспортируемых сред.
Обратите внимание! Трехходовой клапан нельзя применять в качестве запорной арматуры, поскольку он не обеспечивает полное перекрытие подачи транспортируемой среды. Закрытым может оставаться лишь один из патрубков, а два остальные всегда открыты.
Варианты исполнительных механизмов
Трехходовой клапан с МИМ
Трехходовой клапан с ЭИМ
Исполнительные механизмы представляют собой устройства, с помощью которых приводятся в движение рабочие органы разделительных и смесительных трехходовых клапанов. Обычно они состоят из элемента для регулировки, привода и прибора, который обеспечивает управление.
Различают следующие виды исполнительных механизмов:
- Электрический (ЭИМ).
- Мембранный (МИМ). Он относится к пневматическим устройствам, которые обеспечивают преобразование сигнала в механическое движение за счет давления сжатого воздуха.
Смесительный трехходовой клапан с электроприводом, как и разделительный клапан, отличается простотой монтажа и может взаимодействовать с различными измерительными приборами. Они обеспечивают оперативную передачу сигнала от управляющего устройства, в том числе и на удаленном расстоянии. Модели с электроприводом почти бесшумны во время работы, экологически безопасны, могут управляться дистанционно и имеют высокую точность настроек.
Среди недостатков такого оборудования можно выделить возможность отключение двигателя в случае повреждения электрической сети и повышенную чувствительность к влажности окружающего воздуха. Кроме того, тип электрического привода должен соответствовать условиям эксплуатации. К примеру, для устройств, с помощью которых можно разделить или смешать потоки транспортируемых взрывопожароопасных сред, понадобится взрывозащищенный электрический исполнительный механизм.
Для пневматического привода характерны следующие преимущества:
- простота функционирования;
- возможность использования в районах с экстремальной температурой;
- применение в трубопроводах, по которым перемещаются взрывопожароопасные среды;
- малый вес.
К недостаткам МИМ, которые используются для функционирования трехходовых клапанов, относятся вероятность появления конденсата и сравнительно низкий КПД. Они обеспечивают недостаточную точность и плавность хода без применения специальных дополнительных устройств.
Обратите внимание! На случай аварийной ситуации конструкция устройств, укомплектованных МИМ или ЭИМ, предусматривает ручное управление.
Нюансы монтажа и обслуживания
Перед установкой клапанов в технологическом трубопроводе необходимо визуально осмотреть все детали и исключить наличие внешних механических повреждений. Нужно проверить состояние соединения устройства с ЭИМ или МИМ, а также плавность и легкость хода штока. Оборудование, с помощью которого можно разделить или смешать потоки транспортируемой среды, следует очистить от консервационной смазки и промыть растворителем.
Монтаж клапана осуществляется горизонтально, располагая его исполнительным механизмом вверх. Если устройство размещается под наклоном, то под ЭИМ или МИМ понадобится установить опоры. Монтаж ниже линии горизонта запрещается.
При установке клапанов в технологических трубопроводах нужно Выполнять следующие правила:
- Располагать устройство таким образом, чтобы стрелка на корпусе совпадала по направлению с движением транспортируемой среды.
- Обеспечить защиту изделий с ЭИМ от атмосферных осадков, если установка предполагается на открытом воздухе.
- Использовать фильтр при наличии в перемещаемой среде примесей, размер которых более 70 мкм.
- Устанавливать запорную арматуру, чтобы обеспечить возможность демонтажа разделяющих или смешивающих клапанов.
- Избегать воздействия вибрации и других нагрузок от трубопровода, для чего предусматривают опоры или компенсаторы.
Место установки оборудования должно быть доступным, чтобы создать необходимые условия для профилактического осмотра и проведения ремонтных работ.
Помимо соблюдения технологии монтажа для продолжительного функционирования клапанов важно своевременное и технически грамотное обслуживание. Его проведение осуществляется при отсутствии давления в трубопроводе и предусматривает каждые 6 месяцев проверку:
- общего состояния;
- герметичность сальникового уплотнения;
- крепежных соединений.
