Princíp fungovania a zapojenie trojcestného ventilu

Trojcestný ventil je kľúčovým komponentom v mnohých hydraulických, vykurovacích a klimatizačných systémoch. Jeho hlavnou funkciou je kontrola prietoku média, ako je voda, olej alebo plyn, medzi tromi rôznymi portami. V závislosti od typu môže trojcestný ventil spojiť dva prúdy média do jedného (tzv. miešací trojcestný ventil) alebo rozdeliť jeden prúd na dva samostatné výstupy (rozdeľovací ventil).

Tieto ventily nachádzajú široké uplatnenie v systémoch, kde je nevyhnutná presná regulácia teploty, tlaku alebo prietoku média. Vďaka svojej konštrukcii umožňujú plynulé a efektívne riadenie pohybu kvapalín či plynov v komplexných systémoch, čo vedie k optimalizácii celkovej prevádzky inštalácie. Trojcestné ventily sú často integrované do vybavenia väčších zariadení, najmä v vykurovacích systémoch používaných aj v rodinných domoch.

Podľa normy GOST 10944-97 sa trojcestný ventil (KRT) môže použiť na reguláciu a úplné zastavenie prietoku chladiacej kvapaliny v jednorúrkových vykurovacích systémoch v uzatváracích úsekoch. Prevádzkové podmienky pre použitie takéhoto zariadenia zahŕňajú teplotu vody do 150 °C, pracovný tlak do 1 MPa a teplotu okolia od 5 do 45 °C.

Zariadenie a princíp činnosti

Trojcestný ventil má tvar T a jeho konštrukcia zahŕňa:

• Teleso (vyrobené z mosadze, bronzu, liatiny alebo uhlíkovej ocele).
• Tri pripojovacie hrdlá.
• Uzamykací prvok.

Jedno z potrubí je určené na pripojenie k potrubiu teplej vody, druhé k potrubiu studenej vody, a tretie slúži ako výstup alebo vstup. Poloha ventilu (páky) určuje vykonanú činnosť: rozdelenie prietoku vody na dva vývody alebo zlúčenie teplej a studenej vody.

Dôležité! Zariadenie presmeruje tok namiesto toho, aby ho úplne blokovalo. Môžete úplne zablokovať iba jedno z potrubí alebo čiastočne zablokovať obe súčasne.

V závislosti od uzatváracieho zariadenia, ktoré blokuje prietok, sa kohútiky delia na:

• Guľové
• Štvorhranné (tyčové)

Čo je to guľový ventil?

Uzamykacím prvkom guľového ventilu je guľa vyrobená z leštenej nehrdzavejúcej ocele, ktorá sa nachádza v tele ventilu. Guľa s priechodným otvorom je umiestnená vo vnútri sedla vyrobeného z teflónového tmelu.

Na nastavenie prietoku sa otáča pákou alebo rukoväťou kohútika, čím sa mení poloha gule. Vďaka plynulému otáčaniu tohto prvku sa prietoky miešajú, čo vám umožňuje dosiahnuť požadovanú teplotu vody. Pri aktívnom používaní zariadenia sa teflónové tesnenia môžu opotrebovať, čo vedie k strate tesnosti. Guľové modely sú však odolnejšie voči teplotným zmenám a sú vhodné na použitie v domácich vykurovacích sieťach.

Typy vykurovacích kohútikov

Vo väčšine prípadov sú armatúry dodatočne vybavené termostatom alebo elektrickým pohonom, čo umožňuje automaticky udržiavať požadovanú teplotu.

Trojcestný s termostatom

Vodovodný kohútik vybavený termostatom udržiava požadovaný teplotný režim. Termostat nemení existujúci výkon zdroja tepla, ale umožňuje regulovať teplotu v konkrétnom okruhu a vytvoriť tak v miestnosti príjemné podmienky.

Pozor! Ak sú v miestnosti nainštalované liatinové radiátory, termostat nebude fungovať efektívne, pretože liatina má vysokú tepelnú zotrvačnosť. Odporúča sa inštalovať termostaty pre oceľové a bimetalické radiátory.

Teplota chladiacej kvapaliny je riadená hlavou s teplotným senzorom, naplnenou teplocitlivou kvapalinou. S rastúcou teplotou chladiacej kvapaliny sa kvapalina rozpína a stúpa do nádrže, ktorá sa tiež rozpína a vyvíja tlak na tyč. Pod tlakom tyče sa otvorí odbočné potrubie a doň prúdi studená voda. S poklesom teploty sa tyč zdvíha a cez ľavé odbočné potrubie prúdi teplá voda.

