Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.

Назначение гидрострелки — для чего она нужна

Гидрострелка в отопительных системах выполняет следующие функции:

1. Одной из главных функций гидроразделителя является гидродинамическая балансировка в отопительном контуре. Рассматриваемое устройство врезается в систему как дополнительный элемент и обеспечивает защиту чугунного теплообменника, расположенного в котле, от теплового удара. Именно поэтому гидроразделители обязательны к установке при использовании котлов с теплообменниками из чугуна. Кроме того, гидрострелка обеспечивает защиту отопления от повреждений при спонтанном отключении одного из ее элементов (например, ГВС или теплых полов).
2. При обустройстве многоконтурного отопления гидроразделитель попросту необходим. Все дело в том, что контуры при работе могут конфликтовать и мешать друг другу – а установленный разделитель предотвратит их сопряжение, за счет чего система сможет нормально функционировать.
3. Если отопительная система была спроектирована правильно, то гидрострелку можно использовать в качестве отстойника, удерживающего в себе различные твердые механические примеси, содержащиеся в теплоносителе.
4. Находящийся в системе отопления гидроразделитель позволяет удалять из контура воздух, избавляя от необходимости использования других способов стравливания воздуха и предотвращая окисление внутренних поверхностей элементов отопительной системы.

Знание того, для чего нужна гидрострелка в системе отопления, позволит правильно подобрать и установить подобное устройство.

Когда нужен гидроразделитель

Гидрострелка нужна для стабилизации работы системы отопления состоящей из нескольких контуров с разными объёмами и температурными параметрами. Её устанавливают если:

1. В системе одновременно работают несколько соединённых между собой котлов.
2. Контуров больше двух. Без гидравлической развязки даже при точном расчёте производительности насосов будет нарушаться циркуляция. Например, при работе насоса в системе горячего водоснабжения начинают остывать батареи.
3. Помимо батарей необходимо обогревать тёплые полы в нескольких комнатах. При подключении без гидрострелки во время работы насоса этого контура будет создаваться большая нагрузка на котёл.
4. В системе установлены автоматические регуляторы температуры.
5. Установлен мощный котёл с теплообменником из чугуна. За счёт смешивания в гидрострелке теплоносителя из подачи и обратки исключается попадание холодной воды в котёл, которая может вызвать появление трещин.

Простая отопительная система с одним котловым насосом нормально работает и без гидрострелки. Балансировку насосов в двух контурах можно выполнить без разделителя регулировочными кранами. Для защиты чугунных котлов малой мощности от попадания холодной воды установка гидрострелки необязательна вполне достаточно байпаса с трёхходовым клапаном.

Принцип работы гидроразделителя

Первым делом нужно понять, что такое гидрострелка в системе отопления как отдельный элемент. Конструктивно гидрострелка представляет собой полое устройство в виде трубы с квадратным сечением профиля (прочитайте: «Принцип работы и устройство гидрострелки отопления, назначение»). Простота конструкции говорит о том, что и принцип работы такого устройства достаточно прост. Благодаря гидрострелке в первую очередь выделяется и выводится из системы воздух, для чего используется автоматический воздухоотвод.

Отопительная система делится на два контура – большой и малый. Малый круг включает в себя саму гидрострелку и котел, а в большом круге к этим элементам добавляется еще и потребитель. Когда котел выдает оптимальное количество тепла, полностью расходуемое на отопление, то теплоноситель в гидрострелке перемещается лишь в горизонтальной плоскости. При нарушении баланса тепла и его расхода теплоноситель остается в пределах малого контура, и температура перед котлом растет.

Все эти действия приводят к автоматическому отключению системы, но теплоноситель при этом продолжает спокойно двигаться в малом контуре – и так ровно до тех пор, пока его температура не снизится до необходимого значения. По достижении заданной отметки котел возобновляет работу в штатном режиме. Все это дает ответ на вопрос о том, зачем нужна гидрострелка для отопления – она обеспечивает независимую работу всех контуров.

Гидравлический разделитель может использоваться и в сочетании с твердотопливными котлами. Принцип работы отопления с гидрострелкой сохраняется, но само устройство подключается к входу и выходу из отопительного оборудования – такая конструкция дает возможность тонкой настройки температуры в системе.

Принцип работы

Существует главный показатель, при котором можно и нужно использовать гидравлическую стрелку — перепад давления в 0,4 метра водяного столба. Замеры проводятся на подаче и обратке. Основной принцип работы гидравлического разделителя может быть разным и зависит от количества контуров, дополнительного оборудования и других нюансов.

Существует три основных режима, при которых работает устройство:

1. За основу берутся два контура, работающих при одинаковых давлениях и расходах теплоносителя. Подбираются полностью идентичные насосы и режимы их работы. Это первый режим разделителя.
2. Показатели по давлению и расходу жидкости превышают данные по второму контуру. Такая система работает только при функционировании одного отопительного котла.
3. Проток первого контура выше протока второго. Такая система реализуется, когда надобность в котле отпадает либо ограничивается подача теплоносителя в определённые сезоны.

Гидрострелка. Когда она нужна: При правильной работе гидравлического разделителя пользователь может регулировать подачу теплоносителя во все точки системы отопления. Регуляция котла производится посредством представленного контура и отлично справляется со всеми задачами. Ни в коем случае нельзя экономить на приобретении разделителей, так как выход всего контура из строя может привести к большим проблемам.

Выбор гидравлического распределителя для системы отопления

Зная, что такое гидравлический разделитель в системе отопления, можно приступать к выбору подходящего устройства. При выборе гидрострелки нужно учитывать всего один показатель – стрелочный диаметр, т.е. диаметры патрубков, которые можно подводить к устройству. Для максимальной эффективности выбирать устройство нужно таким образом, чтобы поток теплоносителя в отопительном контуре не ограничивался, а вот в самой гидрострелке и патрубках он должен двигаться с минимальной скоростью (рекомендуемое значение составляет около 0,2 м/сек.).

Перед тем, как рассчитать гидрострелку системы отопления, нужно узнать следующие показатели:

• D – диаметр гидрострелки, мм;
• d – диаметры подводящих патрубков, мм;
• G – предельное значение скорости тока жидкости по гидрострелке;
• w – предельная скорость тока воды по поперечному сечению гидрострелки;
• c – теплоемкость теплоносителя;
• P – максимальная мощность котла, кВт;
• t2-t1 – разница температур теплоносителя на подаче и обратке (стандартное значение составляет около 10 градусов).

Для расчета зависимости диаметра гидроразделителя от предельного значения напора системы необходимо взять значение диаметра подводящего патрубка и умножить его на 3, или же используется формула, в которой число 18,8 умножается на квадратный корень максимальной скорости движения жидкости, деленной на предельную скорость тока жидкости по поперечному сечению устройства.

Перед тем, как рассчитать гидрострелку для отопления, стоит также узнать о зависимости ее диаметра от мощности котла. Формула имеет такой же вид, но квадратный корень в данном случае извлекается из мощности котла, деленной на произведение скорости движения жидкости вдоль поперечного сечения разделителя, умноженной на разницу температур.

Контуры гидравлического разделителя

Если в доме установлен твердотопливный котел, то вода нагревается в бойлере, где давление в несколько раз меньше, чем в самой системе отопления. Далее эта вода может применяется для разных задач:

• отопление здания;
• источник горячей воды в ванной, на кухне;
• обогрев тёплых полов.

“Стрелка” создаёт несколько независимых потоков в отоплении
Таким образом, каждая система нуждается в соответствующем расходе и давлении. Если установить гидравлический разделитель в системе отопления, то можно создать нужные показатели.

Гидравлический разделитель — это в первую очередь дробление всей системы отопления на два независимых контура:

• основной контур теплосистемы;
• вспомогательные подсистемы, которым требуется регуляция.

То есть при ограничении подачи теплоносителя или регуляции можно формировать определенные температурные показатели, давление и расход в каждой отдельной подсистеме. В современных реалиях это является очень важным аспектом. Балансирование между техническими характеристиками производится с минимальными затратами.

Принцип работы гидравлической стрелки:

Достоинства гидрострелок

Гидравлические разделители, используемые в отопительных системах, имеют ряд достоинств, которые делают установку данных устройств оправданной:

• Возможность избежать проблем при подборе размеров циркуляционного насоса, устанавливаемого во вторичном контуре и отопительном оборудовании;
• Устранение конфликтов, возникающих между котловым контуром и отопительными;
• Равномерное распределение потоков теплоносителя между отопительным оборудованием и потребителями;
• Обеспечение наиболее благоприятной работы всех элементов отопления;
• Возможность врезки в систему расширительного бака и автоматического воздухоотводчика;
• Возможность беспрепятственного подключения к системе дополнительных элементов.

Кроме того, используемая при устройстве отопления стрелка позволяет существенно сэкономить на энергоресурсах: расход газа снижается примерно на четверть, а электричества – почти в два раза.

Заключение

Гидравлический распределитель для отопления – это очень полезное приспособление, позволяющее оптимизировать работу отопительной системы. Благодаря своим качествам рассматриваемые устройства позволяют добиться наиболее эффективного распределения тепла в отопительной системы при минимальных начальных затратах и существенной экономии в дальнейшем.

Для чего действительно нужна гидравлическая стрелка – развенчиваем мифы

Разобрав техническую сторону гидравлического разделителя, перейдем к вопросу его эксплуатации. Так для чего нужна гидрострелка в системе отопления?

Для начала давайте рассмотрим, какие свойства часто приписывают данному элементу:

• повышение устойчивости работы системы;
• увеличение КПД котла;
• снижение топливных затрат;
• обеспечение стабильности движения теплоносителя;
• увеличение срока работы отопительного прибора.

Данные преимущества, хоть и звучат красиво, однако в большинстве своем не соответствуют действительности. Единственным пунктом, заслуживающим внимания, является «увеличение срока работы отопительного прибора». Как отмечалось выше, гидроразделитель в системе отопления способен защитить котел от теплового шока посредством подогрева обратного потока теплоносителя. Впрочем, с такой задачей может справиться и обычный байпас, установленный на выходе прибора между подачей и обраткой.

Для защиты котла от теплового удара вместо гидрострелки проще установить байпас

Несмотря на то, что гидрострелке приписывается множество функций,она нужна для решения только одной задачи – обеспечить оптимальную работу насосного оборудования, установленного в разных контурах отопления.

Если в системе задействовано несколько насосов с разной производительностью, то самый мощный из них будет создавать большое разрежение в подающем трубопроводе и избыточное давление в обратке. Таким образом, слабо производительный насос не сможет обеспечить собственный контур достаточным количеством теплоносителя. Чтобы избежать подобной ситуации, устанавливается гидрострелка– участок с нулевым сопротивлением. Благодаря данному элементу разность давления между прямой и обратной подачей уравнивается, и все насосы смогут работать в оптимальном режиме.

Гидравлический разделитель нужен для согласования работы нескольких отопительных контуров

Зачем нужна гидрострелка? | Моё Тепло

В современных бытовых котельных практически всегда при монтаже используют гидрострелку. Для чего она нужна и можно ли обойтись без нее?

Давайте разбираться.

В теорию мы вдаваться не будем, думаю всех больше интересует практический опыт.

В принципе основная задача гидрострелки сделать так, чтобы насосы в вашей системе отопления могли работать, не мешая друг другу.

Тогда система отопления будет работать как задумано при проектировании, контура отопления не будут мешать работе теплых полов и бойлера при включении насосов в любой комбинации. Это очень важно для корректной работы всей котельной и системы отопления в целом.

Вторая функция гидрострелки-защитить котлы от попадания в них холодной обратки из системы отопления. Котлы этого не любят, чугунные даже могут от этого лопнуть. При отсутствии гидрострелки нужно ставить дополнительную систему защиты котла от холодной обратки.

Третья функция гидрострелки особенно важна для настенных котлов с их маленькими теплообменниками. Для этих котлов необходимо, чтобы через них всегда был расход теплоносителя для защиты от перегрева. При отсутствии гидрострелки, если в системе отопления закроются все термоголовки на радиаторах или остановиться насос системы отопления, настенный котел моментально перегревается и встает в ошибку.

Ну и четвертая причина для того, чтобы сделать гидрострелку-эффективная защита котлов от грязи, которая всегда есть в системе отопления. В данном случае стрелка работает как отстойник, благодаря чему реже приходиться чистить фильтры котлов и насосов. Особенно это актуально, когда новую котельную подключают к старой системе отопления.

Минусом гидрострелки считается, что она уменьшает температуру в подаче системы отопления на 5-7 градусов относительно температуры в подаче котла. Но это легко можно учесть при проектировании вашей системы отопления, которую для коттеджа не считают на температуру в подаче выше 80 градусов.

Ну и минусом можно еще назвать монтаж дополнительных 1-2 насосов в котельной, когда в гидравлике есть гидрострелка. Но плюсов у нее заметно больше и качество вашей котельной при этом заметно выше.

Сегодня можно купить готовую гидрострелку для вашей котельной и не заморачиваться с расчетами и сваркой. Нужно только выбрать подходящую вам по мощности гидрострелку и смонтировать у себя в котельной.

И также, можно купить готовую гидрострелку, совмещенную с коллектором отопления, что значительно ускоряет процесс монтажа вашей котельной.

Думаю теперь вы согласитесь, что гидрострелка важный и нужный элемент современной котельной, и экономить на такой полезной штуке нет никакого смысла.

Больше полезных статей в нашем блоге: https://my-teplo.ru/articles/

Гидрострелка в системе отопления

Классический способ соединения котла с отопительной системой имеет ряд серьезных недостатков. Например, она может не выдавать расчетную мощность и при необходимости регулировки теряет баланс. Внутри котла наблюдаются существенные температурные колебания, а подобрать насосы для такой модели – целая проблема. В настоящее время данные недостатки исправляются при помощи гидрострелки для системы отопления.

Что такое гидрострелка в системе отопления

Гидрострелка (гидравлический разделитель, гидравлическая стрелка) – часть отопительной системы, с помощью которой проводят стыковку отопительных контуров. Она обеспечивает наименьший перепад давления между ними, что делает возможным отключение одного без потери давления в остальных. Иначе говоря, гидрострелка для отопительной системы убирает влияние насосов потребителей тепла на циркуляционные насосы источника тепла и в обратном порядке.

К тому же, гидрострелка применяется для гидродинамической балансировки теплоснабжения. Этот незатейливый прибор играет важную роль во всей отопительной системе жилья. Гидравлический разделитель препятствует образованию теплового удара в чугунных теплообменниках и котлах.

Некоторые изготовители котлов включают в документ о техническом обслуживании пункт о монтаже гидрострелки для отопления. Без ее использования покупатель лишается гарантии на прибор (к примеру, на газовый котел напольного типа).

Гидрострелку для систем отопления балансируют гидродинамические параметры системы. Таким образом, стопроцентно исключается взаимное влияние различных тепловых контуров друг на друга, что приводит их к работе без сбоев и сохранению заданных параметров и режимов.

