Трехходовой клапан

Что такое трехходовой клапан?

Трехходовой клапан – это клапан, имеющий три отверстия. Эти клапаны обычно используются в различных приложениях для смешивания или отвода жидкостей. При использовании для смешивания жидкостей два потока жидкости объединяются, образуя один выходящий поток. При использовании для отвода жидкости один поток жидкости разделяется на два выходящих потока. Трехходовой клапан управляется в соответствии с формой золотника. Эти клапаны в основном используются для изменения направления потока жидкости. Трехходовые клапаны бывают двух типов: с Т-образным и L-образным портом. Клапан с L-портом может усиливать поток в ту или иную сторону, а также полностью перекрывать поток. С другой стороны, T-порт может выполнять ту же задачу, что и L-порт, но он не перекрывает поток. Трехходовые клапаны очень распространены на рынке, так как они легко управляют потоком и перекрывают жидкость в одном корпусе клапана. Кроме того, эти клапаны экономически эффективны при управлении потоком и перекрытии жидкостей. Трехходовые клапаны обычно используются для полного ограничения потока, смешивания потока и отвода потока. Трехходовые клапаны в основном используются в системах высокого давления, например, для подачи питательной воды в котлы на паровых электростанциях, в пищевой промышленности, для разделения нефти и газа.

Рисунок: Трехходовой клапан.

Как работает трехходовой клапан?

Двумя распространенными типами трехходовых клапанов являются L-тип и Т-тип. L-тип трехходового клапана также известен как отводной трехходовой клапан. Этот клапан отводит поток от одного порта к другому порту путем вращения рукоятки (для ручного клапана) или с помощью вращающегося привода на 90^o . Если сначала открыты левый и нижний порт, то четверть оборота клапана против часовой стрелки заставляет трехходовой клапан отводить поток жидкости к выходному порту. При повторном повороте рукоятки или привода на 180^o он перекрывает поток жидкости. Также, если повернуть рукоятку на 270^o , она по-прежнему будет блокировать поток жидкости. Когда клапан совершает 360^o оборотов, он возвращается в исходное положение. Таким образом, L-образный трехходовой клапан имеет два порта одновременно, а также три потока и два запорных положения. Т-тип трехходового клапана – это смесительный тип. Этот клапан работает для смешивания двух потоков на входе. У Т-типа одновременно могут быть открыты три порта. Это помогает клапану разделять жидкость на два противоположных направления. Конструкция трехходового клапана Т-типа разделяет поток или делает поток жидкости прямоточным.

Рисунок: Конфигурации трехходовых клапанов типа T и L.

Типы трехходовых клапанов

L-образный трехходовой клапан

Это трехходовой клапан, в основном используемый для усиления потока жидкости от одного входного отверстия к любому из двух выходных отверстий. Этот тип трехходовых клапанов помогает перенаправить поток жидкости, поэтому они известны как отводящие трехходовые клапаны.

Рисунок: Конфигурации трехходовых клапанов L-типа.  

Т-образный трехходовой клапан

Т-образный трехходовой клапан обычно используется для смешивания двух потоков жидкости на входе в один поток на выходном отверстии. Эти клапаны также сконструированы таким образом, что обеспечивают отвод потока жидкости, как и L-тип трехходового клапана. Конструкция трехходового клапана T-типа также может иметь поток смешивания, поток отвода и прямой поток жидкости в зависимости от допустимого движения рукоятки.

Рисунок: Т-образные конфигурации трехходовых клапанов.

Плавающий трехходовой клапан

Это тип трехходового клапана, в котором используется плавающий шар. Шар удерживается в нужном положении за счет сжатия двух седел. Шар может свободно вращаться в корпусе клапана. Плавающий трехходовой клапан способен обеспечить двунаправленное перекрытие. Однако при наличии высокого давления в верхнем течении клапаном трудно управлять.

Кованый трехходовой клапан

Это трехходовой клапан, изготовленный методом ковки. Производители кованых трехходовых клапанов используют для их изготовления такие материалы, как стальные сплавы. Процесс ковки делает зернистую структуру материала более утонченной, что способствует повышению прочности материала клапана. Эти клапаны обладают очень высокой прочностью, что делает их пригодными для применения при высоких температурах и высоком давлении. Кроме того, благодаря использованию метода ковки, эти клапаны обладают повышенной устойчивостью к таким распространенным проблемам, как усадка, пористость и трещины.

Литой трехходовой клапан

Это трехходовые клапаны, изготовленные методом литья. При этом методе для изготовления клапанов используется расплавленный металл. Расплавленный металл заливается в форму различных размеров и форм. Форме дают время остыть и затвердеть, после чего после охлаждения получается клапан. Преимущество этого метода производства литых трехходовых клапанов заключается в том, что он позволяет изготавливать клапаны сложных конструкций, форм и размеров. Этот метод помогает изготавливать клапаны с критическими деталями, такими как трехходовые клапаны.

Ручные трехходовые клапаны

Это клапаны, которые управляются вручную с помощью маховика или ручного рычага. Механический рычаг или маховик помогает передать крутящий момент от оператора клапана к штоку и, наконец, к механизму открытия и закрытия клапана.

