Нужна ли гидрострелка в системе отопления: Зачем нужна гидрострелка? Назначение и принцип работы. — ИНВЕСТИЦИОННЫЙ ПОРТАЛ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

08.05.2021

Содержание

Зачем нужна гидрострелка? Назначение и принцип работы.

Оборудование котельной – это отдельная обширная тема, которую мы уже как-то затрагивали. Один из элементов котельной, который постоянно на слуху – это гидравлический разделитель. Затронем в этой статье принцип работы гидростелки, для чего она нужна и ее основное назначение.

Нужна ли Вам гидрострелка?

В погоне за дополнительной выгодой многие продавцы, менеджеры и даже производственники готовы рассказывать все, что угодно, если это поможет продать товар. Вот и появляются различные чудо шланги, невероятно надежные котлы и так далее.

Но настоящий простор для деятельности аферистов – это товары, про которые потребитель знает мало. Слышал что-то о его пользе, но не знает, в чем она заключается.

Один из таких приборов, овеянный массой легенд и слухов – это гидрострелка. Устройство нужное, но для совершенно определенной задачи, все остальное – маркетинг и профанация.

Устройство гидрострелки

Это просто небольшая труба с сечением в виде круга или прямоугольника, в которой есть четыре патрубка, через которые идет тепло к потребителю в одну сторону и обратка в котел в другую.

Назначение гидрострелки – это разделение контур котла и контура потребителя.

Расположить гидроразделитель можно как вертикально, так и в горизонтальной плоскости, все зависит от особенностей помещения. Чаще всего ставят вертикально, так как в этом положении проще установить сверху воздухоотводчик, а внизу – кран для удаления ненужных веществ.

Принцип работы гидрострелки таков, что она не может работать независимо, нужен комплекс. Вся система включает в себя такие компоненты:

Сама гидрострелка
Главный коллектор
Насосные группы (одни прямая и две смесительные)
Обвязка
Контроллер управления

Принцип работы гидрострелки

Производители и ушлые маркетологи заявляют о трех возможных режимах работы гидрострелки. В то время, как эксперты утверждают, что способ использовать данное устройство есть только один.

Когда котел дает больше энергии, чем нужно всей теплосистеме потребителя, в таком случае излишки тепла возвращаются по стрелке в сам котел.

Это защищает наш котел от обратки, которая при пониженных тепловых значениях может нанести ущерб всей системе и дает дополнительный нагрев.

Главный принцип работы гидрострелки – не манипуляции с перераспределением тепла между основной подачей и обраткой, а обеспечение возможности работы насосов всех контуров системы отопления.

Поясним: если один мощный насос дает повышенное давление на один из контуров, то второй насос, более слабый по своим характеристикам, перестает выполнять свою задачу и не забирает ровным счетом ничего, из-за чего возникают перебои, перепады температурные и другие неприятности.

Гидравлический разделитель создает область нулевого сопротивления. Благодаря чему удается распределить нагрузку по всем контурам и насосам равномерно, и таких проблем не будет никогда. Равномерность позволяет также повысить устойчивость и надежность всей системы в целом, так как ни один из участков больше не подвергается критическим нагрузкам.

Альтернативные режимы работы гидрострелки

Несмотря на то, что правильным принципом работы гидрострелки является только способ, описанный выше, нужно учитывать, что существует техническая возможность использовать и альтернативу.

Одна из них – это когда котел работает уравновешенно, отдает тепла столько же, сколько идет на обратку. Но это условие подобно сферическому коню в вакууме, так как полная тождественность значений Q1(контур котла) и Q2 (контур потребителя) достигается крайне редко и на очень небольшие сроки. Так что всерьез строить работу на этом режиме нельзя.

Второй режим работы гидрострелки несет в себе угрозу и его следует всячески избегать.

Он строится на том, что котел отдает тепла меньше, чем требуется потребителю, и в этом случае часть тепла из обратки по гидроразделителю уходит обратно в контур потребления, что не идет на пользу ни системе, ни потребителям.

Минусы очевидны – обратка в котел идет с пониженными температурными значениями, то есть котел фактически остужается при получении обратного теплоносителя, что запрещено по всем стандартам, ГОСТам и даже здравому смыслу, так как итоговая мощность, отдаваемая в контур потребления, становится меньше и желаемый результат не достигается.

Дополнительные возможности и мифы

Есть мнение, что конструкция гидрострелки позволяет также выполнять такие задачи:

Защита котла от теплового удара
Увеличение долговечности системы отопления
Повышает коэффициент полезного действия (КПД) котла

Однако независимые специалисты утверждают, что это только сказки для увеличения продаж.

При этом дополнительные опции все-таки есть, это дополнительная защита от грязи, воздухоотведение, защита котла от обратки с пониженной температурой.

Но эти функции можно обеспечить гораздо более дешевыми устройствами.

Когда и при каких условиях нужно ставить гидрострелку?

Граница необходимости включения в систему отопления, в котельную такого устройства, как гидрострелка, рассматривается индивидуально и зависит от ряда условий – мощности насосов, их взаимодействия, общая мощность системы, наличие дополнительных котлов, использующихся в связке в основным.

Профессиональные инженеры рекомендуют включать гидрострелку в систему отопления тогда, когда количество котлов больше одного и количество насосов больше трех. В противном случае необходимости в ней нет. Повредить она не повредит, но и пользы от усложнения всей конструкции не будет.

Таким образом данное устройство подходит только для большой разветвленной системы, например, в многоквартирных домах или крупных дачах с большим количеством пристроек, в противном случае. Особенно когда насоса всего один или два, это является просто пустой тратой денег и нерациональным использованием средств.

Читайте так же:

Нужна ли вам гидрострелка?

Здравствуйте! Сегодня мы раскажем вам о гидрострелке. Существует не соответствие между простотой устройства гидрострелки и теми не былицами, которые о ней рассказывают в интернете. Ей приписывают слишком много положительных качеств, которых на самом деле у неё нет. Зачем это делают? Тут все элементарно, гидрострелка- это товар, а для того, чтоб его продать его нужно хорошо описать.

И это описание не всегда соответствует действительности. Так вот прочитав о том какие замечательные свойства имеет гидрострелка, конечный потребитель обязательно просит монтажников поставить гидрострелку в котельную. С уверенностью, что без гидрострелки его система работать не будет. Монтажник, как правило не против, ведь установка гидрострелки, это работа которая увеличит его заработок. И о том, что гидрострелка побольшей части обычном потребителю нужна, никто, никогда, нигде не обмолвиться. А конечный потребитель сам не в состоянии разобраться, что ему нужно. По этому он получает гидрострелку, совершенно ненужные устройства и в итоге переплачивает деньги.

Сейчас мы расскажем, что такое гидрострелка? Какими свойствами она на самом деле обладает? Какие выполняет функции? Как она устроена? Куда она ставится? Когда ее необходимо ставить? И вы в итоге сможете сделать для себя вывод нужна она вам или нет или что более важно кому она нужна. Потому что у нас все посходили с ума и пихают их без надобности.

Давайте разберемся, где она нужна. Прежде всего устройство гидрострелки, устройство чрезвычайно простое- это кусок трубы круглого или прямоугольного сечения. Расположите его можно горизонтально, можно и вертикально, об этом тоже спорят часто. На самом деле значения не имеет. в основном распалагают вертикально, потому что так удобнее. В верхней части установить автоматический воздухоотводчик, в нижней дренажный кран для удаления шлама который там скапливается. Ещё там есть четыре патрубка для циркуляции теплоносителя два со стороны котлового контура и два со стороны контра потребителей. Иногда производитель устанавливает внутри сеточки на верхней по задумке должен сепарироваться воздух на нижней должен отделяться шлам. Сеточки со временем забиваются достаточно быстро и пристают работать. Поэтому чаще всего гидрострелка внутри пустая, это просто отрезок трубы. Устанавливается гидрострелка между контуром котла и потребителем, на подачу или на обратку. Причем если бы её там не было, то там были бы просто участки магистралей и всё.

Что у нас происходит с гидравликой системы, когда мы установили гидрострелку? Мы раздели котловой контур и контуры потребителей. Правильное название гидрострелки «гидравлический разделитель». После того как мы это разделение выполнили, у нас появляется возможность работы системы в разных режимах. В интернете вы легко найдете вот такие три картинки, которые рассказывают о трёх различных режимах работы гидрострелки.

Вы радуетесь, как замечательно, какая необыкновенная гибкость проявляется в работе моей системы. А вот не тут то было, режим работы гидрострелки всегда один. Объясним почему, что такое вообще режим работы? Он связан соотношением расходов через котловой контур Q1 и через контуры потребителей Q2. Соотношение возможно какое, может быть равенство, расход через котел может быть меньше, может быть больше.

Смотрим первый рисунок, когда такой режим может иметь место, никогда. Потому что даже если мы подберем сопротивление контуров, производительность насоса таким образом что мы расходы эти уровняем, то как только где-то закроется термоголовка или включится насос бойлера или в любой другой насос, это равенство исчезнет.

Его не может быть не теоретически, не практически. Поэтому этот режим не существует, его нет!

Второй режим. Этот режим нельзя допускать не в коем случае. Почему? В интернете есть такие цифры предполагается, что котел может выдавать 40 л теплоносителя в минуту, а системе в это время требуется 120. Что будет в такой ситуации? Из подачи котлового контура будет поступать 40 л теплоносителя нагретого допустим до 60 градусов. В это время подача потребительского контура будет забирать 120 л. От куда она их берет? 40 литров система заберет из котлового контура и 80 л из обратки которую сама в гидрострелку и подает. Но обратка возвращается уже не 60 градусная, а 40 градусная. Поэтому 1/3 60 градусного и 2/3 40 градусного теплоносителя дадут нам в подачу потребительского контура уже не 60 градусов, а всего 47. Нам не хватает, что мы делаем мы в котле поднимаем температуру до 80. Тогда у нас в подачу потребительского контура попадает не 80, а около 70. В итоге в системе мы каким образом достигли нужного результата.

Но что происходит в нижней части? Из обратки системы теплоноситель возвращается приблизительно на 20-25 градусов холоднее. Получается, что обратка в котел возвращается около 50 градусов. Это приведет к тому, что мы заставим котел работать конденсационном режиме. Холодной обраткой мы его слишком сильно остужаем, а требование большинству котлов разница между температурой подачи и обратки должна составлять 20 градусов, не больше. Есть такие котлы, которые декларируют 45 градусов, но не у каждого есть такой котел. Для обычного котла этот режим чрезмерный, он может работать или образовывая конденсат на стенках камеры сгорания изнутри, а может и сразу лопнуть. Это первый минус, а второй то, что мы гоняем котел на повышенных температурах, а в систему мы не можем отправить теплоноситель тот, который отдаёт котел потому, что он рармешивается теплоносителем из обратки. Исходя из этого, этого режима допускать нельзя.