Помимо вышеописанных возможностей гидрострелка для отопительных систем также может производить очистку теплоносителя от примесей, например, от песка или ржавчины (для этого необходимо верно рассчитать параметры). Кроме того, гидравлический разделитель удаляет из него и воздух, а это, в свою очередь, продлевает срок службы металлических деталей, так как замедляется их окисление. Увеличение срока эксплуатации запорной арматуры, насосов, датчиков, радиаторов и теплообменника напрямую влияет на надежность и долговечность всей системы отопления.

Гидравлическая стрелка выполняет следующие функции:

1. Функция поддержки гидробаланса в системе отопления. Исключение влияния одного контура на гидравлические характеристики остальных при включении и отключении.

2. Функция сохранения чугунных теплообменников котлов. Эксплуатация гидрострелки для систем отопления оберегает теплообменники от резких скачков температуры, которые могут быть при первом запуске котла либо при ремонтных работах, когда отключают циркуляционный насос. Общеизвестно, что такие перепады негативно сказываются на чугунных аппаратах.

3. Функция воздухоотводчика. Гидрострелка также нужна для выведения воздуха из отопительной системы. Для этих целей на ней монтируется патрубок в верхней ее части, предназначенный для монтажа автоматического воздухоотводчика.

4. Функция заполнения и спуска теплоносителя. Подавляющая часть гидрострелок как промышленного, так и самостоятельного изготовления оборудованы сливными кранами, с помощью которых производится наполнение или слив теплоносителя из системы отопления.

5. Функция очистки отопительной системы. В гидрострелке теплоноситель движется с пониженной скоростью. Таким образом, эта установка собирает разного рода грязь: накипь, ржавчину, песок, окалину, и так далее. Эти твердые фракции скапливаются в нижней ее части, что позволяет провести их удаление через сливной кран. Существуют модели гидрострелок, которые комплектуются магнитными уловителями для сбора металлического мусора.

 

Для чего нужна гидрострелка в системе отопления частного дома

На вопрос: «Зачем нужна гидрострелка в системе отопления?» можно ответить следующее. Главной целью установки этого аппарата в отопительную систему является разделение потоков жидкости внутри него, а также защита котлов и связанного с ними оборудования. Ниже приведем основные ситуации, в которых может понадобиться установка гидрострелки в отопительной системе:

1. Обычно гидрострелку устанавливают в помещениях площадью более 200 м2.

2. В случае если необходимо создать более двух контуров в системе отопления с разным расходом теплоносителя. К примеру, пристыкованный элемент потребляет больше вещества, передающего тепловую энергию, чем тот, который идет от котла. В этой ситуации нужно либо увеличить мощность и циркуляцию в основном контуре, что будет экономически нецелесообразно, так как увеличит нагрузку на оборудование, либо установить гидрострелку для регулирования потока.

3. В тех схемах отопления, в состав которых включены теплые полы, бойлеры и несколько контуров, гидрострелка уберет всякое негативное воздействие данных элементов друг на друга. Можно свободно отключать и подключать любую часть конструкции, не опасаясь нарушения баланса всей системы.

4. В случае если от одного котла отходят несколько контуров, каждый из которых имеет циркуляционный насос. При таких обстоятельствах гидрострелка не допустит противодействия этих составляющих. Приборы будут работать мягко, равномерно распределяя теплоноситель, которого будет достаточно для каждого элемента.

5. Гидрострелка незаменима при объединении нескольких котлов в одну систему отопления.

6. В ситуации, когда необходимо оставить всю систему в рабочем состоянии, за исключением одного контура. Гидрострелка дает такую возможность и, следовательно, повышает ремонтопригодность всей системы отопления.

7. В случае, когда оборудование подвергается перепадам температуры. При воздействии холодной жидкости на имеющий более высокую температуру прибор, последний может треснуть и выйти из строя. Наибольшую чувствительность к такому воздействию показывают чугунные батареи, теплообменники и так далее. Такая ситуация может случиться при аварийном отключении, запуске системы отопления, во время ремонтных работ. Гидрострелка не допустит возникновения теплового удара и сбережет важные части всей отопительной системы.

Помимо вышеперечисленных основных функций гидрострелки, она также имеет возможность очищать систему отопления от продуктов распада – окалины, грязи, ржавчины, песка и т.п. Для этого гидравлический разделитель оснащен краном в нижней своей части. Кроме того, гидрострелка может выполнять функцию воздухоотводчика, благодаря специальному клапану в верхней своей части. Следовательно, эти возможности гидрострелки напрямую влияют положительным образом на надежность и безопасность всей системы отопления.

Каких видов может быть гидрострелка в системе отопления частного дома

В зависимости от количества патрубков, можно определить следующие конструкции гидрострелок:

1. Гидрострелка с 4 патрубками обеспечивает 2 контура.

2. Гидрострелка KV серии с 2 патрубками на одной стороне и с 8 или 10 патрубками на другой.

3. Коллекторная гидрострелка имеет множество патрубков для возможности подведения к каждому из них своей ветки отопления, а также для подключения к таким веткам своего циркуляционного насоса.

Расположение патрубков относительно друг друга бывает:

В последнем случае теплоноситель будет двигаться медленнее, что приведет к лучшей его очистке от воздуха и примесей. При расположении патрубков на одной оси скорость теплоносителя больше, в результате чего части мусора могут попадать во второй контур.

Приборы могут отличаться по мощности и объему. Если вы знаете характеристики котла, то подобрать правильный будет несложно. По объему они бывают:

• Малые, до 20 л.

• Средние, до 150 л.

• Большие, до 300 л.

Зачем нужна гидрострелка или гидравлический разделитель?

Может показаться, что , если в Вашем доме реализована небольшая система отопления, данный элемент системы вам не нужен. Однако, если ваш котел оснащён чугунным теплообменником, гидравлическая стрелка помогает защитить теплообменник от опасных температурных скачков, обеспечивая более благоприятные условия для работы котла или котлов, значительно снижая вероятность разрушения хрупкого чугунного теплообменника.

Если котельная реализована путём каскадного подключения нескольких котельных агрегатов или система отопления разделена на несколько отопительных контуров, включение в схему гидрострелки облегчает балансировку котлового и отопительного контуров.

Котловой контур состоит из котла (или несколько котлов) и насоса (или, соответственно, нескольких насосов). Отопительный контур включает в себя насос и радиаторы отопления. Кроме того к группе отопительных контуров можно отнести контур косвенного бойлера, теплых полов, вентиляции, подогрева бассейна и т.д.

Рассмотрим схему котельной с одним котлом и несколькими отопительными контурами:

Насос Kh2 создает определенный проток теплоносителя в контуре котла, в свою очередь насосы в отопительных контурах тоже создают определенный суммарный проток.

При идеальных условиях суммарный проток котлового контура должен быть равен суммарному протоку в отопительных контурах. На практике же, это невозможно ввиду того, что проток теплоносителя в контурах отопления непрерывно изменяется:

в прямом отопительном контуре (без трехходового смесительного крана) проток изменяется из-за работы термостатических головок на радиаторах либо из-за ручной регулировки кранов на батареях;

в смесительном отопительном контуре (с трехходовым краном) проток изменяется в зависимости от работы трехходового смесителя;

в контуре косвенного бойлера насос периодически включается и выключается, что приводит к небольшим гидроударам.

о контуре тёплого пола и говорить не приходится, его проток находится в постоянном изменении, особенно при большом количестве змеевиков;

Таким образом уравновесить расходы в контуре котла и отопительных контурах невозможно и это приводит к таким последствиям:

Отдельные насосы могут не обеспечивать нужный проток (производительность). Особенно маломощные насосы, которым приходится “напрягаться” для преодоления воздействия более мощных насосов. Так называемые “паразитные протоки”.

Насосы, вероятнее всего, будут часто выходить из строя (разная производительность в котловом и отопительных контурах часто приводит к неоптимальному или нештатному режиму работы насосов).

Котельная и система отопления работают не в оптимальных запроектированных режимах.

Использование устройств регулирования расходов в зональных системах приводит к разбалансировке всей системы.

Батареи могут нагреваться даже при выключенных насосах (из-за “паразитных протоков”, появляющихся от работы других работающих насосов.

Сложности в подборе насосов.

Риск возникновения тепловых ударов и разрушение из-за этого чугунного теплообменника котла (возможно при большой разнице температур между подачей и обраткой).

Избежать всех этих проблем поможет гидравлическая стрелка (гидравлический разделитель).

Схема котельной с гидравлической стрелкой будет выглядеть таким образом:

Это, довольно простое устройство позволяет избежать множества проблем, перечисленных ранее.

Гидравлическое сопротивление контура котла уменьшается практически до нуля, что обеспечивает:

• оптимальные условия работы и максимальную долговечность насосов,
• оптимальные условия работы для котла: достаточный проток теплоносителя благодаря отсутствию сопротивления, минимальная разница температур между подачей и обраткой котла, в следствии чего теплообменник котла прогревается максимально равномерно и разница температур в разных точках минимальна а, значит минимальны и температурные нагрузки.
• плавный запуск котла по малому кольцу. Котел прогревается достаточно быстро. Если нет гидравлической стрелки, то в котел поступает холодный теплоноситель из системы отопления, разница температур на подаче и обратке большая, Чугунный теплообменник может лопнуть.

При использовании гидроразделителя, насосы не влияют друг на друга, поэтому отопительные контуры легко регулируются.

Даже если остановятся все насосы в отопительных контурах, проток через котел не уменьшится и не позволить перегреться теплообменнику. В традиционных схемах для этого применяется байпас а при его отсутствии, в случае остановки протока через котел, чугунный теплообменник быстро перегревается, автоматика котла не успевает выключить горелку, это приводит как минимум к отложению накипи в теплообменнике и как максимум к разрушению теплообменника.

В зависимость от соотношения протока в котельном контуре и отопительных контурах, гидрострелка может работать в трех режимах:

 

Проток в контуре котла равен протоку в контуре/контурах отопления.

При этом теплоноситель котельной подачи полностью попадает в подачу отопительных контуров, то же самое с обраткой.

В этом случае температура в подаче котла равна температуре в подаче отопительных контуров, температуры в обратке котла и отопительной сети так же одинаковы.

Такой режим работы возможен в случае, когда котельная работает в расчетном режиме, и производительность насосов правильно подобрана.

Проток отопительных контуров больше протока котлового контура.

В этом случае теплоноситель из обратки отопительного контуров частично поступает в подачу контура отопления.

Температура в подаче отопительного контура меньше температуры котлового контура.

Такая ситуация возможна, если:

• в котловом контуре работает меньше насосов, чем в расчетном режиме, например работает один котел из нескольких,
• проток в отопительном контуре больше расчетного или
• насосы подобраны не совсем точно.

Проток контура котла больше протока контура отопления.

При этом теплоноситель из котловой подачи частично попадает в обратку котла.

Температура в котловой обратке меньше температуры в обратке отопительного контура.

Данная ситуация складывается, если работают не все отопительные контуры или работают не с максимальным расходом (например закрылись термоголовки на некоторых отопительных приборах).

Такой режим работы рекомендуется при запуске котла и системы отопления и в случае большого перепада температуры между подачей и обраткой отопительного контура.

При отсутствии точных расчетных данных рекомендуется предусмотреть запас мощности насосов в котловом контуре.

В реальности гидравлические параметры отопительной системы никогда не соответствуют расчетным данным, а зачастую не рассчитываются вовсе, а выбираются исходя из опыта, поэтому применение гидравлической стрелки позволяет облегчить проектирование котельной и подбор оборудования.

 

зачем она нужна, какие бывают, для чего в системе, что это такое, как рассчитать, схема, расчет

Гидравлический разделитель — устройство, которое применяют для объединения частей обвязки в единую, автоматически регулирующуюся машину.

Оно предназначено для разделения контуров.

Гидрострелка: что это такое

Устройство предназначено для разделения контуров. Первый обязательно содержит котёл, иногда циркуляционный насос. В прочих находятся остальные приборы: радиаторы, расширительные баки, тёплые полы.

Внешний вид и назначение

Блок выглядит как крупная электрическая вилка с ответвлениями. У большей части устройств всего два выступа: для связи с нагревателем.

Из боковых частей выходит ограниченное количество труб, параллельно соединённых друг с другом.

Верхние предназначены для горячей воды, а нижние — для холодной.

Конструкция

Зависит от производителя и задачи, для которой его устанавливают. Качественный бак имеет не менее 6 ответвлений. Два из шести последних служат техническим целям: спуску воздуха и отводу шлама. Их, соответственно, направляют вверх и вниз.

Гидрострелка представляет собой бак, внутри которого ёмкости, соединённые клапанами. Первая служит для содержания горячей воды, вторая — холодной. Если в одном из контуров недостаёт жидкости, открывается отверстие и происходит смешение.

Зачем она нужна в системе отопления

Прибор автоматически разделяет потоки теплоносителя по нескольким контурам. Рабочая жидкость, поступая в устройство, проходит через трубы. Поступая из котла, вода переправляется по патрубкам к нужному месту.

Обратка собирается в баке, затем возвращается в нагреватель. При необходимости, часть нагретого вещества объединяется с холодным для путешествия назад. Возможен обратный вариант, при котором остывшая жидкость вновь идёт по обвязке.

Задача прибора — объединить несколько контуров в единый механизм. Это требуется при наличии множественных циркуляционных насосов, распределённых по обвязке. Устройство также полезно для создания системы с несколькими котлами: оно поможет разделить работу по нагревателям, позволяя части отдыхать.

Чертёж

Общий вид гидрострелки представлен на рисунке.

Фото 1. На чертеже показано устройство гидравлического разделителя в разрезе, подписаны основные составляющие.

Какие бывают режимы

Устройство способно работать по-разному в различных ситуациях, зависящих от температуры теплоносителя внутри:

1. Стандартный вариант — расходы контуров приблизительно равны. Система находится в относительном равновесии, поэтому горячая и холодная вода идёт по соответствующим ответвлениям.
2. Количество жидкости, покидающей котёл, меньше, чем требуется. Из-за этого часть теплоносителя из обратки не возвращается к нагревателю, а повторяет полный круг по обвязке.
3. Третий режим является отражением второго: котёл покидает избыток вещества. Это случается, если не все части системы требуют обогрева в определённый момент.

Схемы

Подробнее варианты эксплуатации гидравлического разделителя представлены на рисунке.

Фото 2. Схемы трех вариантов использования гидравлического разделителя, указаны характерные особенности работы устройства в каждом режиме.

Преимущества

Плюсы гидравлического разделителя:

• Выравнивание эксплуатации котла.
• Стабилизация расхода теплоносителя, давления.
• Улучшается управление контурами.
• Для каждой части обвязки имеет независимый теплообменник, что увеличивает срок службы.

И также необходимо отметить снижение требований к циркуляционному насосу.

Для чего нужны дополнительные возможности

Кроме перечисленного выше, гидрострелка выполняет две полезных функции:

1. Поток воды резко замедляется, попадая в устройство. Благодаря этому часть твёрдых скоплений с каждым кругом оседает на дне.

   При помощи специального вентиля их легко сбросить.

2. По той же причине жидкость покидают пузырьки газа, для спуска которых предусмотрен кран в верхней части прибора.

Вам также будет интересно:

Как рассчитать параметры

Для устройства главным показателем выступает диаметр корпуса, который состоит из трёх патрубков. Вычисление выполняют по одному из двух параметров: максимальной пропускной способности или разнице температур.