При этом запрещается использование уплотнений меньшего или большего сечения при замене расходных материалов. Также не допускается разборка клапана при наличии в нем остатков среды, подтяжка фланцевых соединений и применение устройства в качестве опоры для трубопровода. Органы управления оборудования должны быть защищены от самопроизвольного включения и иметь конечные выключатели для сигнализации.
Обратите внимание! Монтажные работы должны проводиться с соблюдением требований безопасности, а при использовании ЭИМ нужно обеспечить возможность подключения заземления.
Особенности выбора
При выборе трехходового клапана для установки в технологическом трубопроводе, необходимо сначала определиться с его назначением. Это обусловлено тем, что устройства для смешивания или разделения потоков среды отличаются принципом действия и особенностями конструкции. Нужно обращать внимание на следующие параметры:
- условный проход;
- пропускную способность;
- вид и характеристики исполнительного механизма;
- рабочие и максимально допустимые показатели температуры и давления.
Основные характеристики клапанов указываются в сопроводительной документации и на корпусе изделий. Маркировка осуществляется согласно требованиям ГОСТ 4666-2015 и предусматривает следующие виды:
- Литым способом на лицевой стороне корпуса с указанием материала, условного диаметра и давления. На обратной стороне должен находиться товарный знак изготовителя.
- На прикрепленной к поверхности корпуса табличке указывают схему, по которой происходит подача транспортируемой среды.
- В табличке, зафиксированной на крышке, должна быть отражена следующая информация — наименование производителя, маркировка согласно таблице фигур и заводской номер. Кроме того, указывают условное давление и диаметр, дату изготовления и знак обращения на рынке стран, входящих в Таможенный союз.
Наружные поверхности клапанов окрашивают в цвет, который выбирают в соответствии с ГОСТ или с учетом пожеланий оптовых покупателей. Каждому виду материала обычно соответствует свой цвет.
Обратите внимание! Разъемные соединения новых устройств должны иметь гарантийные пломбы. Места их размещения указываются в сборочных чертежах и отмечаются пятнами эмали красного цвета.
Источник3: tkr-teplo.ru
Трехходовой клапан: принцип работы, конструктивные особенности и типы приводного механизма
В обвязке трехходовой клапан используется для регулирования температуры в системе отопления. Он позволяет смешивать или разделять потоки горячей и холодной воды для обеспечения комфортной температуры в помещении. Трехходовой клапан особенно полезен в системах отопления с автоматическими котлами или термостатами, которые контролируют температуру и регулируют работу устройства для достижения оптимальных условий.
Немного истории.
Трехходовой клапан был создан в начале 20 века шведским инженером Густавом Лавалем. Он был разработан для использования в системе центрального отопления и охлаждения и предназначался для регулирования температуры воды, поступающей в радиаторы. Лаваль заметил, что обычная система отопления с двумя трубами, по одной из которых подается горячая вода, а по другой — охлажденная, не может обеспечить стабильную температуру в помещениях.
Это связано с тем, что при изменении температуры окружающей среды уровень тепла в одной из труб также изменяется, что приводит к колебаниям температуры в помещениях.
Чтобы решить эту проблему, Лаваль предложил использовать трехходовой клапан, который позволяет смешивать горячую и охлажденную воду в определенных пропорциях, чтобы поддерживать стабильную температуру на выходе. Этот клапан стал первым в своем роде и положил начало развитию современных систем отопления и охлаждения с автоматическим регулированием.
Что такое трехходовой клапан
Трехходовой клапан — это вид регулирующей арматуры, который имеет три отверстия или канала, через которые может проходить или блокироваться поток жидкости или газа.
Принцип работы трехходового клапана заключается в изменении пропорции смешивания двух потоков рабочей среды. Это позволяет поддерживать требуемую температуру или давление в системе. Трехходовые клапаны могут быть ручными или автоматическими — в зависимости от конкретной системы и требований к управлению.
Основные особенности трехходовых клапанов:
- конструкция: состоит из трех основных элементов: двух входных отверстий и одного выходного; это позволяет ему выполнять функцию смешения или разделения потоков;
- может быть изготовлен из различных материалов, таких как латунь, нержавеющая сталь, чугун и другие; выбор материала зависит от условий эксплуатации и требований к клапану, но практика показывает, что самые долговечные — из латуни и стали;
- трехходовые клапаны имеют различные типы приводов, включая ручные, пневматические, гидравлические и электрические; тип привода выбирается исходя из требуемого уровня автоматизации управления системой.
