Четырехходовой кран с электроприводом. Как работает четырехходовой клапан

В сложных системах отопления (пола с подогревом), системах холодного и горячего водоснабжения – это регулирование потоков горячей и холодной воды, при помощи различного типа приводов, для достижения заданной пользователем температуры.

Современный кран с электроприводом (12 вольт), сервоприводом или пневмоприводом является качественной заменой обычным . Каждый из них имеет свои особенности строения и функционирования, установить которые можно и своими руками, проконсультировавшись у специалиста.

Cодержание статьи

Общие сведения

Трехходовые клапаны делятся на два основных типа: смесительный и распределительный (разделительный). предназначен для качественной регулировки в отопительных системах за счет смешивания двух потоков воды различной температуры.

Для производственных или централизованных мощностей лучше всего подходит чугунный или стальной пневмопривод – клапаны с пневмоприводом обладают большой мощностью и выносливостью. имеет наивысшую пропускную способность.

За счет равномерного вращения шарового элемента, достигается идеальное смешивание потоков (а в итоге необходимая пользователю температура). Шаровые детали всегда равномернее распределяют силы потоков (во избежание перегрузок системы водоснабжения). Также происходит профилактика солевых отложений на стенках клапана и возникновение конденсата.

Укомплектованный трехходовой шаровой клапан уже готов к установке. Если же вы покупаете клапан и шаровый сервопривод отдельно, тщательно ознакомьтесь с продуктом. имеет паспорт с указанием характеристик и результатами тестирования.

Сделать заказ

Помимо проходных (двухходовых) шаровых кранов разработаны и производятся трехходовые и четырехходовые шаровые краны. Наиболее распространены трехходовые краны.

Многоходовые шаровые краны применяются для смешения или разделения потоков рабочей среды, их перенаправления по различным трубопроводам. Функционирование трехходового крана определяется формой проходного отверстия в шаровой пробке и расположением патрубков и характеризуется таким понятием как схема работы крана (см. рисунок).

Трехходовые шаровые краны

Трехходовые краны имеют три патрубка. В зависимости от конструкции крана оси патрубков могут располагаться в одной плоскости, либо средний патрубок располагается снизу (трехходовой шаровой кран с нижним расположением патрубка).

Четырехходовые шаровые краны

Возможны конфигурации с углом поворота шара 90° либо 180°. По желанию клиента возможно изготовление кранов практически с любым направлением потока.

Трехходовые и четырехходовые шаровые краны изготавливаются из различных материалов (углеродистая и нержавеющая сталь, латунь, чугун, титан) с любым типом присоединения, DN 6-300мм PN 1-200 кгс/см 2 .

Широкое применение многоходовые шаровые краны находят на предприятиях химии и нефтехимии, а также пищевой промышленности.

Управляются трехходовые и четырехходовые краны как вручную (рукоятка, редуктор), так и при помощи электро- и пневмопривода.

Тот, кто хоть раз пытался изучить различные схемы отопительных систем, наверняка сталкивался с такими, где подающий и обратный трубопроводы чудесным образом сходятся воедино. В центре этого узла стоит некий элемент, к которому с четырех сторон подключаются трубы с теплоносителем разной температуры. Этот элемент - четырехходовой клапан для отопления, о назначении и работе которого пойдет речь в данной статье.

О принципе работы клапана

Как и его более «скромный» трехходовой собрат, четырехходовой клапан изготавливается из качественной латуни, но вместо трех присоединительных патрубков имеет целых 4. Внутри корпуса на уплотнительной втулке вращается шпиндель с цилиндрической рабочей частью сложной конфигурации.

В ней с двух противоположных сторон сделаны выборки в виде лысок, так что посередине рабочая часть напоминает заслонку. Сверху и снизу в ней сохранена цилиндрическая форма, чтобы можно было выполнить уплотнение.

Шпиндель со втулкой прижимается к корпусу крышкой на 4 винтах, снаружи на конец вала насаживается регулировочная рукоятка либо устанавливается сервопривод. Как выглядит весь этот механизм, поможет хорошо представить показанная ниже детальная схема четырехходового клапана:

Шпиндель вращается во втулке свободно, поскольку не имеет резьбы. Но при этом выборки, сделанные в рабочей части, могут открывать проток по двум проходам попарно либо позволять смешиваться трем потокам в разных пропорциях. Как это происходит, показано на схеме:

Для справки. Существует и другая конструкция четырехходового клапана, где вместо вращающегося шпинделя задействован нажимной шток. Но подобные элементы не могут смешивать потоки, а только перераспределять. Они нашли свое применение в газовых двухконтурных котлах, переключая поток горячей воды с отопительной системы на сеть ГВС.

Особенность нашего функционального элемента состоит в том, что поток теплоносителя, подведенный к одному из его патрубков, никогда не сможет пройти к другому выходу по прямой. Поток всегда будет поворачивать в правый или левый патрубок, но никак не попадет в противоположный. При определенном положении шпинделя заслонка позволяет теплоносителю проходить сразу вправо и влево, смешиваясь с потоком, идущим из противоположного входа. В этом и заключается принцип работы четырехходового клапана в системе отопления.