Termostaty sa delia na mechanické a elektronické. Prvá možnosť je nenáročnejšia na prevádzku, jednoduchá a spoľahlivá. Elektronický termostat sa vyznačuje presnosťou nastavenia a multifunkčnosťou.

Trojcestný so servopohonom

Zariadenie je možné ovládať manuálne a automaticky. Na automatické ovládanie sa používa elektrický, pneumatický alebo hydraulický pohon. V domácich vykurovacích systémoch sa používajú kohútiky s elektrickým pohonom s výkonom 12 V a 24 V.

Modely s elektrickým pohonom sú najefektívnejšie, pretože čo najpresnejšie regulujú teplotu tepelného toku. Elektromagnetické motory, inštalované na trojcestných ventiloch, sa nazývajú servopohony. Na rozdiel od konvenčných motorov sa ich hriadeľ neotáča, ale otáča sa iba o určitý stupeň. Takéto zariadenie musí byť pripojené k elektrickej sieti. Riadiaca jednotka vyšle signál do servopohonu, po ktorom motor presunie guľôčku alebo tyč do inej polohy. Motory umožňujú plne automatizovať prevádzku vykurovacieho systému.

Klasifikácia výrobkov v závislosti od typu konštrukcie

V závislosti od prevedenia a vykonávaných funkcií sa uzamykacie mechanizmy rozdeľujú na 2 typy:

• Miešacie
• Distribúcia (rozdeľovacie)

Miešanie

Miešacie ventily majú dva vstupy a jeden výstup. Pomocou nich sa vykonávajú nasledujúce úlohy:

• Presmerovanie tokov prichádzajúcich z rôznych potrubí.
• Zmiešaním horúcej a studenej vody sa nastaví požadovaná teplota chladiacej kvapaliny.
• Umožňujú vytvoriť podmienky, za ktorých sa chladiaca kvapalina používa nepretržite, aj keď je zdroj chladiacej kvapaliny úplne vypnutý.

Odporúča sa ich inštalovať do vykurovacích systémov s kotlami, ktoré dodávajú teplo beztlakovým kolektorom a cirkulácia chladiacej kvapaliny v systéme sa vykonáva pomocou čerpadla. Používajú sa aj v systémoch „teplej podlahy“.

Distribúcia

Keďže zariadenie má jeden vstup a dva výstupy, nedochádza k miešaniu tokov, ale k rozdeleniu jedného prúdu na dva. Ventily vo vnútri potrubí fungujú striedavo: jeden z nich otvára priechod, druhý v tomto okamihu uzatvára hlavné potrubie. Pracovné médium vstupuje do uzatváracieho mechanizmu cez jednu odbočnú rúrku a vystupuje cez dve.

Ventily tohto typu sa používajú v kotlových systémoch, pre potrubné ohrievače vody, ako aj na prerozdelenie tepla do viacerých miestností v systémoch zásobovania teplou vodou.

Výber trojcestného ventilu

Pri výbere trojcestného ventilu je dôležité zohľadniť nasledujúce parametre:

Menovitý priemer

Toto je ukazovateľ, ktorý znamená priemerný vnútorný priemer potrubí, zodpovedajúci niekoľkým vonkajším priemerom potrubia. Skutočný vnútorný priemer potrubia sa vo väčšine prípadov nezhoduje s konvenčným priemerom, ale je mu čo najbližší. Vonkajší priemer oceľovej rúry zodpovedá určitému menovitému priemeru. Napríklad pre oceľovú rúru Ø 26,8 mm je potrebný žeriav s DN 20 mm.

Šírka pásma (prietoková kapacita)

Informácie o výkone vykurovacieho systému sú uvedené v technickej dokumentácii k vykurovaciemu kotlu. Na základe týchto údajov si môžete vybrať batériu. Ak je kapacita zariadenia menšia, ako je potrebné, povedie to k zvýšenému tlaku, zvýšenému zaťaženiu a rýchlemu opotrebovaniu mechanizmu.

