Принцип работы клапана с прямым штоком
Клапан с прямым штоком
В процессе работы клапана происходит изменение проходного сечения между парой золотник — седло. За счет этого и достигается сбалансированность системы. Золотник располагается в плоскости, параллельной оси трубопровода. В то время как в плоскости, располагающейся перпендикулярно перпендикулярной оси трубопровода, располагается резьбовой шпиндель, с которым шарнирно соединен золотник. В корпусе клапана находится неподвижная резьбовая гайка, которая совместно со шпинделем образует ходовую пару.
За счет вращения настроечной рукоятки крутящий момент передается через шпиндель и связанную с ним неподвижную резьбовую гайку, в результате чего золотнику сообщается поступательное движение, в результате которого он перемещается из крайнего нижнего в крайнее верхнее положение. Находясь в крайнем нижнем положении, золотник плотно соединяется с седлом в корпусе клапана, тем самым герметично перекрывая поток.
В зависимости от вида используемого теплоносителя герметичное перекрытие потока обеспечивается использованием наличием уплотнения между затвором и седлом, создаваемого фторопластовыми или резиновыми кольцами или по типу метал-метал. В результате изменения проходного сечения меняется пропускная способность балансировочного клапана, под которой понимается значение, численно равное расходу, выраженному в м³/ч, через полностью открытый клапан, при котором потеря напора будет составлять 1бар. Зависимость пропускной способности от изменения положения затвора можно посмотреть в технических характеристиках клапана.
Назначение и функции
Многих людей напрямую интересует, для чего собственно нужен этот кран или клапан. Какие функции он выполняет?
Ответить на этот вопрос можно, только предварительно рассмотрев условия в системах отопления.
Стандартная система отопления постоянно гоняет по своим трубам носитель от одного узла к другому. Основной обогрев осуществляется за счет подачи носителя в радиаторы или другие подобные системы. Радиатор, при наличии достаточного количества жидкости внутри и нормальной температуры, отдает тепло в помещение с большой эффективностью.
Однако так действует система трубопроводов в условиях приближенных к идеальным. К сожалению, идеальные условия часто бывает недостижимыми или частично достижимыми.
В трубопроводе с постоянно прогреваемой водой может измениться уровень давления, температура носителя. Это приводит к неравномерному распределению потока по трубам. Чего, конечно же, хотелось бы избежать.
Одни трубы в итоге получают больше тепла, другие – меньше. Для системы отопления такой вариант развития событий – наихудший. Вот для чего используется балансировочный клапан или кран.
Балансировочный клапан для системы отопления
Его задача – автоматический контроль уровня давления и прогрева носителя, а также регулировка его подачи в случае изменения вышеописанных параметров.
Кран легко настраивать, он работает за счет простой пружины и нескольких дополнительных элементов. При этом балансировочный вентиль выполняет поистине титаническую работу, отсекая на логические части отдельные ветки системы и контролируя состояние в них.
На крупных трубопроводах один кран не решит проблему, придется ставить их в большем количестве. Но поверьте – оно того стоит.
На рынке представлено масса такой продукции от разных производителей. Самые популярные марки – Штремакс, Cimberio, Stad и другие. Именно они надежно удерживают свои позиции на рынке уже многие годы.
Общий принцип действия и конструкция
Стандартный балансировочный клапан сильно похож на трубопроводный кран, только в нем есть несколько отличий.
Это тоже фитинг, но фитинг предназначенный не для полного перекрытия системы (хотя некоторые модели Штремакс, Cimberio, Stad могут заниматься и такими вещами в нагрузку к стандартной балансировке) а для ее регуляции.
Конструкция клапана
Основа балансировочных вентилей – специальная пружина, которая настраивается за счет вращения двух ручек. Ручки влияют на ее жесткость. Чем жестче пружина, тем больше давления она может выдержать.
Все механизмы уплотнены резиновыми прокладками. Возле пружины оборудован картридж упрощающий работу клапана. Закрытие потока осуществляется за счет движения золотника к седелкам фитинга. Золотник, чаще всего, тоже контролируется за счет действия пружины.
В продвинутых моделях типа Штремакс, Cimberio и Stad можно задать граничные условия для клапана, при которых он полностью закроет или откроет подачу.