Остается последний третий режим, когда расход в котловом контуре превышает расход в потребителях и эта лишняя часть теплоносителя из котла возвращается обратно в котел подогревая холодную обратку из системы отопления, от всех остальных потребителей. Нужно это для того, чтоб когда у нас система работает в переходных режимах включился гостевой домик, включился бассейн, включился бойлер. Для того, чтобы холодный теплоноситель не нанес вред котлу, мы его подогреваем теплоносителем из котла. Только этот один режим возможен для работы гидрострелки.

И ещё поговорим о невозможности и ненужности тех режимов, которые мы только что смотрели. С первым режимом всё просто его невозможно достичь на практике.

Второй мы определили как вредный, но одновременно с этим он также недостижим. Почему, потому что ситуация когда котел может выдавать 40 литров теплоносителя в минуту в то время, когда системе требуется 120 л, возможна только в одном случае, если совершили ошибку и поставили вам котел в три раза меньше мощности, чем требуется. Но эта ошибка из разряда очень заметных и она должна быть быстро устранена. Потому, что вы сразу обратите внимание на то, что ваша система не справляется со своими задачами.

Остаётся только третий режим который мы определили, как правильный. Этот режим характеризуется небольшим превышением расхода в контуре котла, на суммы всех расходов в контурах потребителей. Это превышение приводит к тому, что у нас начинается вертикальное движение в гидрострелке сверху вниз со скоростью 1/10 метров секунду. Это скорость расчётная, с этими расчетами вы можете встретиться в интернете. Небольшая скорость, если умножить эту скорость на площадь поперечного сечения гидрострелки, то мы получим объемный расход который попадает из подачи в обратку и этот расход нам обеспечит подогрев холодной обратки и защиту котла от температурного шока. Никакого гидравлического разделения нам оказывается не нужно. Потому что сколько выдает котел, столько и забирают потребители. А с задачей перемещение теплоносителя из подачи в обратку с целью защиты котла легко справится обычный байпас. Байпас — это трубочка по которой это количество теплоносителя будет перемещаться. Следовательно гидрострелка для разделения контура котла и контуров потребителей не нужна.

Так для чего же она тогда нужна? Она нужна для выполнения всего-навсего одной задачи не смотря на то, что ей переписывается множество различных функций. Эта задача обеспечения возможности работы насосов всех контуров в системе отопления. Каким образом это достигается? Представим себе, что у нас гидрострелки нет, есть 2 параллельных коллектора и на этих коллекторах установлены 2 насоса с разной производительностью. Допустим производительность первого насоса превышает производительность второго в 3 раза, что будет происходить при работе первого насоса? При разборе теплоносителя между контурами в коллекторе будет происходить разряжение, которое будет одинаковое для всего коллектора и подавая теплоноситель в коллектор обратки он будет создавать в нем повышенное давление. Получится, что разница между разряжением в коллекторе подачи и давлением в коллекторе обратки будет такая, что второй насос, просто не сможет забрать теплоноситель из коллектора подачи и подать его в коллектор обратки. У нас остановится один контур отопления и нам из этой ситуации нужно каким-то образом выходить. В этом случае мы устанавливаем гидрострелку, участок магистрали с нулевым сопротивлением.

На нулевом сопротивлении разница в давлении уравняется и не будет разницы между давлением в коллекторе подачи и коллекторе обратки. И тогда второй насос свободно забирает теплоноситель из коллектора подачи и подает в коллектор обратки. Вот вся задача с которой должна справиться гидрострелка. Иными словами у нее всего одна функция и одна задача, которую она призвана решать.

Теперь посмотрим, что ей приписывают помимо этого. Обычный интернет ресурс, который находится в открытом доступе и вот благодаря таким ресурсам молва награждает гидрострелку волшебными свойствами. Посмотрим, что по их мнению гидрострелка делает. Увеличивает энерго эффективности посредством возрастания КПД котла. КПД котла это данность это способность котла переводить в тепло энергию сгоревшего топлива, что после котла установлено уже никакого влияния на КПД котла не оказывает. Дальше они пишут, что это приводит к снижению затрат на топливо. Кстати КПД насосов они здесь тоже указывают, что такое КПД насоса никто не знает, глупость. Обеспечивается устойчивая работа системы. Фраза не о чём, но вы прочитав это подумаете, да у меня устойчиво работать система. Исключение гидродинамического воздействия, это было бы правильно если бы не продолжение — некоторых контуров на совокупный энергетический баланс системы. Звучит солидно, но ничего не отражает. Оптимизация работы и увеличение срока эксплуатации котельного оборудования. Оптимизация работы это задача пользователя, а не гидрострелки. Увеличение срока эксплуатации котельного оборудования, здесь этого не написано, но на других ресурсах можно встретить мнение о том, что гидрострелка защищает котел от теплового удара, на самом деле это не так. Не может гидрострелка защитить котел от теплового удара. Классическая ситуация горелка в работе, подходит температура к моменту отключения, в этот момент пропадает электричество, все гаснет, горелка гаснет, насосы остановились чугунные стенки котла на греты, поскольку горелка работала набрали уже достаточно много тепла всё остановилось разбора теплоносителя нет и теплообменник котла догревает теплоноситель который внутри котла до 100-110 градусов легко. Котел теплоизолирован и какое-то долгое время эти 110 градусов находится внутри котла. За полчаса котел не остынет, но за полчаса остынут батареи системы отопления до температуры окружающего воздуха до 25 градусов. Через полчаса подали электричество, включился насос и у нас теплоноситель температурой 25 градусов со скоростью 15 или 20 литров в минуту попадает в котел. Дальше он в котле распределяется по нижней части теплообменника, потом вы услышите треск, а это значит, что у вас лопнул теплообменник. Устойчивость системы, фраза не о чём, непонятно. Упрощение подбора насосов, здесь главное не упрощение, а необходимость подбора всё равно остаётся. Даже с гидрострелкой вы не можете упростить подбор насоса, все равно нужно подбирать насосы для каждого контура отдельно. Независимо от того, будет ли стоять гидрострелка или нет на контур бойлера прямой вы не должны ставить насос 25/100, вы поставите 25/40, потому что контур косвенного бойлера это короткий змеевик для которого нужен самый мало производительный насос. Никакого упрощения нет насосы все равно нужно подбирать. Возможность осуществлять контроль за температурным градиентом. Температурный градиент — это понятие, которое показывает изменение температуры от одной точки до другой, направление и скорость этого изменения. Зачем это нужно, тоже никто не знает, но фраза красивая. При необходимости можно изменить температуру в любом из контуров. Замечательно, но причем здесь гидрострелка? Температуру мы можем изменять посредством трёхходовой кранов. Удобство в использовании. Ни какого особого удобства в ней нет, она просто весит на стене. Высокая экономическая эффективность, вообще не про что. Еще есть информация, что гидрострелка защищает котел и систему от грязи и шлама, поэтому вам не нужен фильтр грязевик. Глупость страшные, кто так делает, сам себя наказывает. По системе гуляет грязь около нулевой плавучести, это ил, нитки возможно которые вымыло с резьбовых соединений, ржавчина которая отшелушилась от внутренней поверхности труб и радиаторов. Ржавчина летит по системе отопления, она в ней плывет потому что её гонит теплоноситель. Попав в гидрострелку она не падает на дно, а пролетает в котел. А вот в котле она как раз будет останавливаться, потому что там происходит резкая остановка теплоносителя при попадании в большой объём там она будет осаждаться. Поэтому обязательно фильтр нужен. Если вы гидрострелку ставите для того, чтобы избавиться от грязи, то вы покупаете очень дорогой фильтр. Гидрострелка удаляет воздух, та же самая история. Слишком дорого удалять воздух гидрострелкой. На подаче из котла должна стоять группа безопасности, до всех запорных устройств. На группе безопасности есть воздухоотводчик который прекрасно справляется с удалением воздуха. На этом и остановимся. Чтобы вы нашли в описании работы гидрострелки кроме того, что она позволяет обеспечить работу всех насосов всё это остальное гидрострелке не присуще. Это всё сказки и сочинения. С технической стороной работы гидрострелки мы закончим, тут все понятно. Устройство примитивное, одна функция, ничего сложного тут нет.

Остается вопрос, когда нам гидрострелка нужна и когда мы можем без неё обойтись? Вот тут будут возникать ответы разные от разных людей. Всё зависит от того, что человек знает о гидрострелке, насколько он ангажирован экономический на тот или иной ответ и от того какая у вас всё-таки система. Если рассматривать необходимость гидрострелки точки зрения системы, то мы вот например начинаем задумываться о гидрострелке только с того места, когда у меня в котельной возникает необходимость установки более 4 насосов и более чем одного котла. Причем котлы должны работать в каскаде, каждый из них должен обеспечить какую-то часть энергетической потребности дома не 100 процентное резервирование. Например если у вас в котельной стоит твердотопливный котел основной и на всякий случай висит на стене электрический резервный это не 2 котла, вам гидрострелка не нужна. Если у вас в доме есть система радиаторного отопления, системы тёплых полов и бойлера косвенного нагрева, вам гидрострелка тоже не нужна. Почему? Потому что устранить конфликт между двумя насосами очень легко. Я имею в виду систему радиаторного отопления, тёплые полы, потому что насос загрузки бойлера, 3 насос, включается периодически и на момент работы насосы тёплых полов и радиаторного отопления по будут отключатся. Это так называемый приоритет бойлера, почти все системы организованы по такому принципу, в случае трех насосов вам гидрострелка не нужна. Если у вас много контуров разно-нагруженных, если у вас есть система отопления первого этажа второго, гостевой домик, домик прислуги, баня что-то из этого или все сразу, вам без гидрострелки не обойтись. Во всех остальных случаях это просто лишняя трата денег.

гидроразделитель в системе, для чего нужна, что это такое и зачем, гидравлический распределитель, устройство стрелки, как рассчитать

Содержание:

Гидрострелка – это несложное устройство, влияющее на балансировку отопительной системы и повышающее ее надежность. Существует несколько видов гидрострелок, причем некоторые из них могут иметь совсем другие названия, отображающие функциональное назначение конкретного устройства. В данной статье будет рассмотрена гидрострелка для отопления, ее назначение и особенности.

Назначение гидрострелки — для чего она нужна

Гидрострелка в отопительных системах выполняет следующие функции:

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).
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.
Если отопительная система была спроектирована правильно, то гидрострелку можно использовать в качестве отстойника, удерживающего в себе различные твердые механические примеси, содержащиеся в теплоносителе.
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.

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.

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.

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.