В первом случае формула имеет вид:

D = 3 * D_p = 18,8 * (G / W)^1/2, где

• D_p — диаметр патрубка.
• G — максимальный проток.
• W — ограничение вертикальной скорости теплоносителя.

Во втором случае:

D = 3 * D_p = 17,4 * (G / (W * T))^1/2, где

• T — разница в температуре между подачей и обраткой.
• Все остальные характеристики имеют те же обозначения.

Разница в формулах обусловлена учётом нагрева воды. Степень 1/2 обозначает корень из числа.

Диаметр патрубка также можно определить:

D_p = ((4 * Q) / (Pi * V))^1/2, где

• Q — максимальный расход теплоносителя.
• V — скорость жидкости во вторичных контурах.
• Pi — число Пи.

Важно! Формулы позволяют достаточно точно определить необходимый размер гидрострелки, но выбирать устройство нужно исходя из диаметра труб котла.

Дополнительные способы расчета

Существует ещё два способа расчёта:

1. Практический — путём испытания нескольких патрубков, подгонке их к контурам. Разделитель должен иметь втрое большую величину, чем найденная.
2. Количественный — по числу ответвлений, распределённых по всей высоте устройства. В качестве основного показателя выбирают расстояние от врезки котла до первого поворота.

Производители: фото

Среди компаний нельзя обозначить явного лидера, отличающегося более качественными изделиями. Созданием гидравлических стрелок занимаются следующие фирмы:

• Immergas.
• Barberi.
• DesignSteel.
• Emmeti.

  Фото 3. Гидрострелка из латуни, мощность 60 кВт, габариты 320×140мм, производитель – «Emmeti, Италия».

• Ariston.
• Askon.

  Фото 4. Гидравлический разделитель резьбовый, мощность до 100 кВт, внутренняя резьба 1 1/2, производитель – «Askon».

• FAR.
• Meibes.
• FORS.
• Прочие.

  Фото 5. Модульная гидрострелка-коллектор Эконом-Компакт из нержавеющей стали, мощность 32 кВт, производитель – «Поток», Россия.

Устройства различаются ценой, материалом, количеством ответвлений, массой, диаметром патрубков и несколькими другими, не столь важными показателями.

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором рассказывается, что собой представляет гидрострелка и для чего она нужна.

Установка

Установка гидравлического разделителя рекомендована в следующих ситуациях:

• Теплоноситель прогревается в трёх и более котлах.

• В системе используется несколько циркуляционных насосов.

Устройство помогает регулировать обвязку с большим количеством приборов. В большинстве прочих обстановок гидрострелка необязательна.

Монтаж довольно прост:

1. Местом установки служит промежуток между котлом и коллектором (если есть) или первым ответвлением. Необходимо пространство для размещения всех патрубков и свободного доступа к ним.
2. Само устройство располагают на кронштейнах, обычно вертикально. Это помогает шламу отсеиваться в нижнюю часть, а воздуху — подниматься наверх. Если разделитель обладает большой массой, его размещают на опорах или полу.

   Важно! Следует помнить об аккуратности во время монтажа. Необходимо попасть каждым участком трубы к патрубку, в противном случае потребуется

   переделывать.

3. Трубы соединяют обычными резьбовыми, иногда фланцевыми соединениями. Контуры подключают по очереди.

Зачем в системе отопления нужна гидрострелка?

Гидрострелка (гидроразделитель, «бутылочка») — это простое устройство, которое предназначено для балансировки и защиты системы отопления.

Балансировка систем отопления

Гидрострелка необходима для гидродинамической балансировки системы отопления и служит в качестве добавочного узла. Она дает возможность сберечь теплообменники котлов, сделанные из чугуна, от возможных тепловых ударов. Подобное может произойти во время первоначального пуска котла, проведения технических проверок или обслуживающих работ, которые сопровождаются обязательным отключением циркуляционного насоса отопления и горячего водоснабжения.

Целостность отопительной системы

Кроме того, применение гидрострелки предохранит целостность вашей системы отопления при автоматическом отключении контуров ГВС, теплового пола и др. При монтировании отопительной системы в вашем доме для соблюдения гарантий изготовителя установка гидрострелки является обязательным условием для котлов с чугунным теплообменником: при возникновении большой разницы температур между водой на выходе и входе возможно разрушение чугуна из-за его природной хрупкости.

Бесперебойная работа

Гидрострелка также необходима, чтобы выровнять давление при неодинаковых расходах в основном контуре котла и суммарном потреблении вторичными контурами тепла. Гидроразделитель будет полезным в случае многоконтурных систем отопления (отопительные батареи, водонагреватель, горячий настил и другое). Соблюдая гидродинамические нормы, устройство дает возможность на 100% устранить воздействие друг на друга контуров и гарантировать их бесперебойную работу в заданных режимах.

Продления срока службы теплоносителя

При правильном расчете размеров и гидромеханических параметров, гидрострелка будет выполнять функцию отстойника и убирать из теплоносителя механические образования, такие как ржавчина, шлам, накипь. Это значительно продлит время работы всех движущихся и трущихся элементов системы отопления, например насосов, запорной арматуры, счетчиков и датчиков.

Гидроразделитель осуществляет важную роль удаления с теплоносителя находящегося в нем воздуха. Это в существенной степени снизит количество окислившихся металлических деталей системы отопления.

Мастера компании «Империя тепла» решат любые задачи, связанные с монтажом систем отопления. Специалистами обеспечивается индивидуальный подход. Заказы выполняются в краткие сроки. Заказчик получает бесплатную консультацию и доставку по Гродненской области. У компании уже более 300 реализованных проектов и более 1000 покупателей. Гарантийный срок на монтаж — 5 лет.

Стоимость услуг компании — в каталоге.

Империя тепла

Адрес: Гродно, ул. Карского, 31
Телефон: +375 (29) 867-37-37показать телефон
Телефон: +375 (29) 808-36-36показать телефон
Адрес: Волковыск, ул. Советская, 34
Телефон: +375 (33) 900-63-63показать телефон
Адрес: Гродно, пр-т Космонавтов, 2, корп. 1, офис 24
Телефон: +375 (29) 808-36-36показать телефон

Нашли опечатку? Выделите фрагмент текста с опечаткой и нажмите Ctrl + Enter.

Гидрострелка

Современная система отопления состоит из множества элементов. Среди них и гидравлическая стрелка. Зачем нужна гидравлическая стрелка?

Без нее мощная отопительная система не сможет функционировать нормально. Дело в том, что расход теплоносителя сильно увеличивается, если в доме имеются и радиаторы, и бойлеры, и система теплые полы. Гидрострелка позволяет стабилизировать работу системы отопления. Если выразиться проще, то данный отопительный элемент способствует согласованной работе всех деталей в системе. 

Монтаж гидрострелки

Монтаж гидрострелки выполняется в таких вариантах, как: 

1. Когда один настенный котел обеспечивает работу разветвленной системы со значительным расходом теплоносителя.
2. Когда система включает в себя два котла настенного типа. 
3. Когда в состав системы входит сразу два типа котлов – настенный и напольный. При этом напольный котел, как правило, является резервным. Следовательно, работает только один котел – настенный.

Гидравлическая стрелка «Теплофорум» представляет собой трубу, у которой есть шесть патрубков. К боковым патрубкам подсоединяют трубы для подачи теплового носителя и его возврата к котлу для повторного нагрева. К самому верхнему патрубку подсоединяют автоматический воздухоотводчик. К самому нижнему подсоединяют сливной кран. Последний нужен для удаления грязного осадка из гидрострелки. Внутри гидравлической стрелки полностью отсутствуют какие-либо элементы.

Гидрострелка для отопления может работать в трех вариантах:

1. Когда и котел, и система тратят одинаковое количество теплового носителя. В данном случае тепловой носитель поступает прямо в систему. Там он распределяется по контурам с помощью насосов, а после снова возвращается в котел через гидравлическую стрелку.
2. Когда теплоноситель больше расходится через отопительную систему, чем через котел. В этом случае гидрострелка поставляет к котлу столько теплоносителя, сколько ему требуется для нормальной работы. В свою очередь система отопления возьмет столько теплоносителя, сколько требуется ей.
3. Когда расход в системе отопления уменьшился без видимых причин. В таком случае стабильную работу котла обеспечивает именно гидрострелка, которая позволит ему вовремя нагреваться и отключаться.

Так как внутренний диаметр гидравлической стрелки намного больше, чем диаметр труб, то поток теплового носителя в ней становится медленнее. Из-за этого воздух, растворенный в тепловом носителе, собирается в верхней части оборудования. Именно поэтому гидрострелку оснащают автоматическим воздухоотводчиком. Также гидравлическая стрелка оснащена отсечным клапаном. Он размещается непосредственно под воздухоотводчиком. Клапан позволяет выполнять замену каких-либо элементов, проводить ремонтные работы без остановки системы.

Что касается грязного осадка в гидравлической стрелке, то удаляется он с помощью шарового крана. Грязь обязательно будет присутствовать в теплоносителе. Данного недостатка избежать не получится никак. Иногда кран нужно будет открывать, чтобы вся грязь вытекла из гидрострелки.

Часто гидрострелку укомплектовывают манометром и тонометром. Однако их наличие не всегда необходимо. В любом случае тонометры и манометры можно приобрести в любое время. Монтаж гидрострелки может выполняться и вертикально, и горизонтально. Больше того, данное оборудование можно устанавливать даже под наклоном. Гидравлическая стрелка будет функционировать исправно в любом положении. Главное, чтобы колпачок воздухоотводчика был направлен вверх, а грязь оседала именно в нижней части оборудования.

% PDF-1.3 % 119 0 объект > эндобдж xref 119 88 0000000016 00000 н. 0000002129 00000 н. 0000002295 00000 н. 0000002438 00000 н. 0000003223 00000 н. 0000003614 00000 н. 0000003698 00000 н. 0000003782 00000 н. 0000003879 00000 п. 0000003992 00000 н. 0000004062 00000 н. 0000004179 00000 п. 0000004250 00000 н. 0000004367 00000 н. 0000004439 00000 н. 0000004572 00000 н. 0000004643 00000 п. 0000004771 00000 п. 0000004842 00000 н. 0000004963 00000 н. 0000005034 00000 н. 0000005147 00000 п. 0000005218 00000 п. 0000005342 00000 п. 0000005413 00000 н. 0000005522 00000 н. 0000005593 00000 п. 0000005751 00000 п. 0000005806 00000 н. 0000005916 00000 н. 0000005987 00000 н. 0000006086 00000 н. 0000006180 00000 н. 0000006235 00000 н. 0000006337 00000 н. 0000006392 00000 н. 0000006539 00000 н. 0000006610 00000 н. 0000006681 00000 п. 0000006858 00000 н. 0000006929 00000 н. 0000007047 00000 н. 0000007101 00000 п. 0000007187 00000 н. 0000007273 00000 н. 0000007374 00000 н. 0000007445 00000 н. 0000007547 00000 н. 0000007618 00000 н. 0000007673 00000 н. 0000007774 00000 н. 0000007845 00000 н. 0000007916 00000 п. 0000008028 00000 н. 0000008099 00000 н. 0000008169 00000 н. 0000008225 00000 н. 0000008330 00000 н. 0000008440 00000 н. 0000008463 00000 н. 0000018469 00000 п. 0000018492 00000 п. 0000025919 00000 п. 0000025942 00000 п. 0000034100 00000 п. 0000034123 00000 п. 0000041384 00000 п. 0000041407 00000 п. 0000048513 00000 п. 0000048536 00000 н. 0000056591 00000 п. 0000056834 00000 п. 0000058070 00000 п. 0000058093 00000 п. 0000066679 00000 п. 0000066702 00000 п. 0000076306 00000 п. 0000076328 00000 п. 0000077415 00000 п. 0000077494 00000 п. 0000077516 00000 п. 0000078588 00000 п. 0000078643 00000 п. 0000078666 00000 п. 0000082314 00000 п. 0000082386 00000 п. 0000002494 00000 н. 0000003201 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 120 0 объект > / Контуры 124 0 R >> эндобдж 121 0 объект ; $ D =% p7 $% k% \ rr) / U (= ~ a \ (~ P ۤ l: F:> \ nh |.AEl \ 2 {u ݺ 2 tgp wf ‘, A +, qr {Z! U; 1 # M? 5T BR:>! P! T_RiNNb

Устранение неисправностей гидравлических насосов

Когда возникает проблема с гидравликой, насос обычно заменяется одним из первых компонентов, но на самом деле он должен быть последним. Почему? Потому что помпа – самая трудоемкая и самая дорогая деталь для замены. Его никогда не следует менять до проведения нескольких тестов. Сначала следует провести самые простые тесты и проверки.

Визуальные тесты

Электродвигатель работает? Звучит легко, но это не следует упускать из виду.Несколько лет назад я преподавал на заводе в Кентукки, когда однажды утром пришел студент и сказал, что накануне вечером у них возникла проблема с перегревом пресса. Он сказал, что поменяли насос фильтрации и охлаждения, чтобы только потом узнать, что двигатель был выключен.

Вращается ли вал насоса? Часто это трудно сказать из-за кожухов муфты и С-образных креплений. Я знаю одну установку, на которой давление на выходе насоса колебалось.Они заменили насос и обнаружили, что изношенная шпонка на валу повредила шпоночную канавку на муфте.

Проверить уровень масла. Это также должно быть очевидно, поскольку часто это единственное, что проверяется перед заменой насоса. Уровень масла должен быть на 3 дюйма выше всасывания насоса. В противном случае в резервуаре может образоваться водоворот, позволяющий воздуху попасть в насос.

Если уровень масла низкий, определите место утечки в системе. Утечки бывает трудно найти.Гидравлическая система прижимных валков на бумажной фабрике в Южной Каролине постоянно имела проблемы с низким уровнем масла, но утечку обнаружить не удалось. Гидравлический блок находился в подвале, а трубопровод проходил через палубу к рулону наверху. Чтобы помочь найти утечку, в резервуар был добавлен краситель. Затем использовали ультрафиолетовый фонарик и защитные очки, чтобы определить местонахождение утечки, которая находилась на высоте 30 футов чуть ниже второго уровня.

Насос с трещиной на монтажном кронштейне
привело к перекосу вала и износу уплотнения.

Проверка звука

Как звучит насос при нормальной работе? Пластинчатые насосы обычно тише поршневых и шестеренчатых насосов. Если помпа издает пронзительный воющий звук, скорее всего, это кавитация. Если он издает стук, как будто вокруг гремят шарики, то, вероятно, происходит аэрация.

Кавитация

Кавитация – это образование и схлопывание воздушных полостей в жидкости. Когда насос не может получить весь необходимый ему объем масла, возникает кавитация.Гидравлическое масло содержит приблизительно 9 процентов растворенного воздуха. Когда насос не получает достаточного объема масла на всасывающем патрубке, возникает высокое вакуумное давление.

Этот растворенный воздух вытягивается из масла на стороне всасывания, а затем сжимается или взрывается на стороне нагнетания. Имплозии производят очень устойчивый высокий звук. Когда пузырьки воздуха схлопываются, происходит повреждение внутри насоса.