Использование расходометров
Иногда клапана оборудуют расходометром. Пользование расходометром дает нам несколько преимуществ, в том числе возможность:
- следить за потоком;
- тонкой настройки;
- автоматизации процесса регуляции.
В то же время клапана с расходометром стоят довольно дорого, и могут обойтись вам, по меньшей мере в несколько раз дороже обычных.
Как правило, если устройство оборудовано расходометром, то оно относится к высшему классу фитингов, следовательно, на него также будут ставить автоматику.
Существуют и продвинутые клапана, работающие полностью за счет электронных деталей, способные к самостоятельному оцениванию ситуации, оборудованные датчиками и управляемые с единого центра. В гражданском строительстве такие решения почти не используются в силу дороговизны.
Как еще применяется балансировочный вентиль?
Кроме регулирования отдельных ветвей и стояков в системе отопления, устройство используется и для других целей. Например, балансовый клапан устанавливают в малый контур циркуляции твердотопливного котла, когда он замкнут на буферную емкость. Смысл заключается в том, чтобы поддерживать температуру воды в контуре не ниже 60 ºС и не ставить для этого смесительный узел. Но в этом случае расход в котловом контуре должен быть выше, чем в отопительном. Этим и занимается вентиль, устанавливаемый на подаче.
Еще вариант установки — балансировочный кран регулирует подачу теплоносителя на змеевик бойлера косвенного нагрева. Последний, как правило, присоединяется напрямую от котельного агрегата, поэтому правильно будет ограничить количество теплоносителя для подогрева бойлера. Надо сказать, что в идеале балансовыми кранами лучше оснастить все ветви системы, включая контуры теплого пола и ГВС. Подобные мероприятия повышают качество функционирования отопления и однозначно ведут к экономии энергоносителей.
//www.youtube.com/embed/fvmNrDWBRXE
Рис. 7 Балансировочный вентиль в линии – схема установки автоматической арматуры
В частном доме
Клапан баланса в частном доме устанавливают на каждый радиатор, выходные патрубки каждого из них должны иметь накидные гайки или другой вид резьбового соединения. Применение автоматических систем не требует настройки — при использовании двухклапанной конструкции подача теплоносителя на радиаторы, установленные на большом расстоянии от котла, автоматически повышается.
Это происходит за счет передачи на исполнительные элементы воды через импульсную трубку под меньшим давлением, чем у первых от котла батарей. Применение другого вида комбинированных вентилей также не требует расчета теплоотдачи с помощью специальных таблиц и измерений, приборы имеют встроенные регулирующие элементы, перемещение которых происходит при помощи электропривода.
Если используется ручной балансир, то необходима его настройка с использованием измерительного оборудования.
Рис. 8 Автоматический балансировочный кран в системе отопления – схема подключения
Для определения объема подачи воды на каждый радиатор и соответственно балансировки, используют электронный контактный термометр, при помощи которого измеряют температуру всех отопительных радиаторов. Средний объем подачи на каждый нагреватель определяют, разделив общее значение на количество нагревательных элементов. Наибольший поток горячей воды должен поступать на самый дальний радиатор, меньшее количество — на ближайший к котлу элемент. При проведении регулировочных работ ручным механическим прибором поступают следующим образом:
- Открывают все регулировочные краны до упора и подключают воду, максимальная температура поверхности радиаторов при этом составляет 70 — 80 градусов.
- Контактным термометром замеряют температуру всех батарей и записывают показания.
- Так как на самые дальние элементы должно подаваться максимальное количество теплоносителя, они не подвергаются дальнейшему регулированию. Каждый вентиль имеет различное число оборотов и свои индивидуальные настройки, поэтому проще всего рассчитать необходимое количество оборотов, используя простейшие школьные правила исходя из линейной зависимости радиаторной температуры от объема проходящего теплового носителя.