Трехходовые клапаны с приводом

Это трехходовые клапаны, которые работают с помощью механической системы, обеспечивающей крутящий момент для закрытия/открытия клапана. Источник энергии для этих клапанов может быть пневматическим, гидравлическим или электрическим.

Компоненты трехходовых клапанов

Корпус клапана

Это компонент трехходового клапана, используемый для размещения внутренних частей клапана – седла, шара и диска в зависимости от типа клапана. Корпус клапана способствует повышению прочности клапана. Поток среды регулируется через корпус клапана. Трубы в трехходовом клапане подключаются к клапану через корпус клапана. Корпус клапана должен быть очень прочным, чтобы выдерживать высокое давление и температуру, связанные с потоком жидкости или среды. Прочность корпуса клапана зависит от используемого материала. Металлические материалы, такие как сталь, известны своей высокой прочностью по сравнению с другими материалами, такими как PFTE. Корпус клапана изготавливается с помощью таких методов производства, как литье или ковка, с использованием таких материалов, как нержавеющая сталь, литая сталь, легированная сталь и др.

Капот

Колпак – это еще один компонент трехходового клапана, используемый для удержания давления. Колпак соединяется с корпусом для обеспечения плотного закрытия клапана и предотвращения утечки жидкости. Верхняя часть крепится к корпусу клапана с помощью болтов или винтов. Крышка на болтах используется в основном там, где трехходовой клапан будет работать при очень высоком давлении, а крышка на винтах используется для обеспечения герметичного закрытия клапана для предотвращения утечки жидкости.

Стебель

Шток – это компонент трехходового клапана, который используется для передачи энергии на плунжер, диск или шар клапана, чтобы открыть или закрыть клапан для управления жидкостью. Шток получает энергию от привода клапана, маховика или рычага. В некоторых трехходовых клапанах, таких как шаровые или задвижки, шток использует линейное движение для закрытия/открытия клапана. В других трехходовых клапанах для открытия/закрытия клапана шток использует вращательное движение, как, например, в шаровых и плунжерных клапанах.

Седло клапана

Седло клапана – это деталь, которая помогает уплотнить пространство между плунжером/шариком и штоком в зависимости от типа трехходового клапана.

Отделка

Накладка – это термин, относящийся к внутренним компонентам трехходового клапана, которые контактируют с жидкостью. К таким деталям трехходового клапана относятся седло, сальники, диск, втулка, прокладки и шар. Эти компоненты важны в зависимости от типа трехходового клапана, поскольку без них клапан не будет работать.

Привод

Привод – это компонент трехходового клапана, который обеспечивает механизм и мощность для работы клапана. Привод соединен со штоком и диском клапана. Привод может быть ручным с маховиком, шестерней, рычагом, цепью или приводиться в действие электродвигателем, пневматической или гидравлической жидкостью.

Особенности/характеристики трехходовых клапанов

• Трехходовые клапаны могут закрываться или открываться без трения.
• В трехходовых клапанах используется конструкция с верхним входом для удобства осмотра и обслуживания.
• Для управления этими клапанами с помощью небольшой рукоятки требуется небольшой крутящий момент.
• Трехходовые клапаны являются самоочищающимися.
• Трехходовые клапаны имеют клиновую конструкцию уплотнения.
• Трехходовые клапаны могут перенаправлять поток жидкости.
• Трехходовые клапаны могут смешивать жидкости с разной температурой и давлением в один поток.
• Трехходовые клапаны имеют сбалансированную отделку, способную усилить высокий поток жидкости.
• Трехходовые клапаны могут перекрывать поток жидкости.

Выбор/закупка и определение размеров трехходовых клапанов

Выбор трехходового клапана зависит от определенных параметров/факторов, рассмотренных ниже.

Контролируемая жидкость

Различные жидкости обладают различными химическими свойствами, например, они могут быть агрессивными, как кислоты. Для работы с такими жидкостями необходим трехходовой клапан, устойчивый к коррозии. Если используемый клапан не может противостоять коррозии, его внутренние компоненты, контактирующие с жидкостью, могут легко подвергнуться коррозии и, как следствие, разрушить клапан.

Максимальное давление

Это самое высокое давление, которое может испытывать трехходовой клапан. Давление является очень важным параметром, поскольку давление – это один из параметров, который может легко повредить клапан и вызвать утечку. Если используемый клапан не выдержит максимального давления, корпус клапана может быть поврежден. Кроме того, избыточное давление может вызвать утечку жидкости. Некоторые жидкости очень разрушительны, и утечка таких жидкостей в окружающую среду может привести к судебному преследованию организации, использующей данный клапан.

Максимальная температура

Перед покупкой/выбором трехходового клапана необходимо знать рабочую температуру. Трехходовой клапан может работать лучше всего, если он изготовлен из материалов, способных выдерживать рабочую температуру. Такие материалы, как PFTE, имеют низкую температуру по сравнению с металлическими материалами, такими как чугун и нержавеющая сталь. Таким образом, клапан, внутренние детали которого изготовлены из материалов с низкой температурой, таких как PFTE и другие пластмассы или резина, следует использовать только там, где максимальная температура не расплавит и не повредит материалы. Если температура будет высокой, это вызовет термическое искажение материала и, таким образом, приведет к повреждению клапана.