зачем она нужна, какие бывают, как сделать своими руками (видео)

У разветвленной системы отопления с несколькими контурами при всей ее многозадачности есть один серьезный недостаток: она не способна стабильно распределять тепло по контурам и быстро подстраиваться под изменение параметров их работ.

В результате этого очень часто происходит разбалансировка системы. Решить проблему может только одно устройство – гидрострелка отопления. Чем она так полезна и зачем нужна? Дабы прояснить все важные моменты, далее поближе познакомимся с прибором: что он собой представляет, как работает, какими бывают его виды, в каких ситуациях рекомендуется его использование. А после этого благодаря мини-инструкции и видео узнаем, как сделать гидрострелку своими руками.

Что такое гидрострелка

Гидрострелка представляет собой простой гидравлический буфер в виде трубки с несколькими патрубками. Изготавливается преимущество из термоустойчивой стали. Гидроразделитель включает в себя следующие обязательные конструктивные компоненты:

боковые патрубки для подачи;
боковые патрубки для обратки;
воздухоотводчик – в верхнем торце;
слив – в нижнем торце.

Через патрубки подачи гидрострелка соединяется с подающими трубами системы, а через патрубки обратки – к обратному трубопроводу. С помощью воздухоотводчика устраняется лишний воздух, который регулярно накапливается в верхней зоне гидроразделителя в процессе работы отопительной системы. Воздухоотводчик может быть как автоматическим, так и механическим – в виде крана Маевского. А слив необходим, чтобы систематически выводить грязевые отложения, накапливающиеся на дне устройства. Внутри устройства нет каких-либо тэнов или змеевиков – труба полая.

Схема работы гидрострелки

Как работает гидрострелка

Основная суть работы гидрострелки сводится к тому, чтобы разделять потоки теплоносителя по разным контурам отопительной системы. Устройство может функционировать по трем схемам.

Схема №1: Теплоноситель напрямую перемещается из нагревательного котла в отопительную систему, затем насосы разгоняют его по контурам, и он через гидрострелку попадает назад в котел. В таком случае наблюдаются одинаковые расходы теплоносителя через котел и через отопительную систему.
Схема № 2: Теплоноситель через гидрострелку перемещается из обратной линии в линию подачи. Данная схема имеет место в том случае, если используется котел невысокой мощности с протоками маленького диаметра. Она предполагает, что расход через отопительную систему будет больше, нежели через нагревательный котел.

Важно! При второй схеме котел работает на пределе возможностей, что негативно влияет и на его срок службы, и на качество циркуляции теплоносителя, поэтому данный вариант работы системы абсолютно не допускается.

Схема №3: Теплоноситель в небольшом объеме перемещается через гидрострелку из линии подачи в обратную линию. Обратка поступает в котел нагретой, что повышает его КПД. Эта схема предполагает, что расход тепла через котел выше, чем через отопительную систему.

Наиболее правильным и эффективным вариантом работы гидрострелки считается схема №3.

Зачем нужна гидрострелка

Основная задача этого устройства – стабилизировать работу отопительной системы сразу с несколькими контурами. Если в доме больше одного этажа и на каждом есть батареи и теплые полы, а вода нагревается от бойлера, можно с полной уверенностью говорить о повышенном расходе теплоносителя. В такой мощной системе не избежать высокого динамического давления и проблем с прокачкой теплоносителя, а это чревато разбалансировкой оборудования. Дабы избежать проблем, важно разделить непосредственно отопительную систему и нагревательный котел, а также нейтрализовать динамическое влияние контуров друг на друга – здесь вам и придет на подмогу специальная гидрострелка.

Гидрострелка из нержавейки

Итак, без гидроразделителя не обойтись в следующих ситуациях:

Один котел настенного типа обслуживает разветвленную систему с повышенными показателями расхода теплоносителя.
Два котла настенного типа обслуживают такую же разветвленную комбинированную систему.
Мощную систему обслуживают сразу два котла: настенного и напольного типа.

Кроме прочего, нельзя не упомянуть преимущества гидрострелки:

исключение взаимовлияния разнофункциональных контуров системы отопления;
выравнивание гидродинамического баланса системы;
возможность без негативных последствий подключать к системе дополнительные отопительные компоненты;

Как выбрать гидрострелку

Чтобы грамотно подобрать гидрострелку, следует разобраться в ее видах и основных функциональных параметрах отопительной системы, для которой она покупается.

Гидроразделители классифицируют по нескольким показателям:

по типу сечения – круглые и квадратные;
по количеству патрубков подачи и обратки – устройства с четырьмя, шестью или восемью входами/выходами;
по объему;
по способам подачи и отвода теплоносителя;
по расположению патрубков – с размещением по одной оси или с чередованием.

Совет. Специалисты рекомендуют покупать гидрострелки с манометрами – благодаря им вы сможете следить за давлением в отопительной системе.

Прежде чем отправляться в магазин, следует рассчитать два важнейших параметра работа вашей системы отопления:

мощность – сумма тепловой мощности абсолютно всех контуров;
объем теплоносителя, прокачиваемого через систему.

Имея на руках эти данные, сравнивайте их с рабочими параметрами оцениваемых гидрострелок – всю техническую информацию о разделительных устройствах можно найти в прилагающихся паспортах.

Гидрострелка своими руками

Как сделать гидрострелку

Если вы не хотите тратиться на гидрострелку, можете попытаться сделать ее своими руками. Здесь главное – правильно выполнить ряд расчетов и иметь навыки газовой или электросварки.

Сначала определите оптимальные размеры трубы-гидроразделителя:

внутренний диаметр: разделите сумму всех мощностей нагревательных котлов в кВт на температурную разницу подачи и обратки, извлеките из полученного параметра квадратный корень, а затем умножьте последнее значение на 49;
высота: умножьте внутренний диаметр на шесть.
промежутки между патрубками: умножьте внутренний диаметр на два.

На основе вычисленных параметров составьте чертеж будущей гидрострелки. Затем подготовьте стальную трубку круглого или квадратного сечения, отвечающую рассчитанным значениям, и вварите в нее необходимое количество патрубков с резьбовыми соединениями.

Совет. Не рекомендуется делать гидрострелку из полипропилена – полимеры могут не выдержать повышенных температур подачи от нагревательного котла, что повлечет их быстрый выход из строя.

Как видим, если в доме сложная система отопления, обслуживающая большие площади, без гидрострелки не обойтись. Благо, даже несмотря на сложный принцип работы и массу задач, это устройство довольно простое в конструктивном плане, поэтому его реально сделать своими руками. Так что у вас всегда есть выбор: или покупать гидрострелку или довериться собственным навыкам.

Когда необходимо применять гидрострелку: видео

Гидрострелка: фото

Гидрострелка в системе отопления — принцип работы, устройство, режимы

В последнее время у многих заказчиков систем отопления сложилось убеждение, что гидрострелка является неотъемлемым элементом любой системы отопления, без которого получить желанное тепло в доме и при этом обеспечить условия для нормальной работы оборудования просто невозможно.

Наиболее вероятной причиной подобного убеждения стала активная рекламная компания по продаже этого устройства. Оно и понятно, гидрострелка такой же товар, как и радиаторы отопления, котлы и расширительные баки, а, значит, в его продвижении заинтересованы торговые предприятия.

Между тем есть немало частных домов с эффективными системами отопления без использования гидрострелок.

Возникает закономерный вопрос: что такое гидрострелка и какова ее роль в системе отопления?

Попробуем разобраться.

Как устроена гидрострелка

Конструкция гидрострелки предельно проста: по сути это кусок трубы круглого или прямоугольного сечения с двумя проходными отверстиями с одной стороны ( со стороны котла) и двумя проходными отверстиями с противоположной стороны (со стороны системы отопления), расположенными друг против друга.

Дополнительно внутри трубы могут быть расположены фильтры-сеточки, задачей которых является очистка теплоносителя от возможных загрязнений. Сеточки со временем забиваются и перестают работать, поэтому их нужно чистить.

В пространстве устройство может быть ориентировано любым способом — вертикально или горизонтально, но в большинстве случаев гидрострелки делают вертикальными, дополняя их в верхней части автоматическим воздухоотводчиком, а в нижней части устанавливая кран для удаления шлама, присутствие которого неизбежно в любой системе отопления.

Следует отметить, что несмотря на простоту конструкции, стоимость гидрострелки может быть немалой, особенно, если речь идет о популярных торговых марках теплотехнического оборудования.

Устанавливается гидрострелка между контуром котла и контуром потребителя. Причем, если бы ее не было, в системе отопления были бы просто участки магистралей, соединяющие контур котла и контур потребления тепловой энергии.

Что происходит в системе отопления при установке гидрострелки?

При установке гидрострелки происходит разделение гидравлической системы котла и гидравлической системы отопительного контура. Поэтому гидрострелку называют гидравлическим разделителем. Контур котла и контур системы отопления получают возможность иметь собственный, отличный друг от друга, гидравлический режим.

Именно на это делают упор авторы распространенных в сети интернет статей, рекомендующие устанавливать гидрострелку в каждую систему отопления. При этом приводится следующее схематическое изображение трех режимов работы системы отопления.

Режимы работы гидрострелки

Само понятие режима работы гидравлического разделителя связано с понятием расхода тепла Q=G*T в системе отопления. Здесь G-расход теплоносителя, а T-его температура

Если гидрострелки нет, то Q-это то количество тепла, которое вырабатывается котлом и поступает в систему отопления

При установке разделителя ситуация меняется, гидравлические режимы разделяются и теперь Q1-это количество теплоносителя в котле, а Q2-количество теплоносителя в системе отопления.

Первый режим, при котором Q1= Q2 практически не осуществим. Даже в идеальной отопительной системе с правильно подобранными компонентами всегда существуют нюансы (например, открытая или закрытая задвижка, включившийся и отключившийся насос бойлера), нарушающие равенство. Это равенство и режим, описывающий его, существует только теоретически, на практике его нет.

Режим, при котором Q1< Q2 опасен для системы отопления.

При этом режиме подразумевается, что системе отопления нужно по какой-то причине большее количество теплоносителя, чем вырабатывает котел и, поэтому, часть теплоносителя из обратки, минуя котел, подается вновь в отопительную систему, осуществляя восходящее движение по гидрострелке (схема 3). При этом произойдет подмешивание холодной воды из обратки и нагретого теплоносителя, что приведет к снижению температуры подачи.

Котел в свою очередь начинает вырабатывать дополнительное количество тепловой энергии и переходит в более интенсивный режим работы (подача холодная, нужно нагреть до установленного значения). В итоге котел работает на повышенных температурах, но в систему отопления поступает уже охлажденный теплоноситель, к которому постоянно подмешивается холодная вода из обратки.