Рис. 9 Балансировочная арматура – примеры монтажа
К примеру если рабочая температура первого от котла радиатора составляет +80 С., а последнего +70 С. при одинаковых объемах подачи в 0,5 м.куб./ч., на первом нагревателе данный показатель уменьшают на соотношение 80 к 70 , расход пойдет меньше, и полученный объем будет составлять 0,435 м.куб/ч. Если все вентили выставить не на максимальный поток, а установить средний показатель, то за ориентир можно брать нагреватели, расположенные в середине линии и аналогичным образом уменьшать пропускную способность ближе к котлу и увеличивать ее в самых дальних точках.
В многоэтажном доме или строении
Установка клапанов в многоэтажном доме производится в обратную линию каждого стояка, при большой удаленности электронасоса давление должно быть в каждом из них приблизительно одинаковым — в этом случае расход по каждому стояку считают равным.
Для настройки в многоквартирном доме с большим числом стояков использует данные объема подачи воды электронасосом, который делят на количество стояков. Полученное значение в метрах кубических в час (для клапана Danfoss LENO MSV-B) устанавливают на цифровой шкале устройства вращением рукоятки.
Виды и отличия
Балансировочные вентили Ballorexи краны можно считать довольно стабильными, с точки зрения наличия множества разновидностей, оборудованием.
В большей мере они повторяют конструкцию друг друга. Основное деление происходит за счет нескольких деталей.
В первую очередь их делят по типу привода или управления на:
- Ручные.
- Автоматические.
Первые нуждаются в ручной настройке и контроле, вторые являются законченными автоматами, преимущественно способными к организации в единую систему. Разница в цене между ними очень существенная.
Фитинг с регулировкой и расходометром
Не менее важно наличие дополнительных деталей. Краны часто оборудуют:
- расходометром;
- датчиками;
- автоматикой;
- защитой;
- манометрами.
Вариаций хватает с излишком. Вам лишь нужно понимать, что необязательно покупать самый дорогой и навороченный вариант. Вполне возможно, что тот же манометр или расходометр вам не понадобится вообще. А денег он стоит порядочно.
Способы подсоединения
На что еще стоит обратить внимание, так это на способ подсоединения балансировочных вентилей. Соединение это должно быть надежным, но в то же время мобильным
То есть необходимо наличие возможности в любой момент снять устройство, заменить его или отремонтировать. Лучший вариант в таком случае – фланцевый способ
Соединение это должно быть надежным, но в то же время мобильным. То есть необходимо наличие возможности в любой момент снять устройство, заменить его или отремонтировать. Лучший вариант в таком случае – фланцевый способ.
Фланцевый способ подсоединения широко используется в промышленности. Фланцевый клапан оборудован своими фланцами и подсоединяется к таким же ответным изделиям на торцах труб.
Промышленный балансировочный вентиль с фланцами
Фланцевый кран легко закрепить за счет затягивания всего нескольких болтов, он так же быстро снимается, но при этом обладает одной важной особенностью. Подразумевается, что фланцевый клапан при наличии разборного узла, имеет удивительный уровень герметичности
Фланцевый кран не нужно подтягивать или осматривать время от времени, вероятность ослабления фланцев крайне мала, при условии, что вы осуществили монтаж правильно.
Лучшие производители
Выбор производителя, конечно же, тоже влияет на качество продукта. На современном рынке лидеры давно известны. К ним относят компании производящие краны Штремакс, Cimberio, Stad и другие.
Австрийская компания Herz занимается производством кранов Штремакс, предназначенных для самых разнообразных задач. Их плюсы – надежность и практичность при удобной цене. Краны Штремакс не подводят своего владельца, что в системе отопления играет большую роль.
Краны Cimberio от итальянского производителя пользуются не меньшей популярностью. Клапаны Cimberio представлены на рынке большим количеством моделей, что позволяет покупателю увереннее делать свой выбор опираясь на широкую каталожную базу.
Балансировочный кран Stad
Краны и клапаны Stad – продукция высшего качества. Кран Stad – это эталон технической и инженерной мысли. Компания производит их в небольшом количестве, зато каждый вариант предельно универсален и удобен в работе.
Как видите, у разных производителей и марок есть свои прелести. Все они предоставляют продукцию высочайшего качества, причиной тому стало их многолетнее пребывание на рынке в качестве лидеров. Поэтому конечный выбор будет ложиться на ваши плечи.
