Принцип функционирования пневматического привода основывается на создании давления воздуха, которое затем передается к затвору через специальную систему клапанов. Изменяя давление воздуха, можно перемещать затвор и регулировать тем самым поток рабочей среды в системе.
Трехходовой клапан: принципы работы, конструктивные особенности и типы приводного механизма
В системах обвязки трехходовой клапан играет ключевую роль, обеспечивая регулирование температуры в отопительных системах. Он позволяет смешивать или разделять потоки горячей и холодной воды, что гарантирует комфортные температурные условия в помещениях. Особенно эффективен трехходовой клапан в системах отопления, где используются автоматические котлы или термостаты, поскольку они могут контролировать и регулировать температуру, обеспечивая оптимальные условия для пользователей.
Немного истории.
Трехходовой клапан был разработан в начале 20 века шведским инженером Густавом Лавалем. Первоначально его проектировка была предназначена для системы центрального отопления и охлаждения с целью оптимизации регулирования температуры воды, которая поступает в радиаторы. Лаваль заметил, что традиционная схема отопления с двумя трубами — одна для горячей воды и другая для холодной — не может обеспечить стабильную температуру в помещениях из-за колебаний внешних температур, что, в свою очередь, влияет на степень нагрева в трубах.
Для решения данной проблемы Лаваль предложил использовать трехходовой клапан, который способен смешивать горячую и холодную воду в нужных пропорциях. Это обеспечивало поддержание стабильной температуры на выходе и послужило толчком для развития современных систем автоматического регулирования отопления и охлаждения.
Что такое трехходовой клапан
Трехходовой клапан представляет собой разновидность регулирующей арматуры, которая имеет три отверстия или канала, через которые может проходить или блокироваться поток вещества, будь то жидкость или газ.
Принцип действия трехходового клапана заключается в изменении пропорции смешивания двух потоков рабочей среды, что, в свою очередь, позволяет поддерживать заданные температура или давление в системе. Трехходовые клапаны могут быть как ручными, так и автоматическими, в зависимости от конкретных требований системы и нужд управления.
Основные особенности трехходовых клапанов:
- Конструкция: состоит из трех основных элементов — двух входных отверстий и одного выходного. Это конструктивное решение позволяет выполнять функции смешения или разделения потоков жидкостей или газов;
- Материалы: может быть изготовлен из различных материалов, таких как латунь, нержавеющая сталь, чугун и другие. Выбор конкретного материала зависит от условий эксплуатации, однако на практике чаще всего используются модели из латуни и стали за их долговечность;
- Типы приводов: трехходовые клапаны предлагают различные типы приводов, включая ручные, пневматические, гидравлические и электрические. Выбор типа привода ориентирован на требуемый уровень автоматизации системы управления.
Трехходовой клапан и его применение
В современных системах отопления трехходовые клапаны используются весьма часто, поскольку они обеспечивают качественное регулирование теплоносителя, опираясь на температурные параметры, а не на объёмный расход. Поставка оптимально подогретой воды в радиаторы является наиболее эффективным способом экономии энергоносителей. Кроме того, термостатические краны обладают и другими полезными функциями, которые будут описаны дальше в этой статье.
Прежде чем подробно рассмотреть работу трехходового клапана и его конструкцию, необходимо ознакомиться с его различными типами и назначением.
Разновидности и назначение термостатических трехходовых клапанов
Первоначально следует отметить, что термостатические трехходовые клапаны делятся на несколько типов в зависимости от принципа действия:
Названия типов устройств в большинстве случаев указывают на их основное назначение. Первые смешивают два потока теплоносителя различной температуры, вторые — разделяют потоки, а третьи выполняют функции переключения воды по разным направлениям. Распознать каждую разновидность можно по различиям в конструкции; обычно на корпусах изображены схемы работы. Например, так выглядит трехходовой смесительный клапан, предназначенный для отопления:
Подобные схемы также присутствуют и на разделительных элементах. Переключающие краны могут не иметь изображений схемы, однако они обладают заметными внешними отличиями по форме.
Разделительный (слева) и переключающий (справа) клапаны
Смешивая или разделяя потоки, мы можем достичь оптимальной температуры теплоносителя, что успешно применяется в различных контурах системы отопления. Переключение потоков, тем не менее, является актуальным для газовых двухконтурных котлов, где требуется поочередная подача нагретой воды в разные теплообменники.
Устройство и принцип работы трехходовых клапанов
Чтобы разобраться в устройстве и принципе работы термосмесительного трехходового клапана наиболее распространенного седельного типа, стоит изучить детальную схему, представленную ниже. Внутри латунного корпуса с тремя патрубками методом литья создаются три камеры. Проходы между ними перекрываются тарельчатыми клапанами, которые закреплены на одной оси — штоке, выходящем из корпуса с четвертой стороны.