Напомним, что при этом режиме происходит снижение температуры подачи, что неизбежно приведет к тому, что в котел поступит обратка с температурой ниже температуры подачи более чем на рекомендованные для большинства котлов 20градусов. В результате котел начинает работать в конденсационном режиме, что приведет к образованию конденсата на стенках камеры сгорания.

Если в таком режиме котел не выйдет из строя сразу, то срок его эксплуатации сократится в несколько раз.

Именно поэтому режим Q1< Q2 недопустим. Следует отметить, что этот режим возможен только в том случае, если котел не соответствует системе не отопления и выход здесь только один-заменить котел.

Режим Q1> Q2 единственно приемлемый для работы системы отопления. (центральная схема)

При его реализации котел нагревает немного большее количество теплоносителя, чем это нужно для системы отопления. Основная часть теплоносителя идет потребителю, а небольшое избыточное количество, двигаясь по гидрострелке вниз со скоростью 0,1 м/с (данные о скорости движения теплоносителя можно взять в любом профильном справочнике) возвращается в котел, подогревая при этом обратку.

В этом случае при работе котла в переходном режиме (включение в работу бойлера, дополнительного контура отопления, включение радиатора и т.д.), происходит подогрев обратки, что положительно сказывается на работе котла.

Учитывая малое количество возвращающегося теплоносителя, и низкую скорость его движения, гидрострелку можно с успехом заменить байпасом, и уверенно заявить, что в большинстве систем отопления установка дорогостоящей гидрострелки не нужна.

Где гидрострелка необходима?

Гидрострелка нужна для обеспечения работы насосов всех контуров системы отопления и должна устанавливаться только там, где есть несколько контуров с отдельными циркуляционными насосами.

Например, в системе отопления к коллектору подключены одновременно три контура отопления, с отдельными насосами разной производительности. В этом случае более мощный насос создаст перепад давления между ветвями коллектора, при котором менее мощный насос просто не сможет включиться в работу. Установка гидрострелки, как участка гидравлической системы с нулевым сопротивлением, позволит устранить перепад давления и обеспечит нормальную работу всех контуров отопления.

Подведем итоги

Гидрострелка или гидравлический разделитель необходима только в системах отопления с несколькими контурами, работа которых обеспечивается циркуляционными насосами различной мощности.

В системах с одним циркуляционным насосом, а также в системах с теплым полом, гидрострелка не нужна.

«Гидрострелка» ставить или не ставить?

«Гидрострелка» ставить или не ставить?
Сразу оговорюсь, я не Шекспир но думаю данным вопросом озадачиваются многие люди столкнувшись с монтажом отопления. Моя статья рассчитана на простого человека которого озадачивает этот вопрос, профессионал скорее всего ни чего нового из моей статьи не подчерпнет. Ни хочу ни кого нагружать расчетами и формулами кому интересно они без проблем найдут их в сети. Моя цель объяснить людям целесообразность установки гидрострелки в систему отопления.

«Гидрострелка» или «Гидроразделитель» последнее считаю более правильно, так как цель гидрострелки разделить первичный и вторичные контуры в системе отопления, отсюда и название «Гидроразделитель».

«Гидроразделитель» в нем нет ничего нового и сверх естественного они давно используются в многоквартирных домах. В отоплении частных домов, коттеджей гидроразделители стали использоваться в нашей стране не так давно. Просто раньше для одноконтурных систем отопления, как правило без насоса, открытого типа, это было не нужно. Но с ростом человеческих потребностей дома стали больше, шире, выше а люди толще, появилась потребность в многоконтурной системе отопления комнатных радиаторов, теплых полов, бойлер косвенного нагрева, баня и пр. Вот тут без гидроразделителя никак не обойтись.

Все контура как правило отличается друг от друга по скорости потока, по расходу теплоносителя, по мощности насоса и по этому бес гидроразделителя они будут конфликтовать друг с другом, а если насосные группы имеют термоклапаны представьте если все они закроются то котловой насос будет работать на тупик, про ресурс теплообменника я вообще молчу. Был случай у клиента при включении насоса теплого пола напрочь пропадала циркуляция теплоносителя в радиаторах, после установки гидроразделителя насосы перестали конфликтовать друг с другом и в целом система стала более стабильной. Также гидроразделитель не обходим при монтаже нескольких котлов в одной системе отопления.

В свою очередь гидроразделитель облегчает и котлу жизнь, достигается более стабильная температура на выходе и в ходе, а отсюда получается более стабильная работа котла без лишних перегазовок, особенно это важно для котлов с чугунным теплообменником. Это еще можно сравнить с движением автомобилей по трасе. Два одинаковых автомобиля двигаются по дороге, первый едет спокойно с одной скоростью так сказать со скоростью потока, а второй автомобиль спешит, всех обгоняет, подрезает, постоянно раскручивает двигатель до максимальных оборотов, в итоги приезжает на 5 минут раньше первого, но бензина (в нашем случае газа) израсходовал намного больше, опытные автолюбители знают они меня поймут. Знаю случай после переделки разводки в котельной человек платил за газ на 500-700р меньше чем обычно только благодаря оптимизации работы системы в целом. За отопительный сезон получается приличная сумма.

Гидроразделитель выполняет важную роль по отделению воздуха из теплоносителя, так как в нем происходит замедление и перемешивание потоков теплоносителя. Так же он служит для очистки теплоносителя от шлама в его нижней части оседает весь мусор из системы и легко удаляется через сливной кран.

Гидроразделитель модульного типа с коллектором.
Гидроразделитель модульного типа с коллектором выполнен как правило из стальной трубы различного сечения. Имеет от 3 и более насосных групп. На мой взгляд это оптимальное решение для большинства котельных. Такие модули в разы упрощают монтаж оборудования в котельной, исключая ошибки при проектирование и монтаже. Коллектор имеет большое внутринее сечение что исключает насосное голодание , повторить тоже самое из пластиковой трубы невозможно! Множество вариаций исполнения позволяет подобрать его к любой конфигурации котельной .

Коллектор модульного типа с гидрострелкой это удобство монтажа, стабильная работа всей системы отопления, отсутствие температурного разброса, гидравлического сопротивления по контурам, эффективное отделение кислорода из теплоносителя, накопление с последующей очисткой теплоносителя от шлама, удобство обслуживания и контроля системы в целом. Плавность работы котла, отсюда экономия газа. Подходит для всех видов котлов: газовых, твердо-топливных, электрических.

Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.

Назначение гидрострелки — для чего она нужна

Гидрострелка в отопительных системах выполняет следующие функции:

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).
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.
Если отопительная система была спроектирована правильно, то гидрострелку можно использовать в качестве отстойника, удерживающего в себе различные твердые механические примеси, содержащиеся в теплоносителе.
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.

Когда нужен гидроразделитель

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

В системе одновременно работают несколько соединённых между собой котлов.
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.
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.
В системе установлены автоматические регуляторы температуры.
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

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:

За основу берутся два контура, работающих при одинаковых давлениях и расходах теплоносителя. Подбираются полностью идентичные насосы и режимы их работы. Это первый режим разделителя.
Показатели по давлению и расходу жидкости превышают данные по второму контуру. Такая система работает только при функционировании одного отопительного котла.
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

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).

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

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.

Заключение

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

Энергетический баланс системы

в AFT Fathom и AFT Arrow

AFT Fathom и AFT Arrow обладают мощной способностью моделировать теплопередачу в трубах и теплообменниках, что позволяет вам представить эти критические особенности термочувствительных систем в вашей гидравлической модели. Однако без возможности увидеть влияние теплопередачи на всю систему эти функции имели бы ограниченную полезность.

Одним из наиболее важных аспектов реализации теплопередачи AFT является то, что энергия сбалансирована по всей системе.Например, вы можете наблюдать изменения в работе насоса или регулирующего клапана при добавлении теплопередачи в удаленную часть системы.

Глядя на систему ниже, легко понять, каков будет общий температурный режим — теплообменник добавляет большое количество энергии сразу, а трубы медленно теряют энергию в окружающую среду.

Температурное поведение такой неразветвленной системы можно решить вручную или с помощью такой программы, как Excel.Но что будет, если мы добавим дополнительную сложность? Мы добавляем второй теплообменник и пропускаем через него некоторое количество жидкости.

Мы знаем, что температура по-прежнему снижается по трубам из-за конвекции и увеличивается по нагревателям. Но что происходит, когда потоки воссоединяются? Все, что мы можем сказать наверняка, — это то, что температура установится где-то между двумя температурами потока. Если бы мы знали гидравлику системы, это было бы относительно легко рассчитать вручную.

К сожалению, изменения температуры жидкости также изменяют вязкость и плотность жидкости, тем самым изменяя гидравлическое поведение.Невозможно разделить две проблемы, и они должны решаться параллельно, что значительно усложняет решение этой системы даже с помощью хорошо разработанного калькулятора электронных таблиц.

Ручные вычисления быстро становятся непригодными, когда система становится более сложной.

Ниже представлена модель именно такой системы. Небольшой курорт готов внести значительные авансовые расходы на строительство двух экологически чистых бассейнов с регулируемой температурой. Вода будет нагреваться с помощью большого солнечного коллектора на крыше, и будет включен замкнутый геотермальный контур для охлаждения воды.Затем холодный и горячий потоки смешиваются до соответствующей температуры и подаются с необходимой скоростью потока для декоративных, но функциональных фонтанов.

В состав модели входят:

Замкнутые тепловые контуры — бассейны уравновешивают энергию, что означает изменение их температуры
Несколько точек разветвления и объединения потоков
Разнообразные тепловые модели
- A Теплообменник Противоточный теплообменник
- Конвективная теплопередача и тепловой поток — внешние трубы сильно подвержены конвекции и солнечному излучению, тогда как внутренние трубы в большей степени подвержены воздействию свободной конвекции
- Изотермические — подземные трубы, которые, как предполагается, имеют такую же температуру, что и окружающая земля из-за их длины
- Указанный тепловой поток в постоянном режиме Теплообменник
Два центробежных насоса, один из которых имеет регулятор скорости
Вдобавок к вышесказанному мы просим AFT Fathom рассчитать положения 4 клапанов с помощью Goal Seek & Control, чтобы получить желаемый расход и температуру.

Как вы понимаете, это была бы чрезвычайно сложная задача без итеративного решателя, такого как AFT Fathom.Фактически, это сложно даже для AFT Fathom по сравнению с типичной моделью — требуется тщательная настройка и несколько тысяч итераций, когда многие модели решаются за сотни или даже десятки итераций.