Клапана BALLOREX
Польская компания BROEN BALLOREX в своей серии Venturi занимается выпуском ручного балансировочного клапана, обладающего высокой точностью регулирования. Такой клапан представляет собой вентиль, выполняющий две функции:
- клапана с ручной регулировкой;
- запорного шарового крана.
Он позволяет производить балансировку и гидравлическое регулирование, ограничение расхода, открытие и закрытие потока рабочей среды в системе, а так же измерение температуры рабочей среды и расхода при помощи штатного расходомера. Его можно приобрести в различных исполнениях. Линейка данных клапанов выпускается с диаметром условного прохода от DN 15 до DN 200 и номинальным давлением PN 16 Вар и PN 25 Вар. Клапана с условным диаметром от DN 15 до DN 50 и давлением 16 Вар имеют фланцевое присоединение, а клапана с давлением PN 25 Вар имеют резьбовое соединение.
Клапан BROEN BALLOREX
Все балансировочные клапана и их элементы (корпус клапана, измерительная диафрагма, отсечной шар, регулировочный шток) с условным диаметром от DN 15 до DN 50 изготавливаются из хромированной латуни. А балансировочные клапана, имеющие условный диаметр от DN 65 до DN 200 изготавливаются из стали также с фланцевым или резьбовым соединением.
Клапана серии Venturi при одинаковом условном проходе выпускаются с различной пропускной способностью, зависящей от типа исполнения: high (H), standard (S) и low (L). Кроме того серия Venturi выпускается двух типов Venturi FODRV и Venturi DRV данные клапана имеют измерительные ниппели контроля расхода. Все клапана данной компании могут быть установлены в любом положении на любом участке трубопровода перед отводом или сразу за ним, перед сужением трубопровода или после.
Также данная польская компания предлагает автоматические балансировочные клапана в различных модификациях. Клапана Ballorex DP устанавливаются на обратном трубопроводе, обеспечивая на циркуляционном кольце необходимый перепад давления при любых нагрузках. Это делает возможным поэтапный запуск объект в эксплуатацию благодаря возможности зональной балансировки. Использование Ballorex DP позволяет устранить шумовые явления, которые вызываются избыточным давлением, создаваемым в других частях отопительной системы.
https://youtube.com/watch?v=-HdmcDc0lbM
Клапана от датского производителя
Еще одним производителем является датская компания Данфос, поставляющая клапана всех типов, отличающихся высоким качеством исполнения. Ручные клапаны MSV-BD LENO относятся к клапанам нового поколения. Они позволяют решать задачи по гидравлической балансировке систем отопления. При этом они сочетают в себе функции, характерные для стандартного ручного клапана и шарового крана, обеспечивая тем самым быстрое и полное перекрытие потока. Большинство моделей позволяет снять данные на выходе и входе, однако у отдельных моделей ниппель предусмотрен только с одной стороны.
Автоматический клапан ASV-M
Автоматический ASV-M, цена которого позволяет говорить об оптимальном соотношении цены и качества, можно использовать как запорную арматуру и при необходимости присоединения импульсной трубки от ASV-P(V). ASV-I. Он позволяет ограничивать максимальный расход перемещаемого теплоносителя. Клапан комплектуется специальными заглушками под измерительные ниппели. Установив ниппели можно измерить расход теплоносителя, который протекает через конкретный участок системы.
Клапана серии ASV отличаются высоким качеством исполнения. Они позволяют поддерживать постоянную разность давлений между подающим и обратным трубопроводами. ASV-P, устанавливаемый на обратном трубопроводе, отличается фиксированной настройкой 10 кПа. В то время как ASV-PV имеет измеряемую настройку 5-25 кПа, а ASV-PV Plus – 20-40 кПа.
Как выбрать вентиль для балансировки
При выборе балансировочного вентиля для системы отопления рекомендуется обратить внимание на следующие факторы:
- принцип управления;
- функции устройства;
- способу крепления;
- компанию-производителя.
Виды вентилей в зависимости от способа управления
Балансовый вентиль может управляться двумя способами:
- вручную;
- автоматически.
Вентиль с ручной регулировкой состоит из корпуса, который чаще всего изготавливается из бронзы или латуни, механизма регулирования и ниппелей, требующихся для подключения измерительной аппаратуры. В свою очередь механизм для регулировки состоит из штока, который двигается посредством вращения рукояти, оснащенной шкалой.