Разделительный тип трехходового клапана
Используется для разделения потока теплоносителя между двумя контурами системы отопления. Этот тип клапана позволяет регулировать количество тепла, поступающего в каждый из них, что обеспечивает более точную настройку температуры в помещениях.
Разделительные трехходовые клапаны обычно используются в системах теплого водяного пола, где необходимо контролировать температуру в каждом помещении отдельно. Они также могут использоваться в системах радиаторного отопления для регулировки температуры в разных комнатах.
Принцип работы разделительного трехходового клапана заключается в том, что он имеет три входа: два для подключения контуров и один для подключения источника тепла (например, котла). Внутри клапана находится механизм, который позволяет регулировать количество теплоносителя, поступающего из котла в каждый из контуров.
Смесительный тип трехходового клапана
Используется для смешивания двух потоков теплоносителя с разной температурой. Этот тип клапана позволяет создать поток с требуемой температурой, что необходимо для систем отопления и горячего водоснабжения.
Смесительные трехходовые клапаны имеют два входа для подключения двух трубопроводов с теплоносителем и один выход для подключения потребителя. Внутри клапана находится смешивающий элемент, который регулирует количество теплоносителя из каждого трубопровода, поступающего в выходной патрубок.
Смесительные трехходовые клапаны часто используются в системах отопления для регулировки температуры теплоносителя, подаваемого в радиаторы. Они также могут применяться в системах горячего водоснабжения для поддержания постоянной температуры воды на выходе из крана.
При использовании смесительных трехходовых клапанов необходимо учитывать возможность возникновения шума и вибраций, особенно при работе с высокотемпературными системами. Поэтому при выборе клапана следует обращать внимание на его характеристики и рекомендации производителя.
Трехходовой клапан и регулятор температуры можно купить по отдельности. Но наличие конструкции с терморегулятором — наиболее рациональное решение для автономной отопительной системы
Трехходовые клапана различаются между собой по конструктивных особенностям.
Трехходовой седельный клапан
Его конструктивное исполнение включает следующие элементы:
- Корпус: как правило, изготавливается из чугуна, стали или латуни; может быть монолитным или сборным, в зависимости от производителя и модели.
- Седло: располагается внутри корпуса и служит для герметичного перекрытия потока рабочей среды; обычно выполняется из износостойких материалов, таких как нержавеющая сталь, латунь или фторопласт;
- Шпиндель: представляет собой стержень, который проходит через корпус и седло крана; служит для передачи усилия от привода к седлу, обеспечивая тем самым открытие или закрытие крана;
- Привод: может быть ручным (маховик), электрическим, пневматическим или гидравлическим; выбор привода зависит от условий эксплуатации и требований к управлению краном;
- Уплотнительные элементы: обеспечивают герметичность соединений между деталями крана; обычно используются резиновые, фторопластовые или паронитовые уплотнители.
Принцип действия трехходового седельного клапана
Основан на изменении проходного сечения внутри корпуса, что позволяет регулировать расход рабочей среды в трубопроводе. Когда шпиндель вращается, он перемещает седло, изменяя тем самым степень открытия или закрытия проходного отверстия. Это позволяет управлять потоком рабочей среды, смешивать или разделять потоки, а также обеспечивать требуемый режим работы системы.
Основным компонентом поворотной конструкции седельного клапана является вращающийся сектор. При движении штока он действует на шаровую заслонку, которая может частично или полностью перекрывать поток теплоносителя. Такой механизм регулировки чаще всего называют "шарик-гнездо".
Данные клапаны — износостойкие и способны работать в условиях больших перепадов температур. В небольших загородных домах, где расход воды не слишком большой, такие клапаны могут использоваться и как смесители.