Typ pripojenia

Spojenie, ktorým je blokovací mechanizmus pripevnený k rúre, môže byť:

• Prírubové - inštalované na potrubnom systéme pomocou špeciálneho skrutkového spoja. Tesnosť zabezpečujú gumové alebo oceľové krúžky.
• Spojkové (závitové) - pripojené k potrubiu pomocou spojok s vnútorným závitom. Tesnosť je zabezpečená fluoroplastickou páskou, tmelom alebo tesniacim materiálom.
• Niple (vonkajší závit) - konce blokovacieho mechanizmu majú vonkajší závit a sú zaistené pomocou spojovacej matice a prevlečnej matice.

Ovládanie

Je lepšie zvoliť zariadenie vybavené servopohonom, ktorý môže byť troch typov:

• OTVORENÉ (NO - Normally Open) - pri absencii napätia chladiaca kvapalina prechádza otvoreným kanálom.
• ZATVORENÉ (NC - Normally Closed) - chladiaca kvapalina prechádza kanálom iba za prítomnosti napätia.
• Univerzálny - zariadenie môže pracovať v jednej z dvoch polôh.

Výber typu zariadenia závisí od toho, v akej polohe sa nachádza najčastejšie. Preto sa pre chladné oblasti krajiny odporúča servopohon otvoreného typu a pre teplé oblasti uzavretý typ.

Odporúčania pre výber

V závislosti od budúcich prevádzkových podmienok sa zariadenie vyberá takto:

• Na pripojenie podlahového kúrenia v miestnosti s malou plochou môžete použiť trojcestný ventil s tepelnou hlavou.
• Pre vykurovací systém, v ktorom bude zapojených niekoľko obvodov, bude vhodný trojcestný ventil s hydraulickým alebo pneumatickým pohonom.
• Do komplexného viacokruhového systému sú nainštalované uzamykacie mechanizmy so servopohonom. Takýto systém je rozdelený do niekoľkých zón, z ktorých každá je vybavená samostatnou miešacou jednotkou.

Inštalácia trojcestného ventilu

Ak sa ochladená chladiaca kvapalina dostane do prívodného potrubia, môže spôsobiť kondenzáciu, ktorá vyradí vykurovací kotol z prevádzky. Inštalácia samostatného ventilu pre vykurovací kotol tomu pomôže zabrániť. Vo viacokruhovom vykurovacom systéme sa mechanizmus inštaluje na potrubí vstupujúcom do kotla.

Vo viacokruhovom systéme, v ktorom nie je kolektorová jednotka, sa inštalujú niekoľko trojcestných ventilov. Zariadenie je inštalované vedľa kotla.

Vo vykurovacom systéme, ktorý zahŕňa iba podlahové kúrenie, je zariadenie nainštalované na spätnom potrubí chladiacej kvapaliny. Ak je jeho teplota dostatočná, množstvo „návratu“ sa zníži. V tomto prípade zariadenie pracuje na regulácii sily prietokov.

Dôležité! Počas inštalácie je potrebné sa orientovať v smere šípok, ktorý sa nachádza na tele zariadenia a indikuje prietok prúdu.

Príklad inštalácie kohútika v systéme „teplej podlahy“

Teplota chladiacej kvapaliny v systéme je 65 °C (je potrebné získať teplonosnú látku s teplotou pre podlahu 30 °C). Uzatvárací mechanizmus je inštalovaný tak, že chladiaca kvapalina s vyššou teplotou sa zmieša s prúdom vody zo spätného potrubia, čo umožňuje získať vodu požadovanej teploty na výstupe.

Výhody zariadenia

Trojcestný ventil, ktorý je súčasťou vykurovacieho systému, poskytuje nasledujúce výhody:

• Pri inštalácii do „teplej podlahy“ - udržiava príjemnú teplotu podlahy a šetrí energiu.
• Podporuje optimálnu teplotu na vstupe do kotlového potrubia, čo zabraňuje tvorbe kondenzácie.
• Poskytuje možnosť vytvorenia viacokruhového vykurovacieho systému v súkromnom dome s udržiavaním požadovanej teploty v každom z okruhov.

Miešacia jednotka patrí do kategórie regulačných ventilov potrubia. Trojcestný ventil na vykurovanie zmiešava rôzne nosiče tepla prúdiace do jedného, aby sa získala stabilná teplota. Uzol rozdeľuje a prepína toky na iné vedenia s príslušnou inštalačnou schémou.