Принцип работы заключается в следующем: при нажатии на шток открывается проход для одного потока и постепенно закрывается для другого, что приводит к образованию в камере смешивания клапана воды необходимой температуры. Она покидает латунный корпус через третий патрубок. Принципы регулировки силы нажатия на шток осуществляются благодаря термоголовке с выносным датчиком температуры, который установлен согласно общей схеме.
Давайте разберем процесс более подробно. Например, если на входе поступает недостаточно прогретый теплоноситель со стороны горячей воды, механизм пропустит его дальше, а третий патрубок остается закрытым. В то же время выносной датчик, содержащий термочувствительную жидкость, связан с резервуаром (сильфоном) внутри термоголовки с помощью капиллярной трубки.
По мере нагрева датчика термочувствительная жидкость расширяется, увеличивается объем в трубке и сильфоне, что, в свою очередь, приводит к нажатия на шток трехходового клапана. Момент нажатия можно регулировать, откручивая или закручивая элемент на шкале термостатической головки, настроенной на нужную температуру. После достижения этой температуры к потоку горячей воды добавляется холодная из третьего патрубка, что позволяет поддерживать стабильную температуру на выходе из термоклапана, даже при продолжении нагрева на входе.
Разновидности по принципу действия
В зависимости от механизма работы трехходовые клапаны подразделяются на три основные категории:
- Разделительные;
- Смесительные;
- Переключающие.
Устройства первого типа делят один поток на два направления, что необходимо для количественной регулировки теплоносителя в системе. Смесительный клапан, наоборот, объединяет два направления с разными температурами в один поток. Он имеет два входа и один выход и позволяет повысить эффективность терморегуляции, что особенно важно, например, для предотвращения перегрева в системах теплых полов.
Механизмы третьего типа выполняют совершенно иную функцию — они просто перенаправляют потоки, не допуская их смешивания. Для этого в устройстве имеется специальный модуль. Установка такого клапана особенно важна в двухконтурной системе отопления, что позволяет эффективно перенаправлять тепловую энергию от котла к бойлеру и обратно.
Полезно знать! Трехходовой клапан, работающий в связке с терморегулятором, позволяет оптимально распределять тепло между радиаторами в автономной системе отопления. Степень подачи будет определяться уровнем нагрева радиаторов, который, в свою очередь, регулируется в зависимости от актуальной температуры воздуха в помещениях.
Работа в системе отопления
В современных отопительных системах чаще всего используются трехходовые клапаны двух типов:
Давайте подробнее рассмотрим, как именно они функционируют.
Смесительный
Устройство смесительного клапана имеет три патрубка и шток. Два патрубка располагаются посередине, а один снизу. Все три соединены общей полостью, и сверху установлены термоэлементы для регулировки температуры теплоносителя.
Терморегулирующий блок соединен с двумя круглыми клапанами, установленными на штоке. Площадь их сечения позволяет полностью перекрывать проем патрубков. Термостатический смесительный клапан работает следующим образом:
- Когда термоголовка создает давление, шток с клапанами опускается;
- Чем выше температура, тем ниже опускается шток;
- По этой причине, подача из нижнего патрубка (холодного потока) возрастает, в то время как из левого (горячего потока) снижается;
- При естественном охлаждении теплоносителя, термодатчик заставляет шток двигаться обратно.
- В результате клапаны начинают действовать противоположно — поток холодного теплоносителя уменьшается, а горячего увеличивается.
Механизм автоматического терморегулирования основывается на термоголовке, содержащей датчик и емкость с поршнем, заполненным термоактивной жидкостью. При нагреве эта жидкость расширяется, оказывая давление на поршень, который, в свою очередь, передает давление на шток. В результате механическая энергия передается последовательно и вызывает перемещение клапанов на заданную величину для открытия или закрытия соответствующих потоков теплоносителя.
Тем самым терморегуляция происходит строго в соответствии с установленными и заданными пользователем параметрами температуры. Таким образом, уровень нагрева теплоносителя на входе в трехходовой клапан остается стабильным, а на выходе, после смешивания с холодным потоком, будет ниже.
Разделительный
Если трехходовой смесительный клапан перемешивает холодный и горячий потоки, то разделительный клапан, напротив, разбивает один нагретый поток на два направления. В корпусе подобным образом размещены три патрубка. Однако только один из них служит входом, а два — выходами. Важно отметить, что они не равнозначны и позволяют разбить теплоноситель на два направления:
Шток клапана сконструирован так, что при воздействии термоголовки постоянный поток не перекрывается. В то время как второй поток подлежит изменениям. Это позволяет поддерживать постоянное качество первого потока, в то время как второй поток можно регулировать по количественному параметру теплоносителя.