Стрелка на шестеренчатом насосе
корпус указывает направление вращения.

Аэрация

Аэрация иногда называется псевдокавитацией, потому что воздух попадает во всасывающую полость насоса. Однако причины аэрации совершенно иные, чем причины кавитации. В то время как кавитация вытягивает воздух из масла, аэрация является результатом попадания наружного воздуха во всасывающую линию насоса.

Ряд причин может вызвать аэрацию, в том числе утечку воздуха во всасывающей линии. Это могло быть в виде неплотного соединения, трещин или неподходящего уплотнения.Один из методов поиска утечки – это разбрызгать масло на штуцеры всасывающей линии. Жидкость на мгновение втягивается в линию всасывания, и звук стука внутри насоса прекращается на короткий период времени, как только будет обнаружен путь для воздушного потока.

В прошлом году мне позвонили для устранения неполадок с бумажной фабрики в Висконсине, где был заменен один из насосов для компенсации давления, поскольку он не создавал и не поддерживал давление. Когда новый насос также не создавал давления, ручной клапан на выпускной линии был закрыт, чтобы изолировать насос от системы.

Давление все равно не нарастало. Поскольку в выпускной линии не было других клапанов, проблема должна была быть в линии всасывания. При более внимательном осмотре на всасывающем трубопроводе была обнаружена трещина.

Плохое уплотнение вала также может вызвать аэрацию, если в систему используется один или несколько насосов с постоянным рабочим объемом. Масло, которое проходит внутри насоса с постоянным рабочим объемом, возвращается к всасывающему патрубку. Если уплотнение вала изношено или повреждено, воздух может пройти через уплотнение во всасывающую полость насоса.

Это недавно произошло на рафинере, где гидравлический насос использовался для поддержания точного зазора между дисками. Через несколько минут после включения системы из резервуара начала выходить пена.

После замены помпы в монтажном кронштейне была обнаружена трещина. Это привело к нарушению центровки вала и износу уплотнения. Несоосная муфта также может вызвать преждевременный износ уплотнения вала.

Как упоминалось ранее, если уровень масла слишком низкий, масло может попасть во всасывающую линию и перетечь в насос.Поэтому всегда проверяйте уровень масла, когда все цилиндры втянуты.

Если установлен новый насос и давление не нарастает, вал может вращаться в неправильном направлении. Некоторые шестеренчатые насосы можно вращать в любом направлении, но у большинства на корпусе есть стрелка, указывающая направление вращения.

Вращение насоса всегда следует смотреть с конца вала. Если насос вращается в неправильном направлении, соответствующее количество жидкости не заполнит всасывающий патрубок из-за внутренней конструкции насоса.

Настройка компенсатора ограничивает
максимальное давление на выходе
насоса переменной производительности.

Испытание насоса постоянного рабочего объема

Насос с фиксированным рабочим объемом подает постоянный объем масла для заданной скорости вала. После насоса должен быть установлен предохранительный клапан для ограничения максимального давления в системе.

Следующим шагом после визуальной и звуковой проверки является определение того, есть ли у вас проблемы с объемом или давлением.Если давление не достигает желаемого уровня, изолируйте насос и предохранительный клапан от системы.

Это можно сделать, закрыв клапан, закупорив линию ниже по потоку или заблокировав предохранительный клапан. Если при этом нарастает давление, то за точкой изоляции находится компонент, который идет в обход. Если давление не повышается, насос или предохранительный клапан неисправны.

Если система работает на более низкой скорости, проблема с громкостью. Насосы со временем изнашиваются, в результате чего подается меньше масла.Хотя расходомер может быть установлен на выпускной линии насоса, это не всегда практично, поскольку подходящие фитинги и переходники могут отсутствовать.

Чтобы определить, сильно ли изношен насос и работает ли он в режиме байпаса, сначала проверьте ток, подаваемый на электродвигатель. Если возможно, этот тест следует провести на новом насосе, чтобы установить эталон. Мощность электродвигателя зависит от гидравлической мощности, необходимой для системы.

Это показано в следующей формуле: мощность электродвигателя в лошадиных силах (л.с.) = галлонов в минуту (GPM) x фунтов на квадратный дюйм (psi) x 0.00067. Например, если используется насос на 50 галлонов в минуту и ​​максимальное давление составляет 1500 фунтов на квадратный дюйм, потребуется двигатель мощностью 50 л.с. Если насос подает меньше масла, чем был новым, сила тока, необходимого для привода насоса, упадет.

Двигатель мощностью 230 вольт и мощностью 50 л.с. имеет среднюю номинальную полную нагрузку 130 ампер. Если сила тока значительно ниже, насос, скорее всего, работает в режиме байпаса, и его следует заменить.

Также следует проверить температуру корпуса насоса и всасывающей линии. Сильное повышение температуры указывает на сильно изношенный насос.

Чтобы изолировать насос фиксированного объема и предохранительный клапан от системы, закройте клапан или заглушите линию ниже по потоку (слева) . Если давление нарастает, компонент, расположенный ниже по потоку от точки изоляции, проходит в обход (справа) .

Испытание насоса с регулируемым рабочим объемом

Наиболее распространенным типом насосов переменного рабочего объема является конструкция с компенсацией давления. Настройка компенсатора ограничивает максимальное давление на выпускном отверстии насоса.Насос должен быть изолирован, как описано для насоса постоянного рабочего объема.

Если давление не повышается, возможно, неисправен предохранительный клапан или компенсатор насоса. Перед проверкой любого компонента выполните необходимые процедуры блокировки и убедитесь, что давление на выпускном отверстии равно нулю фунт / кв. Дюйм. Затем предохранительный клапан и компенсатор можно разобрать и проверить на предмет загрязнения, износа и поломки пружин.

Если в системе существует проблема с объемом, выполните следующие тесты:

1. Проверьте температуру в линии резервуара предохранительного клапана с помощью термометра или инфракрасной камеры.Линия бака должна быть близка к температуре окружающей среды. Если линия горячая, предохранительный клапан либо частично открыт, либо установлен слишком низко.

2. Установите расходомер в сливную линию корпуса и проверьте расход. Большинство насосов с регулируемым рабочим объемом пропускают 1-3 процента максимального объема насоса через дренажную линию корпуса. Если расход достигает 10 процентов, насос следует заменить. Постоянная установка расходомера в сливную линию корпуса – отличный инструмент для обеспечения надежности и поиска неисправностей.

3. Проверить ток на приводном двигателе.

4. Убедитесь, что давление компенсатора на 200 фунтов на квадратный дюйм выше максимального давления нагрузки. Если установлено слишком низкое значение, золотник компенсатора сместится и начнет уменьшать объем насоса, когда система требует максимального объема.

Выполнение этих рекомендуемых тестов должно помочь вам принять правильное решение относительно состояния ваших насосов или причин отказов насосов.Если вы меняете насос, есть причина для его замены. Не делайте этого только потому, что у вас есть запасной.

Проведите оценку надежности каждой из ваших гидравлических систем, чтобы при возникновении проблемы вы могли проконсультироваться с текущими показаниями давления и температуры.

Подробнее об устранении неисправностей гидравлики:

Семь самых распространенных ошибок гидравлического оборудования

Симптомы общих гидравлических проблем и их первопричины

Как узнать, правильно ли вы используете гидравлическое масло?

Подъездные пути с водяным обогревом и системы снеготаяния из теплой зоны

Термин «водяное тепло» означает отопление с помощью горячей воды.Удивительно, этот метод отопления широко используется на протяжении веков. С достижениями в технологиях водные системы лучистого тепла стали более популярными из-за большая эффективность, действенность и доступность.

Обзор

Гидравлические системы снеготаяния используют смесь горячей воды и пропиленгликоля. (антифриз), который циркулирует по замкнутому контуру гибкие полимерные (Pex) трубы, которые устанавливаются в тротуар (бетон, асфальт или просто о любой среде).Горячая жидкость циркулирует из центрального водопровода. обогреватель / бойлер через трубку Pex для обогрева проезжей части или тротуаров.

Поскольку эта смесь горячей воды и незамерзания сохраняет тепло в течение длительного времени после котел отключается, система водяного отопления может снизить потребление энергии, повысив его эффективность и делая его экологически чистым. Системы Warmzone также отличаются высокой эффективностью. конденсационные котлы с Energy Star Рейтинг, а также ведущие в отрасли насосы, клапаны и трубка.Конденсационный котел (водонагреватель) можно работает от любого источника энергии, в том числе природный газ, электричество, масло, пропан, дрова или даже солнечные коллекторы.

Качество Warmzone

Гидравлические системы снеготаяния от Warmzone имеют компоненты высочайшего качества и полностью автоматизированы. Антенна или тротуар установленный датчик снега определяет осадки и температурные условия, чтобы активировать система снеготаяния только тогда, когда это необходимо.

Warmzone также предоставляет подробный инженерный чертеж вашей системы – перед установкой – чтобы вы не только получили высочайшее качество продуктов, но ваша система спроектирована так, чтобы быть самой эффективной системой снеготаяния, которая удовлетворяет все ваши индивидуальные требования.

Особенности гидронной системы снеготаяния

*	Полностью автоматизированная – Гидравлические системы снеготаяния используют снег датчики для определения осадков и температуры только для активации системы когда это необходимо.Датчик снега, установленный на антенне или установленный на тротуаре датчик может быть установлен.
*	Energy Efficient – Жидкость, которая циркулирует в система, нагревая тротуар, сохраняет тепло в течение значительные периоды времени, даже после отключения котла, добавление эффективности системы.
*	Минимальные эксплуатационные расходы – Гидравлические системы снеготаяния часто система выбора для крупных работ по таянию снега. Это потому что большие гидравлические системы обычно имеют более доступный эксплуатационные расходы по сравнению с большим электрическим лучистым теплом системы.Это потому, что вы можете найти бойлер для использования какой бы местный источник топлива ни был наиболее доступным. Вы можете использовать пропан, природный газ, электричество или масло, в зависимости от лучших затрат на коммунальные услуги в вашем районе.
*	Зональная синхронизация – Каждый термостат tekmarNet общается, чтобы согласовать общее или синхронизированное время начала.В результате получается котел, который работает более эффективно и меньше работает.
*	Зона после продувки – В конце цикла, зоны остаются включенными, пока котел выключен. Это движется остаточное тепло выводится из котла в зоны, к которым оно относится.
*	Автоматический котловой дифференциал – Автоматическая регулировка дифференциала котла на изменение условия обеспечивают более длительное время работы и сокращение коротких циклов котла.

Свяжитесь с WARMZONE сегодня, чтобы отправить информацию о вашем проекте и получите бесплатную квоту или поговорите с одним из наших специалистов по лучистому теплу ( 888.488.9276 ).

Патент США на системы для нагрева воды, применяемой при гидроразрыве пласта Патент (Патент № 9,995,508, выдан 12 июня 2018 г.)

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

В настоящей заявке испрашиваются преимущества предварительной заявки США сер. № 62 / 081,178, поданной 18 ноября 2014 г., которая тем самым включена в настоящий документ посредством ссылки.

FIELD

Настоящее изобретение относится к системам для беспламенного нагрева воды и других текучих сред и для подачи тепла и / или пара в окружающий воздух.В одном примере вода используется для гидроразрыва пласта.

ИСТОРИЯ ВОПРОСА

Патент США. В US 7824290, который включен в данное описание посредством ссылки, раскрыты системы распределения и управления вращательной мощностью и их компоненты, а также связанные с ними способы. Система распределения крутящего момента и управления может, например, функционировать аналогично типичному автомобильному ручному сцеплению. Другие варианты осуществления системы распределения мощности вращения и управления могут функционировать как бесступенчатые или бесступенчатые трансмиссии.Еще дополнительные варианты осуществления системы распределения мощности вращения и управления могут функционировать как гибридные приводные системы для различных типов транспортных средств, включая автомобили, грузовики и автобусы. Система распределения и управления мощностью вращения включает в себя, по меньшей мере, один гидростатический насос / двигатель и устройство разделения мощности вращения.

Публикация патентной заявки США № 2014/0174691, которая включена в настоящее описание посредством ссылки, раскрывает систему обогрева, которая соединена с источником подаваемой текучей среды, которая должна быть нагрета, и которая имеет двигатель внутреннего сгорания, снабженный охлаждающей жидкостью двигателя и газами, которые течет к двигателю и от него и тем самым нагревается.Теплогенератор находится в гидравлическом сообщении с источником теплоносителя для циркуляции теплоносителя в теплогенераторе, вызывая жидкостное трение для создания тепла непосредственно в теплоносителе и обеспечения нагретого теплоносителя, который не находится в гидравлическом сообщении с двигатель. Устройство жидкостного теплообменника обеспечено сообщением по текучей среде с питающей жидкостью, охлаждающей жидкостью двигателя, газами двигателя и нагретой передающей жидкостью для передачи тепла от нагретой охлаждающей жидкости двигателя, нагретых газов двигателя и нагретой передающей жидкости для тепла. подаваемая жидкость.

Публикация патентной заявки США № 2014/0209281, которая включена в настоящий документ посредством ссылки, раскрывает систему нагрева для нагрева, по меньшей мере, одного из заполненных жидкостью трубопроводов и объема воздуха, включая двигатель внутреннего сгорания, снабженный охлаждающей жидкостью двигателя, которая течет к двигателю и от него и тем самым нагревается. Теплообменник с текучей средой сообщается по текучей среде с текучим теплоносителем, хранящимся в резервуаре, и хладагентом двигателя внутреннего сгорания.Жидкостный теплообменник принимает нагретую охлаждающую жидкость двигателя от двигателя внутреннего сгорания и передает тепло от нагретой охлаждающей жидкости двигателя теплоносителю для обеспечения нагретой переносящей жидкости. Теплогенератор находится в гидравлическом сообщении с жидкостным теплообменником и принимает нагретую передающую жидкость из жидкостного теплообменника для дальнейшего нагрева. Затем эту нагретую передающую текучую среду можно выборочно использовать для нагрева трубопровода или объема воздуха.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Это краткое описание предоставлено, чтобы представить выбор концепций, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании.Это краткое изложение не предназначено для определения ключевых или существенных характеристик заявленного объекта изобретения и не предназначено для использования в качестве помощи в ограничении объема заявленного объекта изобретения.

Одним из примеров настоящего раскрытия является система для беспламенного нагрева жидкости, включающая гидравлический насос, имеющий входной вал и источник вращательной энергии, соединенный для передачи крутящего момента с входным валом гидравлического насоса. Контур гидравлической жидкости находится в гидравлическом соединении с впускным и выпускным отверстиями гидравлического насоса.Водяной теплообменник, имеющий бак, снабженный водой из источника воды, и трубопровод, снабженный нагретой жидкостью, по крайней мере, от одного из гидравлического насоса и источника энергии, расположен так, что тепло передается от нагретой жидкости в трубопроводе к воде. в баке.