Устройство балансировки с ручным управлением
Автоматический вентиль производит балансировку отопительной системы самостоятельно, при изменении рабочих параметров. Такое устройство нельзя использовать для перекрытия потока воды, поэтому рядом с автоматическим балансировочным вентилем требуется монтаж запорной арматуры.
Устройство автоматической настройки системы
Вентили с ручным управлением устанавливаются на однотрубные системы отопления, а вентиля с автоматическим управлением можно монтировать и на двухтрубные системы.
Разновидности устройств по области назначения
Балансировочный вентиль может применяться для регулировки:
- давления в трубопроводе;
- температуры рабочей жидкости;
- расхода жидкости. Для этой цели требуется вентиль с расходомером. Дополнительное устройство устанавливается непосредственно на вентиле.
Устройство балансировки с дополнительной функцией
Способы крепления вентилей
Вентили, предназначенные для регулировки того или иного параметра системы, могут устанавливаться:
при помощи резьбы, расположенной на концах вентиля;
Вентиль с резьбовым способом крепления
при помощи фиксирующих устройство фланцев.
Вентиль с фланцевым креплением
В домашних системах преимущественно устанавливаются резьбовые вентили. Фланцевые устройства отличаются сложностью монтажа и чаще всего используются в промышленных трубопроводах.
Производители балансировочных вентилей
Среди множества фирм, производящих вентили для балансировки определенных параметров, можно выделить:
датскую компанию Danfoss. Производителем выпускаются вентили для различных функций, причем как ручные, так и автоматические. Большинство устройств можно использовать и в качестве запорной арматуры для трубопровода. Небольшая стоимость и высокое качество выпускаемой продукции позволили компании занять лидирующие позиции на российском рынке;
Линейка вентилей от датского производителя
немецкая компания Watts. Преимуществами вентилей от упомянутого бренда являются: возможность установки в любом месте системы (для корректной работы не требуется ровный участок трубопровода), точность и долговечность вентиля, гарантированная производителем;
Устройство, произведенное в Германии
итальянская компания Cimberio. Основным материалом для производства вентилей является латунь. Устройства высокой четкости могут устанавливаться как резьбовым, так и фланцевым способом. Все продукция компании сертифицирована, в том числе по требованиям экологической безопасности;
Устройство для балансировки от итальянского производителя
австрийская компания HERZ. Вентили под брендом Штремакс отличаются высокой стоимостью, которая оправдывается точностью оборудования и длительным периодом использования. Компанией выпускаются устройства промышленного и бытового назначения.
Австрийские балансировочные вентили
На оригинальных вентилях должен находиться логотип выпускаемой компании, у продавца – сертификат соответствия. Если документов нет, то вентиль может быть поддельным. В этом случае компания не гарантирует долговечность его работы.
Балансировка сети
Чаще всего те мастера, которые на профессиональном уровне занимаются установкой отопительных систем, определяют расход теплоносителя на батареях очень простым способом: берут суммарное число оборотов балансировочного вентеля и делят на количество используемых отопительных приборов. Такие несложные действия помогают узнать оптимальный шаг регулировки. Постепенно переходя от последнего радиатора к первому, аккуратно закрывают краны с полученной разницей в оборотах.
Помимо основного способа регулировки, существует дополнительный, возможно более точный
Конечно, такой способ является приблизительным, так как в нем не предусмотрен тот вариант, что батареи могут быть разной мощности. Именно поэтому его лучше использовать для предварительной настройки, которая допускает внесение определённых поправок во время активной эксплуатации.
Особого внимания заслуживает совершенно другой метод, который основан на измерении реальной температуры поверхности батарей. Правильно настроить балансировочный клапан можно следующим образом:
- Изначально нужно постепенно открыть абсолютно все клапаны и ввести систему в рабочий режим с температурой подачи +80˚С.
- При помощи контактного термометра необходимо замерить температуру каждого отопительного прибора.
- Всю разницу в данных нужно устранить, закручивая краны средних и первых батарей. Последние трогать запрещено. Ближний радиатор следует приоткрыть на 1,5 оборота вентиля, а вот средние на 2,5.