Привод

Тип привода влияет на трехходовой клапан в различных измерениях. Некоторые приводы дешевы, например, пневматический привод, использующий сжатый воздух. Другие приводы, такие как ручной маховик, являются самыми дешевыми, поскольку они не требуют эксплуатационных расходов, как электрические приводы. Электрический привод дешев в установке, но его эксплуатационные расходы высоки. Некоторые приводы, такие как пневматические, гидравлические и электрические, могут быть автоматизированы или полуавтоматизированы для сокращения ручного труда.

Применение трехходовых клапанов

• Трехходовые клапаны используются в водоподготовке.
• Трехходовые клапаны используются в производстве продуктов питания и напитков.
• Трехходовые клапаны используются в фармацевтической промышленности.
• Трехходовые клапаны используются при переработке природного газа.
• Они используются для разделения воздуха.
• Эти клапаны используются в водоподготовке.
• Трехходовые клапаны используются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
• Они используются в деревообработке.

Преимущества трехходовых клапанов

• Трехходовые клапаны имеют низкое сопротивление жидкости.
• Эти клапаны имеют небольшой вес, простую конструкцию и малый объем.
• Трехходовые клапаны имеют надежное уплотнение.
• Трехходовые клапаны имеют удобное управление, так как могут быстро закрываться или открываться.
• Они удобны в обслуживании благодаря своей простой конструкции.
• Эти клапаны имеют широкий спектр применения.
• Трехходовые клапаны устойчивы к коррозии.
• Трехходовые клапаны имеют широкий диапазон рабочих температур.
• Эти клапаны имеют широкий диапазон рабочего давления.
• Эти клапаны могут работать с ручными, пневматическими, гидравлическими или электрическими приводами.
• Трехходовые клапаны являются экономически эффективными по отношению к выполняемой ими работе.

Недостатки трехходовых клапанов

• Трехходовые клапаны, как правило, имеют большой вес по сравнению с другими клапанами.
• Стоимость производства трехходовых клапанов, как правило, выше по сравнению с другими клапанами из-за их вовлеченного рабочего механизма.
• Трехходовые клапаны имеют высокий перепад давления.

Устранение неисправностей трехходовых клапанов

Утечка трехходового клапана

• Поврежденные сиденья. Замените сиденья.
• Поврежденная поверхность шарика. Замените шарик.
• Неполное закрытие клапана. Проверьте настройки и пределы закрытия/открытия.
• Ослаблена крышка. Затяните гайки или винты капота.

Неравномерное движение мяча

• Грязь между седлами и шаром. Промойте внутреннюю часть клапана несколько раз, чтобы удалить грязь.

Крутящий момент клапана очень высокий

• Поврежденное сиденье. Замените сиденье.
• Повышенная температура или давление. Убедитесь, что условия работы соответствуют рекомендациям производителя трехходового клапана.
• Грязь между седлами и шаром. Промойте внутреннюю часть клапана, чтобы удалить грязь.

Утечка стебля

• Ослабление гаек штока. Затяните гайки штока.
• Повреждены уплотнения штока. Замените уплотнения или уплотните их уплотнительной смазкой.
• Повреждены уплотнительные поверхности. Замените уплотнительную поверхность.
• Механическое повреждение штока. Замените шток.

Утечка в уплотнении корпуса

• Поврежденная прокладка. Замените прокладки.
• Избыточная нагрузка на трубопровод. Проверьте архитектуру трубопровода, рекомендованную производителем трехходового клапана.
• Превышение температуры или давления. Убедитесь, что рабочая температура/давление соответствуют рекомендациям производителя данного трехходового клапана.

Чрезмерный шум от трехходового клапана 

• Неправильный выбор размера клапана. Убедитесь, что размер клапана соответствует трубопроводу и нагрузке.
• Неполное открытие. Обеспечьте ние настроек и пределов открытия/закрытия.

Резюме

Трехходовые клапаны – это клапаны, имеющие три порта. Эти порты помогают трехходовым клапанам усиливать переменный поток в трубопроводной системе. Эти клапаны используются для включения/выключения, отвода и смешивания жидкостей в трубопроводных системах. При использовании в качестве смесительных клапанов эти клапаны объединяют два потока жидкости в один поток. При использовании в качестве отводных трехходовых клапанов один поток жидкости разделяется на два потока жидкости. Существует несколько типов трехходовых клапанов, но основные два типа – это L-образный порт и T-образный порт. Клапан L-типа используется для отвода жидкости. Т-образный клапан используется для смешивания и перекрытия потока жидкости. Трехходовые клапаны используются во многих областях, таких как отвод воды в питательной воде на паровых электростанциях, фармацевтика, разделение нефти и газа, водоподготовка, пищевая промышленность и др. Общими особенностями/характеристиками трехходовых клапанов являются простая и легкая конструкция, самоочистка, широкий диапазон температур и давлений. При выборе трехходового клапана важно учитывать такие факторы, как рабочая температура, характер жидкости, номинальное давление и тип привода.