Согласно другому примеру настоящего раскрытия, система беспламенного нагрева текучей среды включает в себя гидравлический насос, имеющий входной вал и источник вращательной мощности, соединенный для передачи крутящего момента с входным валом гидравлического насоса.Контур гидравлической жидкости находится в гидравлическом соединении с впускным и выпускным отверстиями гидравлического насоса. По меньшей мере, один клапан в контуре гидравлической жидкости выборочно ограничивает выходной поток из выпускного отверстия гидравлического насоса, тем самым обеспечивая сопротивление перекачивающему движению и нагревая гидравлическую жидкость в гидравлическом насосе. Водяной теплообменник, имеющий бак, снабженный водой из источника воды, и первую группу трубопроводов, снабженных нагретой гидравлической жидкостью от гидравлического насоса, расположен так, что тепло передается от нагретой гидравлической жидкости в первой группе трубопроводов к воде. в баке.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение описано со ссылкой на следующие фигуры. Одинаковые номера используются на всех рисунках для обозначения одинаковых функций и аналогичных компонентов.

РИС. 1 иллюстрирует один пример системы беспламенного нагрева текучей среды согласно настоящему раскрытию.

РИС. 2 иллюстрирует другой пример системы беспламенного нагрева текучей среды согласно настоящему раскрытию.

РИС.3 иллюстрирует другой пример системы беспламенного нагрева текучей среды согласно настоящему раскрытию.

РИС. 4 иллюстрирует другой пример системы беспламенного нагрева текучей среды согласно настоящему раскрытию.

РИС. 5 иллюстрирует один пример гидравлического насоса, который может использоваться в системе согласно настоящему раскрытию.

РИС. 6 иллюстрирует один пример теплообменника радиатор / вода, который может использоваться в системе согласно настоящему раскрытию.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В настоящем описании определенные термины были использованы для краткости, ясности и понимания. Из этого не следует выводить никаких ненужных ограничений, помимо требований предшествующего уровня техники, поскольку такие термины используются только для описательных целей и предназначены для широкого толкования.

В некоторых приложениях мобильные системы отопления используются для нагрева жидкостей, таких как вода или жидкие растворы на водной основе, которые собирательно называются «технологической водой», для распределения по резервуарам и резервуарам.Например, одно такое применение, обычно известное как гидравлический разрыв пласта или «работа по гидроразрыву», включает закачку больших количеств нагретого водного раствора в подземный пласт нефтяной или газовой скважины для гидравлического разрыва пласта с выделением нефти или газа. Такие работы по гидроразрыву обычно используются для начала добычи в коллекторах с низкой проницаемостью или для повторного стимулирования добычи в более старых добывающих скважинах. Нагретая вода, как правило, объединяется и растворяет смесь химических добавок, пропантов (легкий песок), пены и гуарового геля, который помогает переносить песок в колодец.Этот жидкий раствор для гидроразрыва нагнетается в скважину с высоким расходом и давлением для разрушения пласта (например, 10 000 фунтов на квадратный дюйм при скорости до 100 баррелей в минуту) и помогает газу или нефти течь к поверхности. Вода дополнительно загрязняется, когда она находится в земле во время гидроразрыва пласта. Некоторые загрязнения можно легко отделить от воды после того, как она будет возвращена на поверхность; однако в воде содержится большое количество соли, которую нелегко удалить. Поэтому использованную загрязненную воду необходимо вывозить из нефтяной скважины, а затем утилизировать на свалке отходов.Таким образом, для проведения гидроразрыва необходимо постоянно использовать новую воду.

Чтобы сэкономить на использовании больших объемов пресной воды, используемой для гидроразрыва, а также исключить необходимость в огромных свалках отходов, существует потребность в способе удаления соли из использованной воды для гидроразрыва пласта, чтобы вода для гидроразрыва могла быть повторно использованный. Это раскрытие относится к удалению соли из воды в любой ситуации путем кипячения воды и конденсации образующегося пара, но наиболее конкретно к удалению соли из воды, используемой для гидроразрыва пласта на нефтяных месторождениях.

Гидравлический разрыв пласта выполняется на удаленных скважинах и обычно требует короткого периода времени для завершения. Следовательно, строительство постоянного обогревателя на участке нерентабельно, и вместо него можно использовать мобильную систему обогрева. Такая мобильная система обогрева должна быть спроектирована с учетом действующих правил безопасности правительства США, согласно которым нагрев открытым пламенем не может происходить в непосредственной близости от колодца. Хотя соображения безопасности имеют первостепенное значение, соблюдение таких правил «запрета пламени» требует дополнительных затрат времени и средств для обеспечения необходимого нагрева жидкости.Соответственно, весьма желательны усовершенствования в создании беспламенной автономной мобильной системы для нагрева загрязненной воды до температур кипения.

Система согласно настоящему раскрытию имеет несколько дополнительных применений помимо кипячения загрязненной воды, чтобы из нее можно было удалить соль. Один из них – нагревать воздух в холодное время года. Другой – нагрев чистой воды, используемой для гидроразрыва пласта. Другой – производить электричество. Таким образом, настоящее изобретение относится к нагреванию многих различных типов текучих сред, таких как жидкости, газы и другие текучие вещества, такие как дизельное топливо или продукты на основе гликоля, для обеспечения теплообмена между одной текучей средой и другой или между текучими средами. и окружающий воздух.

Используя конструкцию, аналогичную той, которая предусмотрена в патенте ‘290, включенном здесь посредством ссылки выше, гидравлический насос 44 соединен с двигателем внутреннего сгорания или каким-либо другим источником энергии 10 , таким как двигатель внешнего сгорания или электрический или пневматический двигатель. См. Фиг. 1. Приводной фланец 34 источника питания 10 соединен для передачи крутящего момента с входным валом насоса 46 , который, в свою очередь, соединен с блоком цилиндров гидравлического насоса 44 , такого как например, через шариковую направляющую 40 (см. также ФИГ.5) находится в насосе 44 . Контур 12 гидравлической жидкости соединен с гидравлическим насосом 44 через первое и второе (выпускное и впускное) отверстия 122 , 123 на насосе 44 . Жидкость в гидравлическом контуре , 12, нагревается за счет перекачивания насоса 44 . Гидравлическая жидкость, используемая в насосе , 44, и контуре , 12, , может быть любой подходящей жидкостью, известной специалистам в данной области техники.В одном варианте осуществления гидравлическая жидкость, используемая в любой из представленных здесь систем, может быть дизельным маслом, подходящим для таких применений. Клапаны в гидравлическом контуре , 12, используются для выборочного управления потоком жидкости. Клапаны также используются для создания противодавления в системе и нагрузки на источник питания 10 , тем самым создавая больше тепла в контуре 12 гидравлической жидкости в дополнение к теплу, вызванному трением жидкости, когда жидкость течет через ограничения клапана.Это будет описано более полно со ссылкой на фиг. 5.

Гидравлический насос 44 , показанный на РИС. 5 – гидростатический аксиально-поршневой насос. Вместо или в дополнение к изображенному аксиально-поршневому насосу можно использовать другие конструкции гидравлических насосов, известные специалистам в данной области техники, такие как радиально-поршневые насосы. Предпочтительно используемый тип гидравлического насоса включает поршни возвратно-поступательного действия, такие как в аксиально-поршневых насосах и радиально-поршневых насосах. На фиг. 5, входной вал 46 (вращается источником энергии 10 ) нарезан на блок цилиндров 112 гидравлического насоса 44 таким образом, что блок цилиндров 112 вращается вместе с входным валом 46 .Блок цилиндров , 112, может вращаться вокруг оси вращения входного вала 46 внутри корпуса 113 гидравлического насоса 44 . Корпус , 113, может поддерживаться в неподвижном положении. Внутри корпуса , 113, находится наклонная наклонная шайба , 114, , которая в варианте осуществления, показанном на фиг. 5, находится под фиксированным углом и крепится к корпусу 113 . Внутри блока цилиндров , 112, имеется множество осевых отверстий 115 , таких как осевые отверстия 115 a и 115 b .Внутри множества осевых отверстий 115 находится множество подвижно расположенных поршней 117 , таких как поршни 117 a и 117 b . Каждый из множества поршней , 117, имеет башмак , 119, для скользящего сопряжения с наклонной шайбой , 114, .

Поскольку множество поршней 117 вращается вместе с блоком цилиндров 112 , они соприкасаются с наклонной шайбой 114 , каналом для гидравлической жидкости 120 и каналом для гидравлической жидкости 121 , встроенным в корпус 113 .Канал , 120, для гидравлической жидкости может быть одиночным каналом или сетью взаимосвязанных каналов, сообщающихся по текучей среде с первым отверстием , 122, . Канал , 121, для гидравлической жидкости может быть одиночным каналом или сетью взаимосвязанных каналов, сообщающихся по текучей среде со вторым портом , 123, . Качающаяся шайба , 114, удерживается неподвижно относительно корпуса 113 и вместе с ним. Следовательно, когда поршни , 117, движутся вдоль наклонной шайбы , 114, во время вращения блока цилиндров 112 , они испытывают сжимающую силу для половины каждого поворота блока цилиндров 112 (за счет осевого перемещения внутри соответствующее осевое отверстие 115 ).Эта сжимающая сила соответствует вращению каждого отдельного поршня 117 , когда он вращается для аксиального перемещения поршня 117 относительно его осевого отверстия 115 из выдвинутого положения, как показано поршнем 117 b в сжатое положение, как показано поршнем 117 a . Соответственно, вращение блока цилиндров , 112, заставляет поршни , 117, совершать возвратно-поступательное движение в осевом направлении в их соответствующих осевых отверстиях , 115, посредством зацепления с наклонной шайбой , 114, .

Канал для гидравлической жидкости 120 расположен так, что все осевые отверстия 115 , такие как осевое отверстие 115 a , содержат поршни 117 , такие как поршень 117 a , которые являются подвергаются такту сжатия (из-за их взаимодействия с наклонной шайбой , 114, , когда блок цилиндров , 112, вращается внутри корпуса , 113, , и где ход сжатия для поршня , 117, будет из положения, соответствующего осевое положение поршня 117 b до положения, соответствующего осевому положению поршня ( 117 a ), сообщаются по текучей среде с первым портом 122 .Корпус 113 также содержит канал для рабочей жидкости 121 , который расположен так, что все осевые отверстия 115 , такие как осевое отверстие 115 b , содержат поршни 117 , такие как поршень 117 b , которые претерпевают ход расширения (когда блок цилиндров , 112, вращается внутри корпуса , 113, , и где ход расширения для поршня , 117, будет происходить из положения, соответствующего осевому положению поршня ). 117 a в положение, соответствующее осевому положению поршня 117 b ), сообщаются по текучей среде со вторым портом 123 .В связи с этим, когда блок цилиндров , 112, вращается внутри корпуса , 113, , все осевые отверстия 115 будут вращаться в жидкостном сообщении с каналами , 120, и , 121 и выходить из них. Соответственно, поскольку поршни , 117, , такие как поршень , 117, , и , подвергаются такту сжатия, гидравлическая жидкость может проталкиваться через канал для гидравлической жидкости , 120, , и первое отверстие , 122, может быть выпускным отверстием высокого давления. порт гидронасоса 44 .Точно так же, поскольку поршни 117 , такие как поршень 117 b , подвергаются такту расширения, гидравлическая жидкость может втягиваться (или выталкиваться под давлением) в канал для гидравлической жидкости 121 и второй порт 123 может быть впускным отверстием относительно низкого давления гидравлического насоса 44 .

Чтобы гарантировать, что каждый из множества поршней , 117, , подвергающихся такту расширения, остается в постоянном контакте с наклонной шайбой , 114 , контур , 12, гидравлической жидкости может подавать гидравлическую жидкость во второй порт 123 под заданное давление.Это давление может создаваться, например, нагнетательным насосом. Нагнетательный насос может быть насосом, отдельным от гидравлического насоса 44 , или он может быть интегрирован в гидравлический насос 44 .

Клапан , 124, , подсоединенный к первому отверстию 122 гидравлического насоса 44 через гидравлическую линию 125 , может работать для ограничения потока гидравлической жидкости из первого (выпускного) порта 122 . Например, если клапан , 124, используется для ограничения производительности гидравлического насоса , 44, , это ограничение потока может привести к большему сопротивлению сжатию поршней , 117, , когда они вращаются из выдвинутого положения, как показано на рисунке. поршнем 117 b , в сжатое положение, как показано поршнем 117 a .Это сопротивление выделяет тепло, поскольку работа, подводимая источником энергии 10 , теряется из-за механического трения. Кроме того, ограничение выходного потока вызывает падение давления, которое, в свою очередь, рассеивает энергию в виде тепла. Большее сопротивление сжатию поршня приводит к большему нагреву, тем самым нагревая гидравлическую жидкость в гидравлическом насосе 44 . Таким образом, клапан , 124, представляет собой по меньшей мере один клапан в контуре , 12, гидравлической жидкости, который выборочно ограничивает выходной поток из выпускного отверстия , 122 гидравлического насоса 44 , тем самым обеспечивая сопротивление перекачивающему движению и нагревая гидравлическую жидкость. жидкость в гидронасосе 44 .В одном примере предусмотрено устройство , 116, пользовательского ввода, которое позволяет пользователю выборочно управлять положением клапана , 124, и, таким образом, управлять степенью нагрева гидравлической жидкости. Контур , 12, гидравлической жидкости может содержать дополнительные клапаны в дополнение к по меньшей мере одному клапану , 124, на выпускном отверстии , 122, , где гидравлическая жидкость дополнительно непосредственно нагревается за счет гидравлического трения.

Корпус 113 гидравлического насоса 44 может содержать слив гидравлической жидкости 126 , соединенный с контуром гидравлической жидкости 12 через канал возврата утечки жидкости 127 .Слив , 126, может собирать любую гидравлическую жидкость, которая вылилась из блока цилиндров , 112, , например, через поршни , 117, , или через поверхность раздела между блоком цилиндров , 112. и корпус 113 . В этом отношении контур , 12, гидравлической жидкости и гидравлический насос , 44, могут образовывать замкнутую систему, в которой не требуется внешний источник гидравлической жидкости и нет утечек гидравлической жидкости из системы.Кроме того, помимо обратного канала , 127, утечки жидкости, контур , 12, гидравлической жидкости и гидравлический насос 44 могут образовывать гидравлическую систему, которая полностью заполнена гидравлической жидкостью и, следовательно, не содержит каких-либо значительных газовых карманов.

Хотя наклонная шайба 114 на ФИГ. 5 показан под фиксированным углом, можно использовать наклонную шайбу с переменным углом. Такой механизм наклонной шайбы может включать наклонную шайбу, наклоняемую на шарнире с помощью привода.Такие устройства хорошо известны специалистам в данной области. Также, например, если желательно уменьшить вращающуюся массу системы, может использоваться конфигурация, в которой блок цилиндров , 112, удерживается неподвижно, а наклонная шайба , 114, вращается посредством входного вала , 46, . Такие системы обычно включают в себя распределительную пластину, прикрепленную к наклонной пластине , 114, и вращающуюся вместе с ней, чтобы гарантировать надлежащие гидравлические соединения между впускным и выпускным портами.