AFT Fathom может решить эту проблему, потому что он уравновешивает энергосистему. За один «проход» решателя AFT Fathom выполняет итерацию, чтобы найти решения для сбалансированного давления, расхода и температуры. Каждый из этих компонентов влияет на другие, поэтому все три необходимо повторять повторно.Во время итерации температуры обновляются температуры, чтобы соответствовать не только отдельным тепловым моделям труб или теплообменников, но и каждого ответвления или комбинации потоков. Общее количество энергии, поступающей в ветвь, должно равняться энергии на выходе:

Путем повторения температуры для обеспечения выполнения этого требования для каждой ветви достигается баланс энергии в масштабах всей системы.

Имея возможность моделировать несколько типов теплопередачи в трубах или теплообменниках — как описано в блогах Erin’s Heat Transfer in Pipes и Abby’s Heat Transfer in Heat Exchangers — наряду с энергетическим балансом системы, курорт может непосредственно моделировать тепловое поведение их система и положения клапанов, необходимые для достижения заданной температуры.Даже с полнофункциональным гидравлическим решающим устройством это было бы сложной задачей без учета баланса энергии!

Гидравлическая стрелка для системы отопления векторные иллюстрации. Клипарты, векторы, и Набор Иллюстраций Без Оплаты Отчислений. Изображение 86223622.

Гидравлическая стрелка для векторной иллюстрации системы отопления. Клипарты, векторы, и Набор Иллюстраций Без Оплаты Отчислений. Изображение 86223622.

Гидравлическая стрелка для иллюстрации вектора системы отопления.Поток теплоносителя.

M L XL EPS

Таблица размеров

Размер изображения	Идеально подходит для
S	Интернет и блоги, социальные сети и мобильные приложения.
M	Брошюры и каталоги, журналы и открытки.
л	Внутренние и наружные плакаты и печатные баннеры.
XL	Фоновые изображения, рекламные щиты и цифровые экраны.

Используете это изображение на предмете перепродажи или шаблоне?

Распечатать Электронный Всесторонний

4606 x 4606 пикселей | 39.0 см x 39,0 см | 300 точек на дюйм | JPG

Масштабирование до любого размера • EPS

4606 x 4606 пикселей | 39,0 см x 39,0 см | 300 точек на дюйм | JPG

Скачать

Купить одно изображение

6 кредитов

Самая низкая цена
с планом подписки

Попробовать 1 месяц на 2209 pyб
Загрузите 10 фотографий или векторов.
Нет дневного лимита загрузок, неиспользованные загрузки переносятся на следующий месяц

221 ру

за изображение любой размер

Цена денег

Ключевые слова

Похожие векторы

Нужна помощь? Свяжитесь с вашим персональным менеджером по работе с клиентами

@ +7 499 938-68-54

Мы используем файлы cookie, чтобы вам было удобнее работать.Используя наш веб-сайт, вы соглашаетесь на использование файлов cookie, как описано в нашей Политике использования файлов cookie

. Принимать

Лучший способ прочитать гидравлическую схему — опытный инженер

Первое чтение гидравлической схемы — это пугающая и запутанная вещь. Есть так много символов, которые нужно идентифицировать, и линий, которые нужно отслеживать. Я надеюсь научить вас системному подходу к чтению гидравлической схемы.

Основные шаги для Чтение гидравлической схемы:

Определение типов линий
Определите, пересекаются ли линии с подключением или без него
Определите компоненты
Определите путь потока в обесточенном состоянии
Определите, что происходит, когда каждый клапан перемещен
Активируйте несколько клапанов одновременно, чтобы увидеть непреднамеренные последствия.

Итак, это хорошо, что хотя мы используем гидравлику, многое из этого напрямую связано с пневматикой. Пневматика будет иметь несколько дополнительных компонентов, которые мы не используем в гидравлике, такие как масленки, осушители воздуха и пылесосы Вентури, но они похожи.

Приступим.

1. Определение типов линий

В гидравлической схеме каждый тип линии имеет уникальное значение. Кроме того, можно добавить цвета, чтобы обозначить назначение линии.На рисунке ниже показаны все основные типы линий. Базовая линия — сплошная линия, представляющая шланг или трубку рабочего давления. Красная линия указывает на давление, а синяя линия указывает на возвратную линию низкого давления. В данном случае это всасывающая линия для насоса. Бирюзовые и зеленые пунктирные линии называются пилотными линиями или линиями слива в зависимости от их назначения. Обе показанные здесь линии являются пилотными. Пилотная линия — это линия высокого давления с низким расходом (1/4 галлона в минуту). Дренажная линия — обратная линия низкого давления с более высоким расходом.Наконец, желтая центральная линия вокруг некоторых символов является линией вложения или ограничивающей рамкой. Цель этой строки — показать, что все компоненты внутри находятся в одном клапанном блоке или коллекторе. Это сделано для упрощения идентификации в реальном мире.

2. Определите, пересекаются ли линии с или без соединительный

Есть небольшое противоречие с этим. Раньше, если две линии пересекались, они были соединены. Если бы вы не хотели, чтобы линии соединялись, вы бы нарисовали горб на одной линии, добавив драматичности схеме.Что ж, по мере того, как все больше и больше людей прислушивались к совету Black Eyed Peas, говоря: «Вам не нужны драмы, драмы, нет, никакие драмы, драмы», стандарты были изменены. Теперь вам понадобится точка, чтобы обозначить пересекающиеся линии, которые соединяются. Если точки нет, значит, нет связи. Кто знал, что Black Eyed Peas на самом деле пели о гидравлических схемах? Итак, песня явно не имеет ничего общего с гидравликой. Честно говоря, изменение произошло потому, что было намного проще добавить точку, чем стереть линии и сделать горб.Лично мне нравится добавлять горбинки и использовать точку. При этом нетрудно догадаться, каковы были мои намерения. Точка означает, что они связаны, а горбинка — нет. Совершенно ясно для всех, кто читает схему. На рисунке ниже представлена эта концепция.

3. Определите компоненты

Определение компонентов — ключ ко всему процессу. Если вы поймете, что делает каждый компонент, вы сможете более четко увидеть, как они будут работать вместе.Другие списки гидравлических компонентов обычно просто говорят вам, что это такое. Этот список будет отличаться тем, что я расскажу о функциях, плюсах и минусах использования каждого из них. Поймите, что это ни в коем случае не исчерпывающий список, и новые компоненты разрабатываются постоянно.

Редукторы потока

В каждой гидравлической системе у вас будет одна функция, которая требует полного потока, а другая требует гораздо меньшего потока. Здесь на помощь приходят редукторы потока.Самый простой тип — это отверстие, которое представляет собой отверстие, просверленное в заглушке. Как вы понимаете, через отверстие можно протолкнуть фиксированное количество масла.

Отверстие Игольчатый вентиль

Игольчатый клапан — это то, что вам нужно, если вам нужно отрегулировать поток. (Обратите внимание на стрелку для регулировки.) Эти компоненты хороши, если вам просто нужно ограничить поток, но на самом деле все равно, если у вас двунаправленный поток или перегрузка. Позволь мне объяснить. Если вы используете игольчатый клапан для ограничения скорости гидравлического двигателя, теоретически вы можете установить клапан только на один порт.Однако вы заметите, что вращая двигатель в одну сторону, вы получите гораздо лучшую производительность. Если пойти другим путем, вы увидите рывки по очереди. Причина этого — трение в двигателе и системе, которой он управляет. Конечно, средняя скорость была желаемой, но производительность — нет. Теперь я хотел бы описать два новых термина: измерение входа и выхода. Дозирование — это метод измерения жидкости, выходящей из клапана и поступающей в двигатель.Это приведет к снижению производительности, потому что мы полностью зависим от двигателя, чтобы справиться с трением. Иногда мы можем повернуть двигатель на 500 фунтов на квадратный дюйм, иногда на 1200 фунтов на квадратный дюйм. Что сказать? Учет — лучшее решение. Дозирование в (то есть в клапан) заставляет выходное отверстие двигателя поддерживать постоянное давление. Давление на входе все еще может сильно колебаться, но скорость двигателя останется постоянной. Чтобы выполнить дозирование с обеих сторон двигателя, мы больше не можем использовать игольчатый клапан, потому что поток будет измеряться дважды.

Управление потоком Регулируемый контроль потока

Регулирующие клапаны были разработаны для обеспечения неограниченного потока из клапана и дозированного обратного потока в клапан. Обратный клапан — это то, что обеспечивает неограниченный или «свободный поток». (Свободный поток снизу вверх). Они бывают как в регулируемой, так и в нерегулируемой конфигурации. Последняя мысль заключается в том, что эти клапаны будут выделять много тепла, особенно с поршневыми насосами прямого вытеснения. Вы можете свести к минимуму это, установив компенсированный клапан регулирования потока, который будет направлять обходную жидкость в резервуар вместо того, чтобы создавать давление до тех пор, пока предохранительный клапан не сработает.

Резервуары (или цистерны)

Существует два типа схем резервуара: герметичный и негерметичный. Безнапорные, безусловно, наиболее распространены на рынке. Можно сделать вывод, что бак под давлением является закрытым.

С помощью резервуара вы также можете указать, хотите ли вы, чтобы масло возвращалось выше (вверху) или ниже (внизу) уровня масла в резервуаре. Честно говоря, я не знаю, зачем вам возвращать масло выше уровня масла.Это приводит к добавлению воздуха в жидкость (подумайте о аквариуме). Если в линию всасывания попадет слишком много воздуха, вы можете сделать вашу несжимаемую жидкость немного более сжимаемой, что приведет к снижению производительности. Ирония заключается в том, что я почти всегда вижу схему, указывающую на возврат масла выше уровня масла.

Фильтры и управление теплом Жидкий фильтр

Все масло должно поддерживаться системой, и фильтрация является обязательной.Это ромб с пунктирной линией, указывающий на то, что жидкость должна проходить через какой-то экран. Многие фильтры также имеют подпружиненный обратный клапан, включенный параллельно, так что, если фильтр забит, масло будет проходить через обратный клапан.

Также важно поддерживать температуру масла. Если система предназначена для использования в холодном климате , необходимо использовать масляные обогреватели (справа). Стрелки указывают на символ, указывающий направление теплового потока.

Теплообменник Системы контроля температуры

Теплообменник (вверху слева) используется для отвода тепла от системы; стрелки указывают.Существуют также системы контроля температуры , которые могут либо отклонять, либо добавлять тепло. Это представлено одной стрелкой, указывающей внутрь, и другой, указывающей. Важно отметить, что их можно включать и выключать по мере необходимости, так что активен только один или ни один.

Насосы и двигатели

Насосы и двигатели, вероятно, являются наиболее легко идентифицируемыми компонентами на схеме. Это всегда первый компонент, который я ищу, потому что именно здесь начинается волшебство.У насосов будут стрелки, указывающие на то, что энергия жидкости вытекает из насоса. На гидравлических моторах стрелки указывают внутрь.