Следует отметить, что управление клапаном может осуществляться двумя способами:

вручную: требуемого распределения потоков добиваются путем установки штока в определенное положение, ориентируясь по шкале, находящейся напротив рукоятки. Способ используется редко, поскольку эффективная работа системы требует периодической корректировки, постоянно производить ее вручную невозможно;

автоматически: шпиндель клапана вращается сервоприводом, получающим команды от внешних датчиков либо контроллера. Это позволяет придерживаться заданных температур воды в системе при изменении внешних условий.

Практическое применение

Везде, где нужно обеспечить качественное регулирование теплоносителя, могут применяться клапаны четырехходового типа. Качественное регулирование – это управление температурой теплоносителя, а не его расходом. Добиться необходимой температуры в системе водяного отопления можно лишь одним способом – смешиванием горячей и остывшей воды, получая на выходе теплоноситель с нужными параметрами. Успешное выполнение данного процесса как раз и обеспечивает устройство четырехходового клапана. Приведем пару примеров установки элемента для таких случаев:

• в системе радиаторного отопления с твердотопливным котлом в качестве источника тепла;
• в контуре нагрева теплых полов.

Как известно, твердотопливный котел в режиме разогрева нуждается в защите от выпадения конденсата, от которого стенки топки подвергаются коррозии. Традиционная схема с байпасом и трехходовым смесительным клапаном, не позволяющим холодной воде из системы проникать в котловой бак, может быть усовершенствована. Вместо байпасной линии и смесительного узла ставится четырехходовой клапан, как это изображено на схеме:

Возникает закономерный вопрос: какая польза от такой схемы, где придется ставить второй насос, да еще и контроллер для управления сервоприводом? Дело в том, что здесь работа четырехходового клапана подменяет собой не только байпас, но и гидравлический разделитель (гидрострелку), буде в таковом есть нужда. В результате мы получаем 2 отдельных контура, обменивающихся между собой теплоносителем по мере необходимости. Котел дозировано получает охлажденную воду, а радиаторы – теплоноситель с оптимальной температурой.

Поскольку вода, циркулирующая по греющим контурам теплых полов, нагревается максимум до 45 °С, то запускать в них теплоноситель напрямую от котла недопустимо. С целью выдержать такую температуру перед распределительным коллектором обычно ставится смешивающий узел с трехходовым термостатическим краном и байпасом. А вот если вместо этого узла установить четырехходовой смесительный клапан, то в греющих контурах можно использовать обратную воду, идущую от радиаторов, что и показано на схеме:

Заключение

Нельзя сказать, что установка четырехходового крана проста и не требует финансовых вложений. Наоборот, реализация подобных схем выльется в ощутимые финансовые затраты. С другой стороны, они не настолько велики, чтобы отказаться от преимуществ таких систем – эффективности работы и в результате – экономичности. Важное условие – наличие надежного электроснабжения, так как без него перестанет работать привод клапана.

Четырехходовой клапан – это элемент системы отопления, к которому подключены четыре трубы, имеющие теплоносители разной температуры, используется, чтобы предотвратить перегрев твердотопливного котла. Термостатический клапан не допускает превышение температуры внутри котла выше 110 °C. Уже при температуре 95 °C он запускает холодную воду для охлаждения системы.

Корпус сделан из латуни, к нему присоединены 4 соединительных патрубка. Внутри корпуса расположена втулка и шпиндель, работа которого имеет сложную конфигурацию.

Термостатический смесительный кран выполняет такие функции:

• Смешивание потоков воды разных температур. Благодаря смешиванию работает плавное регулирование нагрева воды;
• Защита котла. Четерехходовой смеситель предотвращает появление коррозии, продлевая этим срок эксплуатации оборудования.

Схема четырехходового смесителя

Работа клапана контролируется двумя способами:

• Ручной. Распределение потоков требует установки штока в одном определенном положении. Регулировать это положение нужно вручную.
• Автоматический. Вращение шпинделя происходит в результате получаемой команды от внешнего датчика. Таким образом, в системе отопления постоянно удерживается заданная температура.

Четырехходовой смесительный клапан обеспечивает стабильный расход холодного и горячего теплоносителя. Принцип его работы не требует установки дифференциального байпаса, ведь клапан сам пропускает нужное количество воды. Устройство используется там, где необходима регулировка температуры. Прежде всего, это система радиаторного отопления с твердотопливным котлом. Если в других случаях регулирование теплоносителей происходит с помощью гидронасоса и байпаса, то здесь работа клапана полностью заменяет эти два элемента. В итоге котел работает в стабильном режиме, постоянно получая дозированное количество теплоносителя.

Отопление с четырехходовым клапаном

Монтаж системы отопления с четырехходовым клапаном:

Схема подключения отопительной системы с четырехходовым смесителем состоит из следующих элементов:

1. Котел;
2. Четырехходовый термостатический смеситель;
3. Предохранительный клапан;
4. Редукционный вентиль;
5. Фильтр;
6. Шаровой кран;
7. Насос;
8. Отопительные батареи.

Смонтированную отопительную систему нужно обязательно промыть водой. Это необходимо, чтобы из нее удалились различные механические частицы. После этого должна быть проверена работа котла под давлением 2 бар и при выключенном расширительном баке. Следует обратить внимание на то, что между началом полноценной работы котла и его проверкой под гидравлическим давлением должен пройти небольшой промежуток времени. Ограничение по времени обусловлено тем, что при долгом отсутствии воды в отопительной системе, она будет подвержена коррозии.