Как показано на фиг. 1, как только она покидает гидравлический насос 44 через клапан 124 , часть нагретой гидравлической жидкости перемещается по жидкостному контуру 12 (где она может дополнительно нагреваться с помощью дополнительных клапанов) к части нагрева воздуха. 13 системы, где он проходит через радиатор 14 , который охлаждается вентилятором 16 . Когда вентилятор 16 обдувает радиатор 14 , воздух, окружающий радиатор 14 , нагревается.Затем жидкость поступает в сборный бак 18 , а затем обратно в гидравлический насос 44 , чтобы замкнуть контур гидравлической жидкости. Посредством по меньшей мере трехходового клапана часть потока от насоса 44 вместо этого направляется к регулируемому гидравлическому двигателю 20 , который приводит в движение вентилятор 16 радиатора через выходной вал 21 . Затем этот поток направляется для воссоединения с основным потоком и проходит через радиатор 14 для охлаждения.Согласно одному варианту осуществления эта конкретная часть системы используется в качестве беспламенного нагревателя для нагрева воздуха.

Согласно варианту осуществления по фиг. 1, часть потока контура гидравлической жидкости также направляется в водонагревательную часть , 15, системы, где он проходит через водяной теплообменник , 28, , такой как, например, бойлер. Теплообменник котел / вода 28 состоит из водяного бака, содержащего отдельные охлаждающие устройства радиаторного типа, через которые протекают текучие среды, такие как нагретая гидравлическая жидкость.Нагретая текучая среда нагревает воду в теплообменнике котел / вода , 28, , чтобы удалить соль из воды, как будет описано ниже. В соответствии с настоящим примером поток жидкости от гидравлического насоса 44 может быть направлен в каждый из гидравлического двигателя 20 , радиатора 14 и теплообменника котел / вода 28 через четырехходовой клапан или через ряд двух- или трехходовых клапанов в гидравлическом контуре 12 .В качестве альтернативы, поток текучей среды может быть направлен только в часть , 13, нагрева воздуха системы или только в часть нагрева воды 15, системы, перекрывая одно или несколько направлений одного или нескольких из нескольких ходовые клапаны. Клапаны могут управляться вручную или электрически, например, посредством соединения с устройством , 116, пользовательского ввода (см. Фиг. 5).

Опять же, используя многоходовой клапан или ряд многоходовых клапанов, часть потока от гидравлического насоса 44 может быть направлена ​​в гидравлический двигатель 22 в гидравлическом соединении с гидравлическим насосом и приводимый в действие гидравлическим насосом 44 через контур гидравлической жидкости 12 .Гидравлический двигатель 22 имеет выходной вал 23 , с помощью которого он приводит в действие водяной насос 24 , который перекачивает воду из источника воды 26 в бак бойлера / водяного теплообменника 28 . Устройство может состоять из отдельного двигателя и насоса или из комбинированного устройства насос / двигатель. Затем поток через гидравлический двигатель 22 направляется обратно в основной контур гидравлической жидкости 12 и возвращается в гидравлический насос 44 через радиатор 14 и бак для хранения гидравлической жидкости 18 .Отдельный водяной жидкостный контур 25 содержит загрязненную воду для гидроразрыва из использованного источника воды 26 , из которой вода проходит через водяной насос 24 в теплообменник котел / вода 28 . В теплообменнике котел / вода 28 соленая вода нагревается нагретой гидравлической жидкостью до температуры кипения и превращается в пар. В это время соль, которая была в загрязненной воде, падает на дно бака теплообменника, откуда ее можно легко удалить позже.Пар направляется через радиатор 30, для охлаждения, и когда пар достаточно охлаждается, он снова возвращается в свою жидкую форму в виде незагрязненной воды и хранится в резервуаре для чистой воды 32 . Затем ее можно повторно использовать в качестве пресной воды для дальнейшего гидроразрыва пласта.

В одном примере, когда гидравлическая жидкость возвращается в контур гидравлической жидкости 12 из каждого из гидравлического двигателя 20 , теплообменника котла и воды 28 и гидравлического двигателя 22 , она впоследствии направляется через радиатор 14 и бак для хранения гидравлической жидкости 18 перед тем, как снова подать на гидравлический насос 44 .Таким образом, остаточное тепло гидравлической жидкости отводится в окружающую среду.

В другом варианте осуществления настоящей системы пар, создаваемый теплообменником котел / вода 28 , можно использовать в качестве топлива для приведения в действие парового двигателя. Например, см. Прямоугольник с пунктирными линиями по адресу 29 .

Обращаясь к РИС. 2, в другом варианте осуществления этого изобретения вместо использования гидравлической жидкости из гидравлического насоса , 44, для нагрева воды с целью превращения ее в пар, выхлоп из источника энергии 10 (в случае, если это двигатель) и вода из водяного контура 25 может быть направлена ​​в теплообменник котел / вода 28 , при этом выхлоп нагревает воду, превращая ее в пар.Как показано пунктирными линиями на фиг. 2, однако, другой вариант осуществления включает в себя использование как нагретой гидравлической жидкости от гидравлического насоса , 44, , так и выхлопа из источника энергии 10 в теплообменнике 28 бойлер / вода вместе для нагрева воды для создания пара.

Ссылаясь на фиг. 3, в другом варианте осуществления изобретения другой гидравлический двигатель 36 снабжен гидравлическим соединением и приводится в действие гидравлическим насосом 44 через контур 12 гидравлической жидкости.Электрический генератор 38 приводится в действие гидравлическим двигателем 36 . Электрический нагревательный элемент , 204, может быть предусмотрен в трубопроводе 202 d в водяном теплообменнике 28 (см. Фиг. 6). Гидравлический двигатель 36 приводит в действие электрический генератор 38 для выработки электроэнергии для питания электрического нагревательного элемента 204 . Генератор , 38, может также производить электричество на буровой площадке для других целей, например, для обеспечения электроэнергией нагревательных элементов, которые нагревают воду в резервуаре 32 чистой воды, которые затем можно использовать для дальнейшего гидроразрыва пласта.

Ссылаясь на фиг. 4, другой вариант осуществления будет заключаться в перекачивании нагретого хладагента источника энергии с помощью водяного насоса источника энергии 10 в теплообменник котел / вода 28 . Нагретый хладагент может подаваться в теплообменник , 28, котел / вода посредством отдельного охлаждающего устройства (трубопровода) радиаторного типа и использоваться для нагрева загрязненной воды гидроразрыва.

Использование всех четырех этих методов для одновременного нагрева загрязненной воды для гидроразрыва пласта (т.е. гидравлическая жидкость от насоса 44 , выхлоп от источника питания 10 , электричество от генератора 38 и нагретая охлаждающая жидкость от источника питания 10 ) обеспечивает более быстрый поток и более быстрый нагрев, и, таким образом, больше соли удаляется из использованной воды источник 26 за более короткий период времени. Конечно, любая комбинация двух или трех из этих методов также приведет к более быстрому нагреву, чем использование только одного метода. Например, как показано на фиг. 6, теплообменник котел / вода 28 может иметь бак 200 , снабженный водой из источника воды 26 , и трубопровод 202 , снабженный нагретой жидкостью, по меньшей мере, от одного из гидравлических насосов 44 и Источник питания 10 .Теплообменник , 28, бойлер / вода может быть расположен таким образом, чтобы тепло передавалось от нагретой текучей среды в трубопроводе , 202, к воде в резервуаре , 200, .

РИС. 6 показан пример теплообменника 28 бойлер / вода, в котором могут использоваться все четыре метода нагрева. Теплообменник 28 бойлер / вода включает в себя большой закрытый резервуар 200 , имеющий ряд охлаждающих устройств радиаторного типа или трубопроводов 202 a – 202 d , предусмотренных в нем.Таким образом, теплообменник котел / вода 28 напоминает жаротрубный котел, в котором вода удерживается в большом резервуаре 200 , а нагретые жидкости проходят через резервуар 200 по трубам или трубам. (например, трубопроводы 202 ). Загрязненная вода для гидроразрыва подается через шланг, трубку или аналогичный резервуар 200 из использованного источника воды 26 через водяной насос 24 . Тепло передается от относительно более горячего содержимого трубопроводов , 202, через проводящие стенки трубопроводов в относительно более холодную воду в резервуаре , 200, .В одном примере трубопровод 202, , и снабжен нагретой гидравлической жидкостью от гидравлического насоса 44 . Нагретая гидравлическая жидкость проходит через трубопровод 202 a с заданной скоростью и затем покидает канал 202 a , чтобы вернуться в радиатор 14 через контур 12 гидравлической жидкости. Другой канал 202 b может быть снабжен выхлопом от источника энергии 10 , который затем может выходить из трубы 202 b в атмосферу.Другой трубопровод 202 c может быть снабжен нагретым хладагентом (таким как вода или гликоль) от источника питания 10 и может возвращаться из трубопровода 202 c в систему охлаждения источника питания 10 для разогрева. Другой трубопровод 202 d может содержать электрический нагревательный элемент 204 , который приводится в действие электричеством от генератора 38 . Конечно, может быть предусмотрено множество трубопроводов , 202, и различные комбинации источников тепла, предусмотренных через трубопроводы , 202, или в них, для наиболее эффективного нагрева воды в резервуаре , 200, .Например, могут быть предусмотрены первая, вторая, третья и четвертая группы трубопроводов , 202, , в которых первая группа содержит трубопроводы, снабженные нагретой гидравлической жидкостью, вторая группа содержит трубопроводы, снабженные нагретым выхлопом, и так далее. Хотя здесь не показано для ясности, несколько каналов могут быть предусмотрены рядами и столбцами позади тех каналов, которые показаны. Ряд или столбец трубопроводов может определять группу, или разнесенный рисунок трубопроводов может определять группу, в зависимости от источника тепла, предназначенного для протекания через трубопровод (или для того, чтобы быть окруженным трубопроводом) и его нагревательной способности.

Количество и расстояние между трубопроводами должно быть достаточным для достаточного нагрева воды в резервуаре 200 , чтобы превратить ее в пар за эффективный период времени. Может быть желательно расположить трубопроводы или группы трубопроводов на расстоянии друг от друга в зависимости от источника тепла, чтобы некоторые трубопроводы, которые менее горячие, чем другие, все же отводили тепло в воду. Когда вода нагревается, пар может выходить из бака 200 сверху и течь в радиатор 30 .В одном примере вся вода в резервуаре , 200, должна быть превращена в пар, прежде чем соль, оставшаяся на дне резервуара, может быть вычищена из резервуара , 200, или удалена другим способом. В других примерах резервуар , 200, имеет отдельные отсеки, которые позволяют нагревать разные партии воды в разное время, так что тепло от жидкостей источника питания, гидравлической жидкости и электрических нагревательных элементов постоянно улавливается для обработки воды путем поворота. это париться.

Поскольку теплообменник котел / вода 28 состоит из резервуара для воды 200 , содержащего отдельные охлаждающие трубопроводы радиаторного типа 202 , нагретое масло, выхлоп и охлаждающая жидкость отделены друг от друга и не попадают внутрь. прямой контакт. Передача тепла скорее происходит посредством трубопроводов , 202, , расположенных вблизи или в контакте с загрязненной водой в резервуаре 200 бойлера / теплообменника 28 . Электрические нагревательные элементы также поддерживаются отдельно от трубопроводов, содержащих нагретые жидкости, а также от прямого контакта с загрязненной водой в резервуаре , 200, .

Еще одним применением описанной здесь системы может быть использование уличными отделами для удаления излишков снега путем его плавления для утилизации. Снег можно растопить, например, горячим воздухом из радиатора 14 , горячим воздухом из радиатора 30 или паром из теплообменника котел / вода 28 .

В другом варианте этого раскрытия изобретения водяной насос , 24, может использоваться для перекачивания жидкости гликолевого типа, которая хранится в контейнерах на площадках скважин для использования в способе гидроразрыва пласта.Жидкость гликолевого типа может быть прокачана через бойлер / теплообменник 28 для нагрева жидкости гликолевого типа за счет передачи тепла от нагретой гидравлической жидкости, выхлопных газов и / или хладагента во многом так же, как и при загрязнении гидроразрыва вода будет нагрета.

В одном варианте осуществления вся система по любой из фиг. 1-4 могут быть сконструированы на передвижном прицепе с колесами, аналогично системам обогрева, описанным в публикациях ‘691 и’ 281, включенных в данный документ выше. Это позволяет системе быть мобильной и легко транспортируемой на буровую площадку, которая, как упоминалось выше, обычно не используется достаточно долго, чтобы потребовалось постоянное оборудование.

В приведенном выше описании некоторые термины были использованы для краткости, ясности и понимания. Из этого не следует выводить никаких ненужных ограничений, помимо требований предшествующего уровня техники, поскольку такие термины используются для описательных целей и предназначены для широкого толкования. Различные описанные здесь системы могут использоваться отдельно или в сочетании с другими системами. Ожидается, что в объеме прилагаемой формулы изобретения возможны различные эквиваленты, альтернативы и модификации.Кроме того, использование слов «первый», «второй», «третий» и т.д. в прилагаемой формуле изобретения не предназначено для обозначения приоритета или важности, а просто для того, чтобы отличить один из нескольких подобных элементов или машин от другого.

вещей, которые влияют на гидравлику бассейна и спа

Привет, бассейн! У нас есть больше о здоровой гидравлике. Прежде чем мы перейдем к сути обсуждения, давайте сначала поговорим о некоторых гидравлических терминах. Знание того, что они означают, поможет нам понять будущие темы для обсуждения.

Потеря напора

Потери напора – это коэффициент, применяемый к сопротивлению потоку в системе плавательного бассейна. Потери напора также можно преобразовать в фунты на квадратный дюйм (PSI). 1 фунт / кв.дюйм равен 2,31 фута напора. Пример: насос, перекачивающий воду на высоту 30 футов, создаст напор 30 футов или 13 фунтов на квадратный дюйм. Обратная сторона насоса измеряется в фунтах на квадратный дюйм, а на стороне всасывания – вакуум или отрицательное давление (есть манометры, которые будут показывать положительное и отрицательное давление). Для потери напора на стороне всасывания 1 дюйм ртутного столба равен 1.13 футов головы. Пример: 6 дюймов ртутного столба равняются 6,8 футам напора. Помните, что все, через что протекает вода, имеет коэффициент потери напора.

Потеря напора в системе

Когда вы складываете все коэффициенты потери напора (фильтр, нагреватель, труба и т. Д.) Для системы, вы получаете потерю напора в системе, которую также называют общим динамическим напором или (TDH).

галлонов в минуту

Помогая кому-то определить потерю напора или размер трубы для бассейна, вы должны спросить, какой оборот требуется для бассейна и спа.Это, конечно, измеряется в галлонах в минуту.

Скорость

Мы должны рассматривать скорость самой важной в здоровой гидравлике – это скорость, с которой вода течет через систему. Скорость измеряется в футах в секунду (FPS). Это очень важно, потому что с увеличением скорости увеличивается и потеря напора. Пример: при 50 галлонах в минуту через 1,5-дюймовую трубу скорость составляет 7,09, а потеря напора составляет 11,1. При 70 галлонах в минуту скорость составляет 11,3, а потеря напора – 25,1. Как видно из этих примеров, для определения потерь напора через любую часть оборудования или трубопроводов отправной точкой является расход или галлон в минуту.