Трехходовой разделительный клапан
Состоит из следующих конструктивных элементов:
- Корпус клапана: обычно изготавливается из латуни, нержавеющей стали или чугуна, служит для соединения всех элементов клапана в единую конструкцию;
- Три патрубка — два из которых являются входными, а один выходным. Патрубки могут иметь различные диаметры и типы соединений (резьбовые, фланцевые и т.д.), в зависимости от модели клапана;
- Затвор клапана: представляет собой подвижный элемент, который регулирует поток рабочей среды между входными и выходным патрубками; может быть выполнен из различных материалов, например, латуни, нержавеющей стали, тефлона и т.д.;
- Привод клапана: может быть ручным, пневматическим, гидравлическим или электрическим. Предназначен для управления положением затвора и, соответственно, регулированием потока рабочей среды;
- Уплотнения: обеспечивают герметичность соединения затвора с корпусом клапана и предотвращают утечку рабочей среды.
Принцип действия разделительного трехходового клапана
- Рабочая среда поступает в клапан через один из входных патрубков.
- Затвор перемещается в заданное положение, регулируя тем самым соотношение расходов между входным патрубком и каждым из выходных.
- Поток рабочей среды, выходящий из клапана, распределяется между двумя выходными патрубками в соответствии с установленным соотношением расходов.
- Привод клапана (ручной, пневматический, гидравлический или электрический) управляет положением затвора, обеспечивая требуемое соотношение расходов на выходных патрубках.
Оптимальное значение давления в отопительной системе для стабильной работы клапана составляет 10 кг/см². Превышение этого значения может вызвать проблемы.
Существуют также ограничения по температурным показателям: 95°C для котлов и 110°C для солнечных батарей. Допустимый диапазон регулировки температуры теплоносителя для различных моделей составляет от 20°C до 60°C. Производительность колеблется в пределах 1,6–2,5 м3/ч.
Типы приводного механизма трехходового клапана
Гидравлический тип приводного механизма используется в трехходовых клапанах, предназначенных для работы в системах с высокими температурами и давлением.
Принцип работы гидравлического привода заключается в том, что насос создает давление рабочей жидкости, которое передается на затвор клапана через систему клапанов. При изменении давления рабочей жидкости затвор перемещается, регулируя ее поток в системе.
Электромеханический тип приводного механизма применяется в трехходовых клапанах для автоматизации управления потоком рабочей жидкости.
Принцип действия электромеханического привода основан на преобразовании электрического сигнала в механическое перемещение затвора. Сигнал подается на электродвигатель, который через передаточный механизм приводит в движение затвор клапана. Таким образом, поток рабочей жидкости регулируется автоматически в зависимости от заданного режима работы системы.
Пневматический тип приводного механизма используется в трехходовых клапанах в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую скорость срабатывания или требуется дистанционное управление.
Принцип работы пневматического привода основан на создании давления воздуха, которое передается на затвор через систему клапанов. Изменение давления воздуха приводит к перемещению затвора и, следовательно, регулированию потока рабочей среды в системе.
Ручной тип приводного механизма является наиболее простым и надежным вариантом привода трехходового клапана, который не требует наличия дополнительных источников энергии
Ручной привод прост в эксплуатации и не требует специального обслуживания. Однако его использование может быть затруднено в случае, если клапан установлен в труднодоступном месте или на большой высоте. В таких случаях рекомендуется использовать другие типы приводов, например, электрические, пневматические или гидравлические.
При выборе типа приводного механизма для трехходового клапана следует учитывать следующие факторы:
- рабочая среда: тип, температура, давление и коррозионная активность;
- требуемая степень автоматизации: ручная, полуавтоматическая или автоматическая;
- место установки: доступное пространство, возможность обслуживания и ремонта;
- требования к скорости срабатывания и точности регулирования;
- наличие и доступность источников энергии (электричество, сжатый воздух, гидравлическая система);
- бюджет и сроки реализации проекта.
Самые лучшие трехходовые клапаны обычно изготавливаются из нержавеющей стали или латуни. Эти материалы обладают высокой устойчивостью к коррозии, прочностью и долговечностью. Также для изготовления трехходовых клапанов могут использоваться другие металлы и сплавы, такие как бронза, силумин или даже пластик (но для определенных типов клапанов). Выбор материала зависит от условий эксплуатации, типа рабочей среды и требуемых характеристик.
Источник4: tkr-teplo.ru