Если насос приводится в действие электродвигателем, он может быть показан подключенным к нему. Направление вращения может быть показано. Помните, что направление вращения, показанное здесь, — по часовой стрелке, если смотреть на вал насоса, а не на вал двигателя. И насосы, и двигатели могут быть фиксированного или переменного рабочего объема.

Насос с фиксированным рабочим объемом с двигателем Насос переменной производительности Двигатель с переменным рабочим объемом

Одна замечательная вещь заключается в том, что у вас действительно могут быть двухсторонние насосы и двигатели.Мы можем понять, почему вам нужен двунаправленный двигатель, но почему насос? Двунаправленные насосы обычно соединяются напрямую с двигателем в замкнутой гидравлической системе. Вместо того, чтобы возвращать отработанное масло в резервуар, оно возвращается непосредственно в насос. Есть много применений лебедок, которые используют этот тип системы.

Двунаправленный насос переменной производительности Двунаправленный двигатель с фиксированным рабочим объемом

Аккумуляторы

Аккумуляторы — это устройства для хранения масла под давлением.Это заметно в системах с очень высокой пиковой мощностью, но с низким рабочим циклом. Хорошим примером этого являются американские горки Top Thrill Dragster в Сидар-Пойнт. (изображение любезно предоставлено daveynin на Flickr). За несколько секунд требуется большая мощность, чтобы запустить эту машину через холм. Однако автомобили запускаются только каждые 60–120 секунд, так что все время между ними можно использовать для производства энергии и хранения ее в аккумуляторах до тех пор, пока она не понадобится. Аккумуляторы бывают двух типов: подпружиненные (обозначены пружиной) и газовые.

Цилиндры

Цилиндры — это линейные приводы, которые могут создавать большие силы в небольших объемах.

Обычно на схеме представлены три типа. Цилиндр одностороннего действия — это цилиндр, в котором гидравлическое масло подается только с одной стороны (обычно через канал), а его возврат осуществляется под действием силы тяжести или пружины. Разъем для бутылок — хороший тому пример.

Одиночное действие

Цилиндры двустороннего действия являются наиболее распространенными, и давление может быть приложено к любой стороне, чтобы заставить цилиндр выдвигаться или втягиваться.Поскольку площадь выдвижения и область втягивания у цилиндра двойного действия различаются, вы можете получить нежелательную производительность. Цилиндры с двойным штоком являются ответом на этот вопрос, потому что площадь одинакова с каждой стороны поршня.

Двойного действия Двойной стержень двойного действия

Клапаны регулирования давления

Контроль давления необходим во всех гидравлических системах. Каждая система должна иметь предохранительный клапан для защиты гидравлических и механических компонентов.На этом схематическом изображении жидкость под давлением находится на верхней стороне клапана. Если давление достаточно велико, чтобы преодолеть пружину, стрелка сместится, и в этом случае масло потечет в резервуар.

Однако мы можем немного изменить порты и получить другую производительность. Вместо того, чтобы направлять выходной поток в резервуар, мы можем заставить его приводить в действие что-то еще, например двигатель. Это клапан последовательности . Если у меня есть гидравлический сверлильный станок, когда поток включается в верхнюю часть, возможно, у меня есть зажим, который я хочу задействовать в первую очередь.Я мог подсоединить цилиндр к верхней боковой линии, и цилиндр зажал бы, чтобы создать давление. Двигатель может вращаться только после того, как будет создано достаточное давление.

Редукционный клапан также является важным гидравлическим элементом. В недавно разработанной мной системе одна сторона работала под давлением 3000 фунтов на квадратный дюйм, а другая — под давлением 400 фунтов на квадратный дюйм. Я включил редукционный / сбросной клапан там, где левый порт имел полное давление в системе 3000 фунтов на квадратный дюйм.Правый порт был настроен на пониженное давление 400 фунтов на квадратный дюйм. Если давление в этой линии повысится, это сбросит это давление в резервуар через нижний порт.

Клапаны удержания нагрузки

Любой клапан удержания нагрузки будет основан на некоторой форме обратного клапана . Обратный клапан позволит потоку легко двигаться в одном направлении, но не в другом. Это здорово… если мы хотим удерживать груз вечно. Часто это не так, поэтому нам нужен способ обхода потока.

Пилот для открытия обратного клапана , обычно называемый PO Check , используется для смещения тарельчатого клапана. (Предупреждение о спойлере: в обратных клапанах не используются шарики, потому что их очень сложно сделать и они плохо уплотняются. Тарельчатый клапан — это сегмент конической формы, который уплотняется намного лучше.) Как правило, если в направляющем клапане используется рабочий порт A Для подъема груза рабочее отверстие B используется для опускания груза и снятия обратного клапана PO.

Если необходимо заблокировать оба направления, можно использовать двойной обратный клапан PO.Это коллектор, который объединяет два обратных клапана PO и упрощает необходимые внешние трубопроводы за счет включения поперечных пилотных линий.

Уравновешивающие клапаны

Есть один серьезный недостаток использования обратного клапана PO: температура. Если вам необходимо удерживать нагрузку в обоих направлениях, проверка PO может действительно создать чрезвычайно большое давление. Представьте себе ситуацию, когда рано утром настраиваете устройство под нагрузку. Нагрузка и положение не меняются весь день, но температура становится на 30-40 ° выше.Масло будет расширяться, создавая давление, которое может превышать возможности двигателя или цилиндра. Это плохая ситуация. К счастью, нам на помощь приходит уравновешивающий клапан . Уравновешивающий клапан обеспечивает свободный поток в двигатель или цилиндр через обратный клапан, но на выходе есть специальный предохранительный клапан. Если давление в цилиндре слишком высокое, он будет сбрасывать давление (порт 2–1) до тех пор, пока клапан не закроется. Также имеется пилотный порт (порт 3), открывающий путь для обратного потока масла.

Крутая вещь и вещь, которая вызовет много головной боли, — это то, что вы можете настроить производительность системы, воспользовавшись доступными функциями измерения. Это контролируется двумя вещами: пилотным коэффициентом и пропускной способностью. У меня нет времени, чтобы вникать в это сейчас, поэтому мы оставим это для другой статьи. Уравновешивающие клапаны доступны в одинарной или сдвоенной конфигурации .

Челночные клапаны

Челночные клапаны — это логические элементы, которые позволяют двум (или более) вещам сигнализировать о другом.Челночный клапан — это, по сути, два обратных клапана с одним шаром (да, тарельчатый, я знаю). Более высокое давление заставит тарелку закрывать сторону с более низким давлением и направить давление и / или поток по перпендикулярному пути. Компенсированные клапаны являются хорошим примером этого, где каждая секция клапана отправляет давление компенсатора обратно в насос, чтобы определить, какое давление необходимо. Давления сравниваются друг с другом с помощью челночных клапанов, и побеждает самое высокое давление.

Направляющие регулирующие клапаны

Гидрораспределители — это основа гидравлики.Это позволяет жидкостям изменять направление и пути потока. Эти клапаны отличаются своим положением и способами. Позиции — это количество дискретных конфигураций клапана. Пути — это количество портов клапана. Двухпозиционный двухходовой клапан будет использоваться для включения и выключения потока.

2 позиции, 2 пути

Трехпозиционный трехходовой клапан может использоваться для наполнения и разгрузки аккумулятора. Вы хотите, чтобы масло высокого давления заливало, а затем подключалось к каналу низкого давления для выпуска.

2 позиции, 3 пути

Двухпозиционный четырехходовой клапан может изменять направление жидкости, где вы можете изменить направление на двигателе или цилиндре. Эти клапаны могут иметь опцию плавного переключения (слева), где фантомное третье положение обеспечивает плавный переход , как показано пунктирными линиями между положениями. Это дополнительное положение связывает все порты вместе, чтобы нейтрализовать давление и минимизировать влияние импульса при реверсировании потока.

2 позиции, 4 пути 2 положения, 4 направления с плавным переходом

Трехпозиционный четырехходовой клапан обеспечивает положение выключения, чтобы система могла отдыхать.Это центральное положение может иметь множество конфигураций, которые могут удовлетворить практически любые требования. Пожалуйста, прочтите мою статью о гидрораспределителях для получения дополнительной информации.

3 позиции, 4 пути

Привод клапана

Все позиционные клапаны должны быть задействованы для выполнения определенной функции. Начнем с механических приводов. Слева направо: кнопка , механическое действие, рычаг, ножной переключатель и механический переключатель . За исключением рычага и кнопки, их становится все труднее и труднее найти.За последние двадцать лет электроника настолько улучшилась, что прокладывать провода к электрическим датчикам намного проще и дешевле, чем шланги к гидравлическим компонентам.

Нажать кнопку Рычаг срабатывания Механическое действие: ножной переключатель Механический переключатель

Управляющее давление и электрическое срабатывание являются доминирующими силами на рынке и будут в течение некоторого времени. Электронные системы управления позволяют точно применять для пилотного срабатывания (слева), где низкое давление сдвигает клапан, и с электропропорциональным срабатыванием .Правый схематический символ означает работу соленоида. Соленоид — это непропорциональный сигнал, который полностью перемещает клапан. Для пропорционального управления используются другие методы, и через символ будет нарисована стрелка.

Срабатывание управляющего давления Срабатывание соленоида

Многие клапаны смещены в одном направлении или в центральное положение. . Пружины — способ добиться этого. При всех этих элементах управления вам не нужно иметь срабатывание с обеих сторон.

Клапан с пружинным центрированием

Если вы не хотите, чтобы клапан двигался при отключении, вы можете добавить фиксаторов (в центре и справа), чтобы убедиться, что клапан остается в том же месте. Детенты обычно представляют собой подпружиненный шар (да, настоящий шар), который фиксируется в канавке на золотнике клапана.

2-позиционный фиксатор 3-позиционный фиксатор

Прочие компоненты

Есть несколько компонентов, которые не попадают ни в одну из категорий, которыми я хотел бы поделиться сейчас.Манометры давления P являются наиболее распространенными. Они будут давать давление линии, в которой они установлены. Помните о влиянии потока в системе. Недавно мне пришлось перенести манометр, потому что падение давления из-за потока давало мне ложные показания. Я переместил датчик на интересующий меня компонент, и ложные показания прекратились.

Манометр

Индикаторы температуры похожи на термометры. Их можно размещать по всей системе, как манометры, но многие конструкции просто контролируют температуру резервуара с помощью смотрового указателя.Смотровой указатель (не показан) покажет уровень масла и, как правило, температуру в резервуаре.

Датчик температуры

Реле давления — это переключатели, которые изменяют состояние при достижении определенного давления. Обратите внимание, что гистерезис является проблемой для них, поэтому, если переключатель установлен на 400 фунтов на квадратный дюйм при подъеме, он может не отключиться до 350 фунтов на квадратный дюйм при падении. Они могут иметь нормально открытые и нормально закрытые конфигурации, а также фиксированные и переменные настройки давления.