Современные производители предлагают модели с регулируемой длиной штока, что дает возможность заранее установить объем для постоянного потока. Переменный поток может, в некоторых случаях, полностью перекрываться. Это позволяет гарантировать точный контроль за давлением и расходом теплоносителя в системе отопления.
Как подключить трехходовой вентиль
- Важно выполнять все операции аккуратно, чтобы не повредить систему;
- В случае необходимоть сварки, следует избегать перегрева механизма;
- Чтобы избежать засорения клапана, рекомендуется установить фильтр перед местом подключения;
- Клапан следует устанавливать в местах, где к нему будет удобно добираться для дальнейшего обслуживания.
Если вам нужна установка системы отопления, вы можете воспользоваться услугами нашей компании. Для получения подробной информации и консультации обращайтесь в раздел услуги.
Цена и правила эксплуатации
На стоимость механизма влияют материалы изготовления, технические характеристики и производитель. Российские модели для твердотопливных котлов стоят в среднем около 700 рублей, тогда как импортные образцы — примерно 1100 рублей. Изделия из меди или бронзы могут стоить более 2000 рублей, и цена часто определяется диаметром клапана.
- Регулярная проверка работоспособности системы и ее отдельных компонентов;
- Эксплуатация трехходового клапана должна соответствовать инструкции, прилагаемой к устройству;
- Технические параметры устройства должны корректно соотноситься с системой и оборудованием, в которые они внедряются;
- Для соблюдения норм безопасности необходимо наличие аварийного вентиля для экстренного сброса давления;
- Если отопительная схема устраивается на обратке, в аварийной обстановке имеются значительные риски серьезных последствий, включая взрыв твердотопливного котла и повреждение трубопровода, так как система защиты может не сработать;
- Система безопасности должна быть установлена у котла на трубе для горячей воды, рекомендуется дополнительно установить запорную арматуру, такую как шаровой кран, что позволяет повысить безопасность эксплуатации.
Для чего нужен трёхходовой клапан в газовом котле
Трехходовой клапан устанавливается с целью предотвращения поступления холодного теплоносителя в котел, что исключает образование конденсата на внутренних стенках топки. Он также помогает регулировать температуру теплоносителя. Такое регулирование необходимо из-за сложности системы отопления и разнообразия требований по температуре для различных контуров системы.
Использование трехходового клапана позволяет полностью контролировать нагрев теплоносителя, что особенно важно для контуров с теплыми полами, где оптимальная температура не должна превышать 50 °C.
Подбор схемы подключения трехходового клапана осуществляется с учетом особенностей отопительной системы. Монтаж смесительных и разделительных кранов выполняется так, чтобы они находились на участке от источника тепла до трубы подачи, в том месте, где происходит соединение арматуры с байпасом. Такой подход позволяет обеспечить регуляцию циркуляции теплоносителя по малому кругу либо дополнительно смешивать его с охлажденной водой. В некоторых случаях клапан, предназначенный для разделения потоков, устанавливается на трубу обратки, в месте соединения с байпасом. Установка трехходового клапана в указанных ситуациях осуществляется совместно с циркуляционным насосом.
Виды трёхходового клапана
Существует два основных вида трехходовых клапанов — термостатические и термосмесительные.
Термостатический клапан представляет собой модель, которая функционирует в автоматическом режиме, управляемая насосом. Он контролирует поддержание необходимого уровня температуры без вмешательства человека. Наиболее современные варианты могут быть дополнительно оснащены системой безопасности, которая позволяет перекрыть поток теплоносителя определенной температуры, если вдруг прекратится циркуляция в какой-либо из входящих труб. Это предотвращает риск закипания в радиаторах.
Термосмесительный трехходовой клапан, в свою очередь, представляет собой распределительную арматуру, обладающую функцией автоматического и ручного управления. Главная разница заключается в необходимости регулярного контроля состояния подобной системы отопления, что позволяет избежать перегрева.
Все клапаны этого типа классифицируются на две большие группы: смесительные и распределительные. Первые обладают высокой эффективностью в низкотемпературных системах отопления, обеспечивая точность до одной десятой градуса. Смешение потоков теплоносителя зависит от заданного сечения оборудования.
Распределительные клапаны нацелены на перераспределение газов и жидкостей в нескольких направлениях одновременно. Это позволяет эффективно регулировать теплоотдачу в системе отопления для радиаторов, а также в приложениях, таких как водоснабжение и теплые полы.
Также трёхходовые клапаны могут быть вручную или электрически управляемыми. Вручную управляемые клапаны обычно весьма распространены, они внешне напоминают традиционные шаровые краны, но с установленными тремя выходными патрубками для подключения к соответствующим магистралям.
Электрические трехходовые клапаны обладают полностью автоматизированным управлением и чаще всего используются в частных домах. Они равномерно распределяют тепло, а продуманная система управления позволяет точно регулировать микроклимат в каждом отдельном помещении.