Мы соберем все это воедино, когда будем рассматривать Healthy Hydraulic. Приведенная выше информация будет использована для определения правильного насоса для данной системы. Мы смотрим на гидравлические следы бассейна или спа, как на отпечатки пальцев – каждая система уникальна. Нам также нравится использовать фразу «сопротивление потоку» вместо потери напора, поскольку это легко понять, особенно владельцам бассейнов. Продолжая тему здоровой гидравлики, мы будем использовать оба этих термина как синонимы.

Будущее обсуждение будет касаться неотъемлемых частей Healthy Hydraulics – насосов, фильтров, нагревателей и всех других важных компонентов, которые являются частью фильтрации или водного пути.

Мы с нетерпением ждем, когда вы подключитесь к разговору. Участвуйте, оставайтесь на связи!

Калибровка вашей гидравлической модели с использованием нескольких наборов данных

При оценке гидравлического поведения старых трубопроводов и / или трубопроводов, которые подвергаются воздействию особенно агрессивных или грязных жидкостей, создание и запуск гидравлической модели является отличным первым шагом, но могут потребоваться дополнительные инженерные работы.Это связано с тем, что со временем остатки жидкости в трубопроводе могут накапливаться в трубопроводе и существенно уменьшать внутренний диаметр трубы, одновременно увеличивая шероховатость внутренней поверхности трубы. Коррозия также может изменить шероховатость внутренней поверхности трубы. Инженеры знают, что эти изменения из-за отложений и коррозии в трубах могут значительно повлиять на гидравлику системы, поэтому, хотя построение гидравлической модели системы важно для оценки ее поведения, калибровка модели для учета этих изменений может быть такой же важно для получения точного представления о вашей системе.AFT Fathom и AFT Arrow предлагают модуль поиска цели для помощи в этом процессе калибровки с одним набором данных о потоке. Чтобы понять, как это можно сделать, посетите блог Дилана. Мой блог здесь продвинет обсуждение Дилана на один шаг дальше и обсудит, как AFT Fathom и AFT Arrow можно использовать для калибровки гидравлической модели не только с одним, но и с несколькими наборами данных с помощью модуля GSC (Goal Seek and Control).

Калибровка модели по нескольким наборам данных дает несколько преимуществ.Основным преимуществом, конечно же, является повышенный уровень уверенности, который вы можете иметь при калибровке вашей модели, особенно если вы используете данные о давлении и расходе из системы, когда она работает в разных конфигурациях (т. из строя и т. д.), чтобы откалибровать вашу модель. Популярная фраза в AFT заключается в том, что результаты модели могут быть настолько точными, насколько точны данные, используемые в первую очередь в качестве входных данных (на самом деле, мы немного резче заявляем, что мусор на входе = мусор на выходе, но вы поняли суть !).В случае калибровки модели существует почти бесконечное количество возможных способов калибровки модели, которая по-прежнему будет соответствовать зарегистрированным данным расхода и давления. Чем больше данных у вас есть, это означает, что вы применяете более жесткие критерии для калибровки, что приводит к более точной калибровке модели.

Например, если у вас есть давление 30 фунтов на кв. Дюйм, зарегистрированное в одном месте в вашей системе, падение давления в системе, необходимое для достижения этого измеренного давления, может быть применено в одном месте в гидравлической модели, или оно может быть распределено над несколькими компонентами модели.В обоих случаях прогнозируемое гидравлической моделью давление 30 фунтов на квадратный дюйм в этом месте будет соответствовать измеренному давлению, но в самой системе может быть только одна фактическая конфигурация, которая заставляет вашу систему давать такие конкретные гидравлические результаты. Единственный способ отличить правдоподобную гидравлическую модель вашей системы от гидравлической модели, которая фактически представляет вашу систему, – это откалибровать модель, используя как можно больше данных о давлении и расходе, в идеале с данными о давлении и расходе из различных рабочих конфигураций.Что касается калибровки модели, то чем больше, тем лучше!

В следующем примере подробно показано, как использовать AFT Fathom для одновременной калибровки двух наборов данных простой гидравлической модели. Обратите внимание, что эту процедуру также можно воспроизвести в AFT Arrow.

Допустим, у вас есть следующий трубопровод, показанный на рисунке 1, с двумя рабочими конфигурациями, которые включают: 1) как клапан A, так и клапан B открываются на 100% от их полного открытия Cv (500) в первой рабочей конфигурации, и 2) положение Клапан B уменьшается до 30% от его полного открытия Cv (150) во второй рабочей конфигурации.На рисунке 1 показана система в этих двух рабочих конфигурациях.

Теперь предположим, что следующие данные были записаны в поле для обеих операционных конфигураций:

Модель построена, и полевые данные собраны. Теперь нам нужно откалибровать гидравлическую модель так, чтобы она предсказывала давления и потоки, записанные, когда система находилась в рабочей конфигурации 1. Это необходимо выполнить, когда гидравлическая модель находится в рабочей конфигурации 1 с обоими клапанами в их полностью открытых положениях.

Точно так же нам необходимо откалибровать гидравлическую модель, чтобы она предсказывала давления и потоки, зарегистрированные, когда система находилась в рабочей конфигурации 2. Это необходимо выполнить, когда гидравлическая модель находится в рабочей конфигурации 2 с клапаном A в полностью открытом состоянии и Клапан B на 30% от его полного открытия Cv.

Чтобы откалибровать модель, мы добавим уменьшение внутреннего диаметра (также называемое масштабированием) для представления загрязнения в трубах, а также увеличим значения шероховатости труб, чтобы представить все более шероховатую поверхность потока по мере образования отложений и коррозии в трубах.Сначала мы делаем копию исходной некалиброванной гидравлической модели и используем одну копию для представления системы в рабочей конфигурации 1, а другую – для представления системы в рабочей конфигурации 2. Обратите внимание, что AFT Fathom и AFT Arrow позволяют запускать обе модели в такой же гидравлический расчет, поэтому нет необходимости делать отдельные файлы модели (очень приятно!). Пока мы калибруем каждую модель в соответствии с данными, полученными в полевых условиях, имейте в виду, что это одна и та же система. Следовательно, любое масштабирование или увеличенное значение шероховатости трубы, примененное к трубе в первой модели (например, труба 2), должно применяться идентично к соответствующей трубе во второй модели (труба 11).В конечном итоге конечной целью является разработка одной гидравлической модели, которая, будучи помещена в определенную рабочую конфигурацию, будет предсказывать давления и потоки, измеренные в системе, когда она работала в этой конфигурации. При переключении одной и той же конфигурации гидравлической модели должны быть получены результаты давления и расхода, которые были записаны в полевых условиях, когда система работала в этой конфигурации.

GSC автоматически регулирует шероховатость трубы или значения масштабирования (он может изменять только один параметр для каждой переменной за раз) для достижения целевых значений давления и расхода, которые мы стремимся достичь, поэтому его необходимо настроить.Чтобы настроить GSC Manager, сначала глобально добавьте некоторое масштабирование ко всем каналам, чтобы это был применимый параметр канала, который можно изменять в GSC. Затем откройте GSC Manager. Сначала мы введем все трубы как переменные. Добавьте переменную для каждой трубы и сделайте каждую переменную трубы сокращением ID. Обратите внимание, что GSC позволяет связывать каналы, что означает, что они будут одинаковыми. Это очень удобно, потому что это означает, что мы можем связать соответствующие трубы в каждой модели друг с другом. Это показано на рисунке 3.Обратите внимание, что труба 1 связана с трубой 10 в столбце «Связать с», поскольку они представляют собой идентичные трубы в физической системе. Все остальные трубы также связаны с соответствующими им.

Затем открывается вкладка «Цели» в GSC Manager, чтобы указать целевые значения расхода и давления, которых мы хотим достичь в каждой модели путем изменения указанных переменных.

После ввода целей в GSC Manager запускаем модель. В выходных данных показаны значения переменных и достигнутые в результате цели.На рисунках 5 и 6 показаны итоговые цели и переменные.

После того, как GSC сгенерировал этот результат, мы можем уточнить процесс, изменив первоначальные предположения об уменьшении ID, если необходимо, а также применив эти значения масштабирования к трубам, а затем изменив шероховатость труб с помощью GSC Manager. Этот процесс можно повторять до тех пор, пока мы не убедимся, что результаты достаточно близки к измеренным значениям поля.

Калибровка гидравлической модели с использованием нескольких наборов данных повышает точность вашей гидравлической модели и позволяет прогнозировать поведение гидравлической системы в соответствии с реальным поведением системы.Поскольку более точно откалиброванная гидравлическая модель с использованием большего количества данных требует больше времени как для записи данных, так и для калибровки модели, инженер должен определить, какой уровень точности требуется при калибровке модели. Однако, поскольку AFT Fathom и AFT Arrow могут значительно сократить время, необходимое для выполнения этой калибровки, этот компромисс становится менее значительным, и более точно откалиброванная модель становится более простой и быстрой. После успешной калибровки вашей гидравлической модели вы можете получить ценную информацию о том, как изменения в вашей трубопроводной системе повлияют на гидравлику системы, а также о том, какие области системы могут вызывать наиболее проблемные падения давления.

КНИГА 2, ГЛАВА 15: Насосы

Насосы

На рисунках с 15-1 по 15-5 показаны условные обозначения для нескольких насосов постоянной производительности. Используйте насосы постоянной производительности в простых одно- или двухцилиндровых контурах, которые никогда не останавливаются под давлением. Также используйте их для цепей односкоростного двигателя или цепей, в которых несколько цилиндров работают одновременно, но никогда не останавливаются и не удерживаются при полном давлении. Насосы с постоянным рабочим объемом всегда перемещают заданный объем жидкости под давлением между давлением, определяемым сопротивлением, и максимальной настройкой предохранительного клапана.При блокировке выпускного отверстия насоса с фиксированным рабочим объемом избыточный поток через предохранительный клапан направляется в резервуар. Когда жидкость проходит через предохранительный клапан под давлением, вся входящая энергия выделяет тепло.

Рис. 15-1. Обозначение для одиночного насоса

Насосы с фиксированным рабочим объемом могут быть шестеренчатыми, героторными, лопастными или поршневыми. Наиболее распространены зубчатые и лопастные. Они относительно недороги, очень надежны и при правильном использовании выделяют мало тепла.

Шестеренные и пластинчатые насосы бывают самых разных конфигураций.На рисунках с 15-1 по 15-3 показан один или несколько насосов в едином корпусе. Насосы могут иметь общий вход или несколько входов. Большинство комбинированных насосов имеют отдельные выходы для использования в разных подсхемах. Расход от каждого насоса в комбинации может быть одинаковым или различным.

Рис. 15-2. Символ сдвоенного насоса

На рис. 15-4 показан символ автономного сдвоенного насоса для контура высокого-низкого давления. Поток от обоих насосов перемещает привод к работе и от работы при низком давлении. Насос большого объема разгружается через встроенный разгрузочный клапан при рабочем контакте.Это оставляет всю мощность двигателя для привода насоса малого объема / высокого давления. Эта схема обычно потребляет меньше мощности без ущерба для времени цикла. Представленный здесь комплектный насос компактный и недорогой, но любой сдвоенный насос с подходящими клапанами может обеспечивать контур высокого-низкого давления.

Рис. 15-3. Символ тройного насоса

Многие производители производят насосы с проходным приводом, подобные показанному на Рисунке 15-5. Электродвигатель с двумя валами обычно управляет обоими насосами. В случае насоса с проходным приводом второй насос привинчивается к валу первого насоса и приводится в действие им.При подключении более двух насосов рассмотрите некоторые возможные проблемы: выдержит ли вал первого насоса крутящий момент дополнительных насосов; дополнительные насосы приведут к слишком большой радиальной нагрузке от слишком большого количества насосов.

Рис. 15-4. Обозначение для насосов высокого и низкого давления для контуров стационарных насосов
На рис. 15-6 показана принципиальная схема насоса фиксированного рабочего объема, работающего с одним цилиндром. В состоянии покоя насос разгружается через тандемный центральный клапан при минимальном давлении.Когда цилиндр выдвигается, давление такое, какое требуется для его хода. Когда цилиндр соприкасается с изделием, давление увеличивается до уровня, необходимого для выполнения работы. Когда цилиндр втягивается, давление такое, какое требуется для возврата цилиндра и нагрузки. Ни при каких обстоятельствах из предохранительного клапана масло не сливается в бак. Следовательно, эта схема работает с небольшим нагревом и не требует теплообменника при использовании высокоэффективных деталей.

Рис. 15-5. Символ для насоса с проходным приводом На рисунке 15-7 показан один из способов использования насосов с постоянным рабочим объемом в многоцилиндровом контуре.Каждый из трех цилиндров в этом примере имеет отдельный насос, предохранительный клапан и направляющий клапан. Приводы перемещаются с желаемой скоростью и усилием, потому что настройки расхода и предохранительного клапана каждого насоса соответствуют рабочим требованиям их цилиндров. Поскольку нет регуляторов расхода, предохранительные клапаны никогда не сбрасывают лишнюю жидкость, позволяя всей входящей энергии выполнять полезную работу. Тепло не должно быть проблемой в этой цепи.

Рис. 15-6. Типовая схема насоса с фиксированным рабочим объемом

Два насоса подают CYL3 для быстрого хода.Эта схема работает лучше всего, когда CYL2 не выполняет цикл одновременно с CYL3.

Рис. 15-7. Схема с тремя насосами постоянной производительности, питающими три исполнительных механизма

Для разработки эффективных схем требуется время, но результаты окупаются в виде экономии в будущем. Схема высокого-низкого уровня на рис. 15-8, которая включает в себя большой быстроходный цилиндр, позволяет сэкономить как на первоначальных затратах, так и на эксплуатационных расходах.Если использовался один насос на 60 галлонов в минуту, работающий при 3000 фунтов на квадратный дюйм, потребовался бы двигатель мощностью 120 л.с. Заменив двойной насос с секциями 60 и 10 галлонов в минуту, можно уменьшить размер двигателя без ущерба для времени цикла. Большая разница возникает из-за того, что для перемещения цилиндра под давлением 450 и 500 фунтов на квадратный дюйм требуется всего 20,4 л.с. Когда цилиндр встречает сопротивление и давление достигает примерно 500 фунтов на квадратный дюйм или выше, секция насоса на 60 галлонов в минуту разгружается без давления, в то время как насос на 10 галлонов в минуту выполняет свою работу. Для насоса на 10 галлонов в минуту при 3000 фунт / кв.дюйм требуется 17.5 л.с. Хотя рабочая скорость ниже, время в пути меньше. С небольшими расчетами можно легко сэкономить на электрическом двигателе и элементах управления, а также снизить затраты на энергию в течение всего срока службы машины.

Рис. 15-8. Типовая схема высокого и низкого давления с фиксированным рабочим объемом

На рисунке 15-9 фиксированный проходной насос с большим рабочим объемом в сочетании с насосом с малым рабочим объемом и с компенсацией давления создает другой тип контура высокого-низкого давления.Этот контур обеспечивает быстрое перемещение, а затем поддерживает давление зажима в течение длительных периодов времени с небольшим тепловыделением. Принцип работы схемы такой же, как на Рисунке 15-8. Он не требует специального электрического управления, поскольку разгрузочный клапан автоматически опорожняет высокопроизводительный насос при любом давлении выше 400 фунтов на квадратный дюйм. Насос с компенсацией давления с небольшим рабочим объемом снижает затраты на электроэнергию и отопление. Эта конструкция насоса заменяет большой насос с компенсацией давления в определенных областях применения.