Trojcestný ventil je určený na miešanie rôznych prúdov nosiča tepla vo vykurovacom systéme. Modul sa používa v kvapalnom vykurovacom systéme a ako súčasť potrubia ohrievačov vzduchu a chladičov vzduchu.

Trojcestné regulátory sa delia na separačné a zmiešavacie typy. Ventily majú podobnú konštrukciu a skladajú sa z častí: telo, spojovacia príruba, tesniaci prvok, článok na prenos sily z pohonu na uzávierku, piest rôznych profilov na určenie typu nastavenia, sedadlo na dosadnutie zástrčky do zatvorenej polohy. Regulačným prvkom je cestovná tyč alebo otočná guľa. Tieto mechanické články úplne nezatvárajú ventil a ponechávajú priestor na miešanie alebo prerozdelenie prúdov.

Druhy podľa kontrolnej metódy

Typy kontroly závisia od pracovných podmienok a účelu. Upevňovacie senzory hlavného kúrenia prenášajú príkazy do riadiacich jednotiek a koordinujú činnosť dodávateľov energie. Existujú typy diskov:

• S termostatom
• Elektrický pohon
• Pneumatický
• Hydraulický

Ručný pohon je oveľa menej bežný.

Ručné ovládanie

Vreteno je poháňané otočným gombíkom alebo ventilom. Pre väčšie pohodlie je nainštalovaný ovládací panel, na ktorom sú umiestnené značky. Riziká zodpovedajú určitým termálnym hydrologickým režimom.

Medzi pozitívne aspekty patrí: nízke náklady na manuálnu jazdu, priame ovládanie indikátorov režimu, schopnosť okamžite meniť poradie práce. Medzi nevýhody patrí potreba neustálej prítomnosti operátora na reakciu.

Ventil s tepelnou hlavou

Trojcestný ventil na vykurovanie je vybavený termostatom, v ktorom je kvapalina alebo plyn. Vnútorné prostredie reaguje na všetky zmeny teploty prúdov. Zahriatie na nastavené parametre aktivuje piestový systém termoventilu a prietok horúceho média je blokovaný.

Trojcestné jednotky s termostatom sú mechanické alebo elektronické. Mechanické pracujú autonómne, zatiaľ čo elektronické vyžadujú pripojenie elektriny alebo batérie. Nevýhoda druhého typu je kompenzovaná absolútnou automatizáciou. Elektronická regulácia umožňuje nastaviť zmenu v poradí kúrenia podľa dní v týždni, dennej doby.

S elektrickým pohonom

Inštalovaný je elektromagnet (solenoid) alebo je použitý kombinovaný servopohon namontovaný na elektromotore s prevodovým mechanizmom. Pohon je koordinovaný meračmi teploty alebo tlaku, ktoré sú inštalované v potrubnej slučke.

Jednotka je okamžite vybavená servopohonom alebo je dodávaná bez neho, čo umožňuje zvoliť optimálne zariadenie na ovládanie. Berú sa do úvahy technické charakteristiky prúdu, napätia, výkonu, preťažiteľnosti. Vyberajú ekonomicky a spoľahlivo, bez vysokých prevádzkových nákladov, dbajú na pracovné podmienky a bezpečnostné požiadavky.

Hydraulický

Trojcestný ventil pre vykurovanie s termostatom sa dodáva s termostatom inštalovaným vo vnútri krytu. Zariadenie pracuje podľa parametrov teploty výstupnej vody, ktoré sú nastavené z výroby. Hydraulický pohon obsahuje plášť membrány v tvare disku.

Nízka cena patrí k pozitívnym stránkam používania. Negatívnou stránkou je potreba zvoliť hydraulický pohon pre teplotu kvapaliny v tepelnom potrubí. Druhou nevýhodou je nemožnosť zmeny výrobného režimu vykurovania.

Pneumatický

Pneumatický pohon automatizuje činnosť regulačného ventilu a používa sa na diaľkové ovládanie. Ovládače sú valec s piestom, ktorý sa pohybuje pod pôsobením stlačeného vzduchu.

Výhody použitia pneumatických pohonov: rýchla kontrola pri zmene podmienok prostredia; jednoduchosť dizajnu a zameniteľnosť; zmena sily sa dosiahne jednoduchým obmedzením tlaku vzduchu v ovládači.