Реле давления

Последний символ — ручной отсечной клапан .Обычно это устройства низкого давления, которые используются на всасывающей и обратной линиях рядом с резервуаром, чтобы облегчить замену масла и фильтра. Обязательно держите их открытыми. В противном случае может случиться плохое.

Ручное отключение

Ух ты, там наверняка много символов, и, как я уже сказал, этот список не исчерпывающий. Надеюсь, вы уже можете начать видеть, как некоторые из этих компонентов будут работать вместе, например, как гидрораспределитель будет управлять цилиндром.

4.Определите путь потока в обесточенном состоянии

Как я уже упоминал, я начинаю с поиска насоса (ов) на схеме. Проследите линии наружу от насоса, пока не дойдете до закрытого клапана. Повторяйте, пока не вернетесь к резервуару или не закончите пути. Затем я проверяю, есть ли в системе три других важных компонента. Убедившись, что все четыре компонента присутствуют и они исправлены, я начинаю смотреть на обесточенное состояние. Когда все компоненты деэгризованы, может ли поток вернуться в резервуар, или он создает давление в системе, или это где-то посередине? Я обычно прорисовываю это маркером.Если у меня есть насос с фиксированным рабочим объемом, я хочу, чтобы масло возвращалось в бак при почти нулевом давлении. Если у меня есть насос с переменным рабочим объемом, все пути потока должны быть перекрыты, а давление в нашем компенсаторе должно быть как минимум на 200 фунтов на кв.

В Примере 1 (ниже) жидкость, протекающая через первую рабочую секцию, выходит через рабочий порт A и в коллектор справа. В этот момент остановлены все семь клапанов. Он также проходит через ограничитель давления и останавливается на гидрораспределителе.Эта система позволяет полностью нарастить давление и указывает на то, что нам нужен насос с регулируемым рабочим объемом и компенсацией давления, который у нас есть.

5. Определите, что происходит при перемещении каждого клапана

Теперь, когда мы идентифицировали наше обесточенное состояние, мы должны активировать компоненты один за другим. (Иногда может присутствовать активатор, который также необходимо активировать. Это относится к примеру 2). В каждом разделе отслеживайте, что происходит с давлением и потоком и каков желаемый результат.

Пример 1

Секция 1 коллектора уменьшит расход (расходомер) путем активации верхнего клапана для пилотного открытия большего клапана под ним. Затем он отправит поток через порт B, но не раньше, чем он будет отправлен через клапан управления потоком.

Если мы активируем Секцию 2 для создания давления в порту A, мы должны увидеть, как верхний клапан активирует больший клапан под ним. Этот поток выйдет из порта А и создаст давление в пилотном порте уравновешивающего клапана. За пределами коллектора есть два клапана управления потоком, которые будут управлять движением двигателя, дозируя жидкость.Также есть реле давления, которое укажет, остановился ли двигатель (мы ищем сигнал только тогда, когда порт B находится под напряжением). Остальные три порта клапана аналогичны, поэтому я не буду здесь вдаваться в подробности.

Два клапана справа за редукционным клапаном управляют цилиндром. Если правая катушка активирована на крайнем левом клапане, цилиндр будет медленно втягиваться под действием силы тяжести, измеряемой игольчатым клапаном. Однако, если клапан справа активирован, игольчатый клапан обходится, и цилиндр опускается намного быстрее.

Пример 2

Как уже упоминалось, на этой схеме показан поршневой насос прямого вытеснения, и для того, чтобы могло произойти какое-либо движение, необходимо закрыть разгрузочный клапан. Это делается путем подачи питания на S7, что должно происходить с любым другим соленоидом.

Если мы включим S1 и / или S3, мы сможем втянуть левый и / или правый цилиндр выдвижения. Однако, когда мы активируем S2 и / или S4, мы не хотим выдвигаться до того, как все цилиндры внизу будут втянуты, чтобы избежать столкновения.Для этого мы используем челночный клапан, чтобы потоки из S2 и S4 не загрязняли друг друга. Затем поток продолжает оказывать давление на уравновешивающий клапан и втягивать все цилиндры. Обратите внимание на центральное положение гидрораспределителя (3-х позиционный / 4-ходовой), активируемого S5 и S6. Порты P и A заблокированы, но порты B и T подключены. Это сделано специально для того, чтобы у нас был путь для вывода масла из цилиндров. После того, как все эти цилиндры втянуты, только тогда будет достаточно давления, чтобы преодолеть клапан последовательности и выдвинуть цилиндр (ы) выдвижения.

При подаче питания на S5 все цилиндры втянуты, как это делают S2 и S4, но цилиндры выдвижения не выдвигаются из-за челночного клапана.

Когда S6 находится под напряжением, мы начнем выдвигать цилиндры предписанным образом. (Обратите внимание, что нас не волновало, как втягиваются цилиндры.) Поток будет выходить из рабочего порта B через клапан управления потоком. Поскольку у нас есть поршневой насос прямого вытеснения, мы не хотели, чтобы оставшееся масло пропускалось через предохранительный клапан.Мы сделали это, используя компенсированный контроль потока, чтобы наш дополнительный поток шел прямо в резервуар (порт 2) при значительно пониженном давлении. Отмеренная жидкость (порт 3) затем поступает к уравновешивающему клапану, где она свободно протекает через обратный клапан. На этом этапе активируется Группа 1. Группа 1 состоит из двух горизонтальных зажимных цилиндров и может увеличиваться до 300 фунтов на квадратный дюйм. В этот момент активируется Группа 2, в которой задействованы четыре вертикальных и два горизонтальных зажима. При 400 psi активируется Группа 3 и так далее, пока мы не перейдем к Группе 6.Когда группа 6 активирована, если соленоид S8 не активен, он выдвигает цилиндр. Если S8 активен, секция не нажимается, и это не позволяет потоку достигать других секций. S8 запускается бесконтактным переключателем, который определяет длину заготовки. Если там есть материал, S8 отключится, и секция нажмет.

6. Активируйте несколько клапанов одновременно, чтобы увидеть непреднамеренные последствия.

Непредвиденные последствия очень трудно увидеть и предсказать.Настоящая задача здесь — извлечь уроки из них, чтобы не повторить их дважды. Распространенным явлением является подача питания на обе стороны распределителя. Обычно повреждений не происходит, но ваша система управления должна быть настроена таким образом, чтобы исключить эту опасность. При использовании релейной логики у вас может быть одно реле для включения питания клапана, а другое — для выбора направления.

В примере 1 произошли непредвиденные последствия, когда я активировал Раздел 1 и порт B Раздела 2.Сейчас он смотрит на меня, но раньше было очень трудно увидеть, пока система не была построена. На двигателе у меня есть регулирующие клапаны для управления скоростью двигателя. Однако я хочу ограничить скорость двигателя перед его остановкой (важно место остановки). Я делаю это, активируя Раздел 1 примерно в футе до точки остановки, таким образом уменьшая скорость. Однако уменьшенный расход ниже, чем у расходомера при регулировании расхода. Результатом является состояние низкого дозированного расхода, и мой двигатель переходит в положение остановки.Мы предпринимаем шаги, чтобы исправить это.

В примере , пример 2 , двухпозиционные трехходовые клапаны должны быть сконфигурированы так, чтобы их положения были противоположны друг другу. Причина в том, чтобы предотвратить повреждение машины. Если обрыв провода к одному из соленоидов, дополнительные секции будут давить и могут вызвать потенциальное повреждение машины. Чтобы свести к минимуму этот риск, мы добавили дополнительную защиту к проводам, проложили провода большего сечения, чем необходимо, и добавили проверку проводов в ежемесячный контрольный список профилактического обслуживания.

Пример 1

Пример 2

Заключение

Чтение схем — очень страшная вещь, но не забудьте расслабиться, вы умны, а мама и папа вас очень любят. Ты получил это! Просто работайте над этим медленно и не спешите задавать вопрос. Выполняя подобную работу, я часто жду, пока у меня не возникнет хорошая серия вопросов, прежде чем обратиться за помощью. Таким образом, я потрачу больше времени на работу со схемой, чтобы мои вопросы были подробными и не тратили время коллеги напрасно.

Когда вы овладеете навыком чтения отпечатков, вы сможете критиковать и создавать свои собственные системы. Не забывайте использовать системный подход и всегда проверять свою работу перед покупкой компонентов. Итак, возьмите свои маркеры и найдите схемы для анализа!

Связанные

% 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 п. 0000006086 00000 н. 0000006180 00000 п. 0000006235 00000 н. 0000006337 00000 н. 0000006392 00000 п. 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 п. 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

Гидравлические сепараторы | Американский Уитли

Описание

Гидравлический сепаратор / буферный резервуар для горячей воды серии

HS. Буферные резервуары для горячей воды American Wheatley серии HS предназначены для работы с современными высокоэффективными модульными котельными системами с малой массой. Буферный бак для горячей воды American Wheatley обеспечивает минимальное значение ΔT и необходимый запас тепла для предотвращения коротких циклов, которые могут возникнуть в условиях низкой нагрузки.

Препятствует тому, чтобы поток в одном контуре мешал потоку из другого контура

Устраняет необходимость в циркуляционном насосе первичного контура, воздушном сепараторе и сетчатом фильтре, тем самым снижая начальные затраты, а также эксплуатационные расходы.
Устраняет сложность трубопроводов, снижает трудозатраты и затраты на трубопроводы

Размер не более 4 футов в секунду, низкая скорость в емкости приводит к низким перепадам давления

Правильно установленное гидравлическое разделение позволяет использовать несколько циркуляционных насосов для независимой работы, не мешая друг другу
Идеально для систем с несколькими нагрузками

American Wheatley производит гидравлические сепараторы ASME стандартных размеров от 2 ″ до 16 ″, ASME125

Имеются в наличии большие размеры и номинальное давление

Новые гидравлические сепараторы коалесцирующего типа серии HSC
Гидравлические сепараторы коалесцирующего типа American Wheatley серии HSC предназначены для работы с современными высокоэффективными модульными маломассивными котельными системами.Серия American Wheatley HSC обеспечивает минимальный ∆T и обеспечивает необходимый запас тепла для предотвращения коротких циклов, которые могут возникнуть в условиях низкой нагрузки, а также дополнительное преимущество коалесцирующей среды для превосходного отделения воздуха и грязи.

