Трехходовой шаровой кран – это тип трубопроводной арматуры, корпус которого имеет три патрубка (один входной и два выходных, либо наоборот) и специальный сферический запорный элемент (шар) с L- или T-образным каналом. Основное функциональное назначение – перераспределение, смешивание или разделение потоков рабочей среды (вода, пар, теплоноситель, технологические жидкости и газы) в системах теплоснабжения, вентиляции, технологических линиях и системах автоматизации. В отличие от двухходового крана, предназначенного исключительно для отсечки потока, трехходовой кран позволяет управлять им, что делает его ключевым элементом для регулирования.
Конструкция трехходового шарового крана базируется на стандартном шаровом кране, но с существенными отличиями в геометрии корпуса и шара.
Функционирование крана определяется формой канала в шаре и ориентацией патрубков.
Патрубки расположены под углом 90° друг к другу. При повороте рукоятки на 90° поток перенаправляется с одного выходного патрубка на другой. Центральный патрубок, как правило, общий. Такая схема используется для переключения потока между двумя контурами. Полного смешения потоков не происходит.
Патрубки часто расположены в одной плоскости. Канал в шаре имеет форму сквозного отверстия, либо Т-образную форму, позволяющую соединять все три патрубка одновременно в промежуточных положениях. Основное назначение – смешение двух входящих потоков в один выходящий, или разделение одного входящего потока на два выходящих с регулируемым соотношением.
Положение 90°: Смешение: потоки из А и С поступают в общий В.
Важно: Конкретная схема работы (какой патрубок общий) определяется монтажным положением и конструкцией. Производители указывают схему потока (flow pattern) в технической документации.
| Критерий | Типы | Описание и применение |
|---|---|---|
| По типу потока | Смесительный (mixing) | Два потока поступают в кран и смешиваются в один выходящий. Общий патрубок – выходной. |
| Разделительный (diverting) | Один входящий поток разделяется или перенаправляется на один из двух выходов. Общий патрубок – входной. | |
| По конструкции шара и седел | С плавающим шаром | Шар не имеет жесткой связи со штоком, прижимается к седлу давлением среды. Для средних давлений. |
| С шаром в опорах (качения) | Шар закреплен в опорных подшипниках, момент управления ниже. Для высоких давлений и больших диаметров. | |
| По типу управления | Ручной (рычаг, бабочка) | Управление вручную. Для периодической или настройки систем. |
| С электроприводом | Привод с возвратной или позиционной функцией. Для систем автоматического регулирования (АСУ ТП). | |
| С пневмоприводом | Для взрывоопасных зон или объектов со сжатым воздухом. | |
| По материалу корпуса | Латунь, сталь углеродистая, нержавеющая сталь (AISI 304, 316), чугун | Выбор зависит от среды: латунь – для воды, нержавейка – для агрессивных сред, сталь – для высоких давлений и температур. |
| По типу присоединения | Резьбовой (муфтовый), фланцевый, под приварку | Фланцевый – для частого демонтажа, резьбовой – для малых диаметров (до DN50), сварной – для ответственных герметичных систем. |
| Параметр | Типовые значения | Комментарий |
|---|---|---|
| Условный диаметр (DN) | DN15, DN20, DN25, DN32, DN40, DN50, DN65, DN80, DN100, DN125, DN150, DN200 | Наиболее распространены в энергетике DN20-DN100. |
| Номинальное давление (PN) | PN16, PN25, PN40, PN63, PN100, Class 150, Class 300 | Выбор по максимальному рабочему давлению в системе с запасом. |
| Рабочая температура | От -60°C (с спец.уплотнениями) до +200°C (с PTFE), до +400°C (с графитовыми/металлическими уплотнениями) | Критичен для выбора материала седел и уплотнений штока. |
| Рабочая среда | Вода, пар, теплоносители (гликоль), масло, сжатый воздух, технологические газы и жидкости | Материалы корпуса, шара и уплотнений должны быть химически стойкими к среде. |
| Класс герметичности | Класс А (без видимых протечек) по ГОСТ 9544, или утечка менее 3 см³/мин на дюйм диаметра по ISO 5208 | Определяется качеством притирки шара и седел. |
| Крутящий момент | Зависит от диаметра и давления: от 5 Нм (DN15) до 800 Нм (DN200) | Важный параметр для подбора мощности привода. |
Выбор трехходового шарового крана должен основываться на техническом задании и расчетах.
Двухходовой кран выполняет только запорную функцию (открыл/закрыл). Трехходовой кран является регулирующей арматурой, предназначенной для изменения направления или смешения потоков, что позволяет управлять параметрами системы (температурой, распределением) без остановки потока.
Да, но с ограничениями. В определенных положениях он может полностью перекрывать поток через один или два патрубка. Однако для чисто запорных функций на ответственных линиях экономически и функционально целесообразнее использовать стандартные двухходовые шаровые краны, которые обеспечивают лучшую герметичность в закрытом положении и имеют более простую конструкцию.
Общий патрубок обычно противоположен рукоятке/приводу. Точную информацию содержит паспорт изделия и маркировка на корпусе. Часто используется схематичное изображение потока или буквенная маркировка (например, А-общий, В и С – ответвления). При отсутствии данных можно определить экспериментально на воде, подавая поток в один из патрубков.
Оба фактора критичны. Для пара низкого и среднего давления (до 16-25 бар) применяются краны из углеродистой или нержавеющей стали. Ключевое значение имеют уплотнения: стандартный PTFE (фторопласт) имеет ограничение по температуре (обычно до 180-200°C). Для пара требуются терморасширенные графитовые (GR) или металлические (металл-по-металлу) седельные уплотнения и сильфонное уплотнение штока для обеспечения долговечной и герметичной работы.
Основные причины: 1) Недостаточный крутящий момент привода – необходимо выбирать привод с запасом по моменту (20-30%). 2) Механические помехи в трубопроводе (несоосность, напряжение). 3) Износ или повреждение седел и шара, накипеобразование. 4) Неправильная настройка концевых выключателей в приводе. Требуется диагностика и обслуживание.
Обслуживание включает: периодическую проверку герметичности в закрытых положениях, визуальный осмотр на предмет внешней коррозии, проверку легкости хода при ручном управлении. При наличии приводов – проверку их срабатывания. Капитальный ремонт (замена уплотнительных седел, сальникового узла, шара) проводится согласно регламенту производителя, часто требует демонтажа крана с линии.
Трехходовые шаровые краны представляют собой высокоэффективную и надежную регулирующую арматуру, незаменимую для построения гибких и управляемых систем в энергетике и теплотехнике. Правильный выбор, основанный на анализе функции, параметров среды и гидравлических режимов, а также корректный монтаж и обслуживание, обеспечивают их длительную и безотказную работу. Понимание конструктивных различий между смесительными и разделительными моделями, знание характеристик материалов и типов приводов позволяют инженерно-техническому персоналу оптимально интегрировать данное оборудование в технологические схемы, повышая эффективность и управляемость систем.