- Системе нужно дать немного времени адаптироваться к совершенно новым эксплуатационным условиям. Через 30 минут необходимо снова снять замеры. Основная задача мастера — добиться минимальной температурной разницы между ближней и самой дальней к котлу батареями.
Разборка автоматические балансировочные клапаны серии ASV:
Принцип действия
Балансировочные клапаны предназначены для того, чтобы с их помощью добиться максимальной отдачи всех нагревательных элементов системы, а также в любой момент произвести ее регулировку.
Рекомендуем ознакомиться: Как выбрать игольчатый кран для трубопровода?
Принцип работы устройства заключается в том, что клапан изменяет проходное сечение с помощью работы деталей.
Когда рукоятку, рассчитанную для регулировки, прокручивают в любую из сторон, крутящий момент передается на гайку и шпиндель. Откручивание заставляет последний элемент подниматься из нижнего положения в верхнее. Находясь внизу, он плотно перекрывает поток, не пропуская теплоноситель по трубам.
Таким образом, когда кран откручивают, золотник пропускает определенное количество энергоносителя, увеличивая проход, когда закручивают, проход сужается, что уменьшает или полностью перекрывает поток. Поворот шпинделя изменяет пропускную способность устройства.
Любая регулировка проходного сечения влечет за собой изменение сопротивления клапана потоку воды или любого другого теплоносителя.
Вода, так же, как и любой другой энергоноситель, всегда идет путем наименьшего сопротивления. В результате дальние отопительные контуры нагреваются недостаточно. Балансировочный клапан создает искусственное сопротивление на пути воды, ускоряя ее подачу в дальние контуры. Таким образом, приспособление обеспечивает рассчитанный перепад давления.
При такой работе основная задача всей конструкции состоит в том, чтобы обеспечить максимальную герметичность. Для этого производители используют несколько вариантов уплотнительных колец:
- из фторопласта;
- из плотной резины;
- из металла.
Для точной настройки нужно изучить технические характеристики, в которых описана работа системы при определенных положениях затвора.
Настройка баланса радиаторной сети
От правильности регулирования системы зависит качество обогрева помещения. К каждому вентилю прилагается руководство пользователя, в котором описан способ вычисления количества поворотов рукоятки. Согласно инструкции можно выставить настройки таким образом, чтобы был оптимальный расход теплоносителя и экономия на отоплении.
По инструкции вентиль крутится до определенного уровня. Для регулировки существует два способа. Выбор подходящего зависит только от удобства для мастера и наличия инструмента.
Способ 1
Ручной способ настройки в зависимости от количества радиаторов
Этот метод предлагают опытные специалисты. Они мысленно делят обороты вентиля на число радиаторов, которые размещены по всему периметру помещения. Путем такого расчета можно безошибочно определить нужный шаг корректировки. Основной принцип заключается в перекрытии всех кранов в обратном порядке.
Примером может служить система, состоящая из 5 батарей с клапанами ручного вида. Шпиндель регулируется на 4,5 оборота. Для определения шага нужно разделить 4,5 на 5 и получить 0,9 оборота.
Это простой и надежный способ, которым может воспользоваться любой человек, занимающийся регулировкой системы в своем доме, без использования дополнительных приспособлений.
Способ 2
Настройка в зависимости от пропускной способности клапана
Это также эффективный метод регулировки, но для его осуществления потребуется специальный термометр контактного типа. Такая методика более быстрая и позволяет изменять настройки каждого радиатора с учетом его индивидуальных особенностей.
Алгоритм процесса:
- Открыть все клапаны. Необходимо дать системе нагреться до 80°С.
- Измерить температуру каждого радиатора с помощью термометра.
- Устранить получившуюся разницу между первыми и средними кранами путем их перекрытия. Обычно первый проворачивают на 1,5 поворота, а средние на 2,5.
Далее в течение 20 минут запрещено проводить любые регулировочные работы. Когда система адаптируется к новым условиям, следует снова произвести замеры каждого элемента отопительной системы. Основной задачей, как и в предыдущем случае, является устранение температурной разницы, с которой греются все радиаторы.