Инжир.15-9. Цепь насоса высокого-низкого давления для приведения в действие зажимного цилиндра

Насосы с компенсацией давления и переменной производительностью

Один из способов избежать выделения тепла при поддержании давления – использовать насосы с компенсацией давления. Поток от насосов с компенсацией давления падает почти до нуля, когда они достигают давления компенсатора.Уменьшение расхода снижает потребление мощности и предохраняет систему от перегрева. Обратите внимание: насосы с компенсацией давления дороже, чем насосы с фиксированным рабочим объемом, и обычно менее устойчивы к загрязнениям. Кроме того, насосы с компенсацией давления бывают только лопастными или поршневыми. Насосы других конструкций не могут работать с переменным рабочим объемом при той же скорости вращения.

Рис. 15-10. Символы для насосов с компенсацией давления

На Рисунке 15-10 показаны символы насоса с компенсацией давления.Стрелка внутри круга, параллельная пути потока, указывает компенсацию давления. Полный символ показывает все рабочие функции. Упрощенный символ не учитывает некоторые детали (например, слив в корпусе) и предполагает, что человек, читающий схематическую диаграмму, знает их необходимость.

Рис. 15-11. Символ насоса переменной производительности с компенсацией давления

Многие насосы с компенсацией давления включают метод регулировки максимального расхода, что делает насос более универсальным.Символ на Рисунке 15-11 обозначает насос переменной производительности с компенсацией давления. Стрелка под углом к ​​символу насоса обозначает переменный или регулируемый расход. Расход насоса с компенсацией давления автоматически уменьшается при увеличении давления, но наклонная стрелка также указывает на переменный максимальный выходной объем. Насос переменной производительности может устранить необходимость в регуляторах расхода в некоторых контурах.

Рис. 15-12. Символ насоса переменной производительности

Насос переменной производительности, показанный на Рисунке 15-12, не имеет компенсации давления.Используйте этот тип насоса для изменения скорости привода без потери энергии. Такой способ управления скоростью дает меньше тепла. Управление насосами переменной производительности может быть ручным, гидравлическим или электрическим с сервоприводом или пропорциональными клапанами.

Рис. 15-13. Схема для насоса с компенсацией давления с дистанционным управлением

На Рис. 15-13 показан символ насоса с компенсацией давления с дистанционным оператором для регулировки максимального давления.Настройте компенсатор насоса на минимальное давление и отрегулируйте давление в системе удаленно. На этой схеме показан дистанционный предохранительный клапан с ручной регулировкой, установленный рядом с оператором для облегчения доступа.

Рис. 15-14. Чувствительный к нагрузке насос с компенсацией давления

К насосам с компенсацией давления можно добавить функцию измерения нагрузки.На Рис. 15-14 показан символ насоса для такой комбинации. Дополнительный порт в насосе измеряет давление в выкидных линиях к приводу. Измерение фактического рабочего давления заставляет насос компенсировать потребность в потоке при давлениях на 100–150 фунтов на квадратный дюйм выше рабочего давления. Определение нагрузки выгодно только в схемах, в которых расход насоса меньше максимального. В этих схемах насосы с регулированием по нагрузке более эффективны – они расходуют меньше энергии и уменьшают нагрев масла.

Рис. 15-15. Насос с компенсацией давления и функцией ограничения мощности

Насос на Рисунке 15-15 имеет компенсацию давления с добавленным ограничением мощности.Когда максимальная требуемая мощность насоса может превышать мощность первичного двигателя, используйте ограничитель мощности. Ограничение мощности позволяет использовать меньший бензиновый или дизельный двигатель с насосом большого объема на внедорожной технике.

Установите компенсатор на насосе ограничения мощности на максимальное давление в системе при компенсированном расходе. Поскольку давление увеличивается при высоком расходе, необходимая мощность может превышать имеющуюся. Ограничитель мощности снижает рабочий объем насоса при заданном давлении. Уменьшение рабочего объема насоса при повышении давления снижает требуемую мощность до доступной.С помощью этой системы двигатель мощностью 20 л.с. может приводить насос мощностью 60 галлонов в минуту до давления 5000 фунтов на кв.

Контуры насосов переменной производительности с компенсацией давления

“>

Чтобы контролировать скорость привода при небольшом нагреве или его отсутствии, попробуйте схему, показанную на Рисунке 15-16. Насос переменной производительности довольно точно регулирует скорость цилиндра при минимальной мощности. Во время хода цилиндра давление в системе – это только то, что требуется для перемещения груза.Весь поток насоса направляется в цилиндр, поэтому единственная потеря энергии связана с неэффективностью компонентов. Подобная установка работает непрерывно без теплообменника. Температура масла может подняться на 15-25 градусов выше температуры окружающей среды только в том случае, если частота циклов превышает десять или более циклов в минуту.

Рис. 15-16. Цепь регулируемого насоса для регулирования скорости

Схема на Рисунке 15-17 представляет собой типичную насосную установку с компенсацией давления.Эта схема позволяет нескольким цилиндрам работать по отдельности или вместе. Когда цилиндры работают одновременно, добавьте регуляторы потока, чтобы ограничить привод, который встречает наименьшее сопротивление.

Рис. 15-17. Типовая схема насоса с компенсацией давления

Нагрев масла может быть проблемой в насосных контурах с компенсацией давления. Если насос работает под высоким давлением и / или если в контуре используются регуляторы расхода, потери энергии приводят к возникновению избыточного тепла.Эффективность распределителей также является важным фактором. Поскольку система поддерживает максимальное давление большую часть времени, утечки в золотниках клапана добавляют дополнительный нагрев.

Насосы с компенсацией давления часто преждевременно выходят из строя из-за высокой продолжительности рабочего цикла привода. Высокая частота циклов быстро задействует компенсирующий механизм, и возникающие скачки давления могут привести к поломке детали. Небольшой аккумулятор на выходе из насоса сглаживает цикл переключения компенсатора, уменьшая скачки давления и продлевая срок службы компонентов.

Рис. 15-18. Цепь насоса с регулированием по нагрузке

Одним из способов решения проблемы нагрева является использование насоса, показанного на рис. 15-18. Во время цикла цилиндра этот чувствительный к нагрузке насос с компенсацией давления никогда не позволяет давлению в системе превышать требуемую нагрузку более чем на 150–200 фунтов на кв. Дюйм.Насос постоянно определяет нагрузку и компенсирует это давление плюс жесткость пружины, чувствительной к нагрузке. Определение нагрузки обычно устраняет необходимость в теплообменнике – даже в системе с регуляторами расхода.

Проведите измерительную линию от каждого порта в цепи с несколькими исполнительными механизмами. Различные линии обратной связи соединяются в порте измерения нагрузки насоса с обратным клапаном, чтобы изолировать их друг от друга. Насос всегда видит самую высокую нагрузку в контуре и соответственно регулирует выходное давление. Контур управления расходомером – единственный способ управлять приводом.При перебегающих нагрузках используйте уравновешивающий клапан, чтобы привод не ушел.

Рис. 15-19. Цепь насоса ограничения мощности

При приводе насоса в действие двигателем или для экономии энергии с помощью электродвигателя меньшего размера используйте схему ограничения мощности, показанную на Рисунке 15-19.Эта схема изменяет рабочий объем насоса всякий раз, когда требуемая мощность в лошадиных силах превышает требуемую настройкой пружины компенсатора. Компенсатор мощности может быть настроен на заводе или на месте. Когда давление в системе достигает значения, установленного на компенсаторе насоса, на выходе прекращается поток, как у любого насоса с компенсацией давления.

Насосы двухсторонние
Аксиально-поршневые и радиально-поршневые насосы могут откачивать жидкость из любого порта, вращаясь в одном направлении. В замкнутых контурах используется эта особенность поршневых насосов.Контур насоса с замкнутым контуром направляет жидкость к приводу, в то время как жидкость из того же устройства возвращается на вход насоса.

(Не путайте двунаправленные насосы с двухоборотными насосами. Двухоборотные насосы могут вытекать из любого порта, но только когда вращение меняется на противоположное. В двухоборотном насосе один порт подсоединен к резервуару, а другой канал подсоединен к трубопроводу Большинство двухоборотных насосов работают с гидравлическими контурами внедорожной техники, поскольку вращение приводного вала насоса отличается от одного агрегата к другому.)

Обычно двунаправленные насосы не имеют патрубка, подключенного к резервуару. Оба порта прикрепляются непосредственно к портам цилиндра или двигателя. Многие двунаправленные контуры работают с гидравлическими двигателями, потому что они принимают и возвращают примерно одинаковое количество жидкости. Наиболее распространенной системой с обратной связью является гидростатический привод, который часто используется на внедорожной технике.

Рис. 15-20. Символ двунаправленного насоса

На Рисунке 15-20 показано схематическое изображение двунаправленного насоса.Обратите внимание на два энергетических треугольника, показывающих, что жидкость вытекает из обоих портов. Насос работает только через один порт, в то время как противоположный порт является входным. Когда один порт подсоединен к резервуару, а другой порт подсоединен к контуру, насос служит однонаправленным насосом переменного рабочего объема. Направление потока в подключенном таким образом двунаправленном насосе зависит от положения регулятора хода. Изменяя положение регулятора хода, любой порт может служить входом или выходом.

Рис. 15-21. Двунаправленный насос в замкнутом гидростатическом контуре

На рисунке 15-21 показана гидростатическая трансмиссия – обычная схема двунаправленного насоса. Небольшой насос постоянной производительности A (называемый нагнетательным насосом) компенсирует утечки в основном насосе и двигателе во время работы контура. Обратные клапаны B защищают нагнетательный насос и допускают попадание масла только в обратную сторону замкнутого контура.Клапан сброса заряда C сбрасывает избыточный поток заряда в бак под давлением от 150 до 300 фунтов на квадратный дюйм. Поток нагнетательного насоса вырабатывает тепло в гидростатических системах. Многие гидростатические системы используют жидкость нагнетательного насоса для управления насосами и / или вспомогательными контурами.

Рис. 15-22. Двунаправленный насос с обратной связью

Если обратный поток не равен выходному потоку, используйте схему двунаправленного насоса, показанную на Рисунке 15-22.В случае цилиндра с одинарным концом, прикрепленного к двунаправленному насосу, объем жидкости, идущей к концу крышки, когда цилиндр выдвигается, больше, чем поток, возвращающийся в насос от конца штока. Когда направление цилиндра меняется, верно обратное. Без возможности преодолеть неравномерность расхода двунаправленный насос, приводящий в действие одностержневой цилиндр, не работал бы.

Для одностержневых цилиндров добавьте в замкнутый контур обратный клапан A , предохранительный клапан низкого давления B и двухходовой клапан с пилотным управлением C .Обратный клапан A позволяет насосу забирать масло из бака, когда цилиндр выдвигается. Предохранительный клапан B и 2-ходовой клапан C обеспечивают путь для излишка масла в бак при втягивании цилиндра.

Часто в больших цилиндрах, работающих при высоком давлении и скорости, используются насосы с двухсторонним движением с неравномерной пропускной способностью. Эта схема очень эффективна и практически исключает гидравлический удар

Цепи двунаправленных насосов

Регулируя объем потока и его направление от двунаправленного насоса, можно заставить гидравлический двигатель вращаться в любом направлении с бесступенчато регулируемой скоростью.Контур с обратной связью тратит очень мало энергии. При запуске или изменении направления происходит минимальный удар, потому что насос запускается и проходит через непоток во время цикла. Гидравлический двигатель плавно замедляется, когда поток насоса достигает нуля, замедляя любую нагрузку, которую он перемещает.

Рис. 15-23. Замкнутый двунаправленный гидростатический привод; в состоянии покоя с работающим насосом

На рисунке 15-23 показаны части простой гидростатической трансмиссии, в которой используется этот тип цепи.Он состоит из двунаправленного насоса переменного рабочего объема, подключенного по трубопроводу к двунаправленному гидравлическому двигателю фиксированного рабочего объема в замкнутом контуре. Зарядный насос A , приводимый в действие двунаправленным насосом, забирает масло из бака и подает его через обратные клапаны C1 и C2 , чтобы замкнутый контур оставался заполненным. Избыточное масло из нагнетательного насоса сливается через предохранительный клапан B в бак. Челночный клапан E и предохранительный клапан D направляют поток наддува в сторону низкого давления замкнутого контура, когда гидравлический двигатель работает.Это происходит потому, что давление срабатывания предохранительного клапана D примерно на 100 фунтов на кв. Дюйм ниже, чем давление срабатывания предохранительного клапана B . Непрерывная подача холодного отфильтрованного масла защищает замкнутый контур от перегрева и загрязнения.

Перекрестные предохранительные клапаны F1 и F2 защищают насос и двигатель от избыточного давления. Когда давление в замкнутом контуре превышает настройку предохранительного клапана, масло переходит в противоположную линию. Однако из-за небольшого объема системы поток через байпас быстро нагревает.Это тепло может повредить компоненты, шланги и уплотнения. В большинстве гидростатических контуров теперь используются клапаны для разрушения насоса при немного более низком давлении, чем настройка перекрестного предохранительного клапана. Этот разрушающий клапан предотвращает нагрев потока насоса, но не помогает, когда приводимый в действие гидравлический двигатель действует как насос.

(Замена замкнутого контура на 4-ходовой распределитель и насос с фиксированным рабочим объемом с регуляторами расхода для изменения скорости также может привести в действие гидравлический двигатель в любом направлении.Эта упрощенная схема стоит примерно пятую часть стоимости гидростатической трансмиссии. Однако затраты на удар системы, нагрев масла и повреждение оборудования, вызванные более дешевой системой, намного превышают первоначальную экономию средств.)

Рис. 15-24. Двунаправленный насос с замкнутым контуром с выдвижным одностержневым цилиндром

Использование насоса с замкнутым контуром с одностержневым цилиндром требует дополнительных клапанов в насосе.На рисунках 15-24 и 15-25 показан контур цилиндра одностороннего действия, работающий от двунаправленного насоса с замкнутым и разомкнутым контуром. Термин закрытый-открытый контур указывает на то, что насос является двунаправленным, но один порт подключен к резервуару через обратный клапан A . Это предохраняет насос от истощения при выдвижении цилиндра. Кроме того, предохранительный клапан низкого давления B и двухходовой клапан NC C обеспечивают путь к резервуару для избыточного потока от конца крышки цилиндра, когда он втягивается.

Когда цилиндр выдвигается, как показано на Рисунке 15-24, поток со стороны штока цилиндра не может заполнить насос.Поскольку насосу требуется больше масла, чем подает цилиндр, открывается обратный клапан A , позволяя маслу из бака поступать в насос. (Обратите внимание, что большие штоки цилиндра увеличивают потребность в потоке от нагнетательного насоса и бака.)

Рис. 15-25. Двунаправленный одностержневой цилиндр с втягивающим насосом

Когда цилиндр втягивается, как показано на Рисунке 15-25, масла из крышки цилиндра больше, чем нужно насосу.