Pre ventily sa častejšie používajú pneumatické zariadenia. Najčastejšie používané cievkové ventily s manuálnym nastavením. Sila z ovládača pôsobí na ventil vrátane sedla a kuželky. Piest blokuje časť otvoru, čo znižuje prietok ventilom. Prietok sa zvyšuje a statický tlak v potrubí klesá. Piest je vložený do sedla po úplnom zatvorení a prietok chladiacej kvapaliny je uzavretý, za ventilom nie je žiadny tlak vody.

K dispozícii sú jednosedlové a dvojsedlové ventily, zatiaľ čo piest je tyčový, ihlový alebo tanierový. Dvojsedadlá sa používajú častejšie kvôli dobrému vyváženiu ventilu a efektívnej tesnosti. Používajú sa na zmenu tlaku do 6,3 MPa v potrubiach s priemerom do 300 mm.

Princíp činnosti trojcestného ventilu na vykurovanie s klietkovým pôsobením spočíva v tom, že sedlo súčasne slúži ako vodiace zariadenie (klietka) a miesto na upevnenie dutého ventilu pri zatváraní. Prietok média je regulovaný perforáciou v stenách klietky.

Membránové ventily používajú externé alebo zabudované hydraulické alebo elektrické pohony. V prípade samostatného aktuátora pôsobí sila na ložisko tyče cez membránu a potom na ovládací článok. Po poklese tlaku sa membrána vráti do pôvodnej polohy. Vďaka zabudovanému ovládaču je tok vody koordinovaný uzavretím otvoru v membráne.

U trojcestných ventilov s cievkou sa prietok chladiacej kvapaliny reguluje otáčaním pohyblivého prvku v určitom uhle. Moduly sa používajú ako riadiace zariadenia.

Inštalačné vlastnosti

Výrobcovia nie vždy zostavujú pohon a ventil do jedného dizajnu. Niekedy je potrebné vymeniť ventil bez demontáže podávača.

Vykonávajú sa nasledujúce kroky:

1. Uvoľňuje sa poistná matica na ventile a spojke.
2. Blokovací prvok sa odskrutkuje nadol pri stlačení piestu s tyčou.
3. Odskrutkuje sa spojka a matica smerom dole.
4. Kruhová matica a konektor sa odstránia závitom z pohonu.
5. Matica sa posúva po piestnej tyči.
6. Pohon je inštalovaný smerom hore od ventilu a zaistený maticou.
7. Informačná tabuľka aktuátora špecifikuje popis rozsahu riadiacich signálov a typ zariadenia.
8. Stanoví sa bezpečnostná poloha a modul sa umiestni do polohy „vreteno pohonu vysunuté“.
9. V bezpečnostnej polohe je vzduch privádzaný do prípojky dolnej komory pod tlakom zodpovedajúcim začiatku prevádzky. Poloha sa zmení na „vreteno pohonu sa zasunie“ a načerpá sa do horného oddelenia membránového oddelenia, jeho hodnota zodpovedá koncu nastavenia.
10. Upevňovacia objímka sa točí, až kým nepríde k ovládaču, potom sa zaskrutkuje o otáčky a zaistí sa poistnou maticou.
11. Konektor je zasunutý a zaskrutkovaný až na doraz.

Trojcestný regulátor sa vyberá s prihliadnutím na výsledky hydraulického a tepelnotechnického výpočtu vykurovacieho potrubia - okruhu, kde bude inštalovaný. Pozornosť sa venuje tlaku, teplote vody a prietoku nosiča tepla za hodinu.

Ďalej sa berú do úvahy nasledujúce charakteristiky:

• Typ zatváracieho mechanizmu.
• Metóda kontroly.
• Pôsobnosť.
• Materiál ventilu.

Priemer spojovacích potrubí a spôsob pripojenia zmiešavača (prírubový alebo závitový).

Populárni výrobcovia

Medzi výrobcami vyniká päť lídrov. Vyrábajú vodovodné armatúry, termostatické systémy a najmodernejšie technológie:

• IMI-HEIMEIER (Nemecko)
• ESBE (Švédsko)
• HERZ (Rakúsko)
• Danfoss (Nemecko)
• Valtek (Rusko, Taliansko)

Valtek je samostatným projektom spoločnej práce ruských a talianskych inžinierov. Výrobky sú prispôsobené podmienkam ruských vykurovacích sietí.

tags: #trojcestny #motoricky #ventil