Препятствует потоку в одной форме контура, мешающему потоку из другого контура

Устраняет сложность трубопроводов, снижает трудозатраты и затраты на трубопроводы

Высокоэффективная коалесцирующая среда кольцевого типа из нержавеющей стали

Правильно установленное гидравлическое разделение позволяет использовать несколько циркуляционных насосов для независимой работы, не мешая друг другу

Идеально для систем с несколькими нагрузками

American Wheatley производит гидравлические сепараторы ASME стандартных размеров от 2 ″ до 16 ″, ASME125

Доступны большие размеры и номинальное давление пункт

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

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

В настоящей заявке испрашиваются права U.S. Предварительная заявка 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 в качестве 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 настоящий документ 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 нагретой теплопередающей жидкости, которая 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 к теплу. 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 заполненного жидкостью трубопровода 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 охлаждающей жидкостью двигателя 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 изложение 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 беспламенного нагрева текучей среды, 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 резервуар, 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 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. 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 случаях 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 для высвобождения 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 обычно 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. 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 гидравлической жидкости 12 соединен с гидравлическим насосом 44 посредством первого и второго (выпускного и впускного) отверстий , 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 контуре гидравлической жидкости 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 гидравлической жидкости 12 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 ФИГ. 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 возвратно-поступательные поршни, такие как в аксиально-поршневых насосах и радиально-поршневых насосах. На фиг. 5, входной вал 46 (вращается источником энергии 10 ) имеет шлицы с блоком 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 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 по наклонной шайбе 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. положение, как показано поршнем 117 . Соответственно, вращение блока цилиндров , 112, заставляет поршни , 117, совершать возвратно-поступательное движение в осевом направлении внутри их соответствующих осевых отверстий 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 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, входя и выходя из гидравлического сообщения с каналами для гидравлической жидкости , 120, и , 121, . Соответственно, поскольку поршни 117 , такие как поршень 117 a , 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 под давлением) в канал для гидравлической жидкости 121 и во 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, , соединенный с первым портом 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 гидравлический жидкость в гидронасосе 44 .В одном примере предусмотрено устройство , 116, пользовательского ввода, которое позволяет пользователю выборочно управлять положением клапана , 124, и тем самым 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 обратный канал утечки жидкости 127 .Слив , 126, может собирать любую гидравлическую жидкость, которая вытекла 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 в себя 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, после того, как она покидает гидравлический насос 44 через клапан 124 , часть нагретой гидравлической жидкости перемещается по жидкостному контуру 12 (где она может дополнительно нагреваться другими клапанами) к воздухонагревательной части. 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 радиатора 16 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, показанному на фиг. 1, часть потока контура гидравлической жидкости также направляется в водонагревательную часть 15 системы, где он направляется через водяной теплообменник 28 , такой как, например, бойлер. Теплообменник котел / вода 28, состоит из водяного бака, содержащего отдельные охлаждающие устройства радиаторного типа, через которые текут 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. Согласно настоящему примеру 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 серию двух- или трехходовых клапанов в гидравлическом контуре 12 .В качестве альтернативы, поток текучей среды может быть направлен только к части 13 нагрева воздуха системы или только к части 15 нагрева воды системы путем перекрытия одного или нескольких направлений одного или нескольких из нескольких ходовые клапаны. Клапаны могут управляться вручную или электрически, например, посредством соединения с устройством ввода , 116, пользователя (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 , перекачивающий воду из источника воды 26 в резервуар 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 главный 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 от каждого из гидравлического двигателя 20 , теплообменника котел / вода 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 , может использоваться в качестве топлива для питания 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 для превращения ее в пар, выхлоп от 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 использование как нагретой гидравлической жидкости от гидравлического насоса , 44, , так и выхлопа из источника энергии 10 в теплообменнике котел / вода 28 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 электрогенератор 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 для чистой воды 32 , которые затем могут быть использованы 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 котел / вода , 28, через отдельное охлаждающее устройство (трубопровод) радиаторного типа и использоваться для нагрева загрязненной воды гидроразрыва.

Использование всех четырех методов для одновременного нагрева загрязненной воды для гидроразрыва (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, следовательно, 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 резервуар 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 так, чтобы тепло передавалось от нагретой текучей среды в трубопроводе , 202, к воде в резервуаре , 200, .

РИС. 6 показан пример теплообменника котел / вода 28 , в котором можно использовать 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 трубопровод 202 a , чтобы вернуться в радиатор 14 через контур гидравлической жидкости 12 . 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 каналы 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 окружения трубопровода), и его нагревательной способности.

Количество трубопроводов и расстояние между ними должно быть достаточным для достаточного нагрева воды в резервуаре 200 , чтобы превратить ее в пар за эффективный период времени. Может быть желательно размещать 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 бака 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 рядом 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 / воды 28 .

В другом варианте осуществления этого раскрытия водяной насос 24, может использоваться для перекачивания жидкости типа гликоля, которая хранится в контейнерах на площадках скважин для использования в методе гидроразрыва пласта.Жидкость гликолевого типа может быть прокачана через котел / 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 в случае загрязненного гидроразрыва пласта. 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 комбинации 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.

Как работают клапаны | Типы клапанов

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 29 ноября 2020 г.

Какой вид транспорта самый любимый в мире? Машина? В велосипед? Реактивный самолет? Если бы мне пришлось рискнуть предположить, я бы не выбрал ни одного из этих вещей.Вместо этого я бы выбрал скромный конвейер. Ты можешь не замечаем трубы, но по ним транспортируется огромное количество жидкости (жидкость и газ) по всему миру тихо и эффективно, изо дня в день выходной. Для эффективной работы трубам необходим способ регулирования через них может проходить жидкость; им также нужен способ переключения стечь полностью. Это та работа, которую выполняют клапаны : клапаны похожи на механические переключатели, которые могут включать и выключать трубы, поднимать или опускать количество жидкости, протекающей через них.Давайте внимательнее посмотрим на как они работают!

Фото: Этот запорный клапан управляется вручную: вы открываете и закрываете его, поворачивая колесо. Такое колесо облегчает открытие клапана, поскольку оно увеличивает усилие, прилагаемое к ободу. производят большую и более полезную силу в центре. Если вы не знаете, почему, взгляните на нашу статью об инструментах и машинах. Фото Брайана Слоана любезно предоставлено

Что такое клапаны?

Фото: Клапаны бывают всех размеров.Некоторые из них крошечные, как этот тарельчатый клапан, который скользит вверх и вниз по бутылке с напитками, позволяя воде входить и выходить, когда вы тянете или толкаете ее зубами.

Клапан — это механическое устройство, которое частично блокирует трубу. или полностью изменить количество проходящей через него жидкости. Когда вы включаете кран (кран), чтобы почистить зубы, вы открываете клапан, позволяющий воде под давлением выходить из трубы. По аналогии, когда вы спускаете воду в туалете, вы открываете два клапана: один (сифон), который пропускает воду чтобы убежать, чтобы опорожнить кастрюлю и другую (называемую шаровой шаровой кран), который впускает больше воды в бак, готовый к следующему румянец.

Клапаны регулируют как газы, так и жидкости. Если у вас есть газовая варочная панель (варочная панель) На вашей плите регуляторы, которые включают или выключают газ, — это клапаны. Когда вы увеличиваете огонь, вы открываете клапан, который позволяет больше газ поступает через трубу. Больше газа горит с большим пламенем так вы получите больше тепла.

Клапаны

практически гарантированно установлены на любой машине, использующей жидкости или газы. В вашей стиральной машине есть клапан, который вращается подача воды включается или выключается каждый раз при ополаскивании барабана.Есть также клапаны в цилиндрах двигателя вашего автомобиля, открывающиеся и закрывающиеся несколько раз в секунду, чтобы впустить воздух и топливо и дать возможность сгореть выхлопные газы для выхода.

Клапаны используются не только в машинах. У твоего тела есть красивое важные клапаны внутри вашего сердца, которые позволяют ему перекачивать кровь ваши легкие (где он забирает кислород), а затем вокруг вашего тела.

Фото: Клапаны большие и малые. 1) Эта дроссельная заслонка диаметром 7,3 м (24 фута) из аэродинамической трубы затмевает человека, стоящего рядом с ней! Фото любезно предоставлено НАСА в Общинном сообществе 2) Этот гораздо меньший по размеру дроссельный клапан работает точно так же, откидываясь в центре, позволяя воздуху проходить через трубу.Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Как изготавливаются клапаны?

фотография отключая воду с запорным клапаном. Поворот этого рычага на девяносто градусов закрывает шаровой кран в середине трубы, перекрывая протекание воды. В большинстве домов есть такие клапаны на входящей «подаче» холодной воды и на трубах, ведущих в резервуары для воды и выходящие из них. Запорные клапаны очень полезны во время аварийной ситуации (например, при разрыве водопровода) или для выполнения планового технического обслуживания.После закрытия клапана вы можете безопасно проводить ремонт, не допуская вытекания жидкости.

Клапаны обычно изготавливаются из металла или пластика и имеют несколько различные части. Внешняя часть называется сиденьем и часто имеет прочный металлический внешний корпус и мягкое внутреннее резиновое или пластиковое уплотнение, поэтому клапан закрывается абсолютно плотно. Внутренняя часть клапан, который открывается и закрывается, называется корпусом и подходит для седло, когда клапан закрыт.Также есть некоторая форма механизм открытия и закрытия клапана — ручной рычаг или колесо (как кран или запорный кран) или автоматизированный механизм (как в автомобильном или паровом двигателе).

Часто критически важно, чтобы клапаны были выключены, чтобы не допустить выхода жидкость или газ по трубе, чтобы избежать несчастных случаев, взрывов, загрязнения или потери ценных химикатов (даже капающий кран может быть дорогим, если у вас есть вода с дозатором). Вот почему уплотнение клапана должно быть абсолютно надежным, а закрытый клапан должен быть плотно закрыт.Отключение потока жидкости или газа под высоким давлением путем его перекрытия с клапаном — это физически тяжелая работа: другими словами, вам нужно приложить много усилий, чтобы сделай это. Вот почему некоторые клапаны приводятся в действие рычагами (как на фото здесь, но некоторые из них могут быть намного длиннее, чтобы обеспечить большее усилие поворота) или большие колеса (как на верхнем фото в этой статье). Если действительно большие клапаны требуют от человека слишком большого усилия, они управляются гидроцилиндрами.

Выбор подходящего материала

Не все клапаны — большие, мощные, промышленные изделия из металла.Внимательно посмотрите на контейнеры для еды на кухне, и вы обнаружите во многих из них есть клапаны. Бутылки с водой (как та, которую я изображал выше) часто имеют тарельчатые клапаны вместо винтовые колпачки. Верхняя часть емкости для еды, которую я сфотографировал ниже, — еще один действительно гениальный пример клапана, сделанного из упругий эластомер (на практике эластичный синтетический силиконовый каучук). Он закрывает банку для раздачи еды, которая обычно стоит вверх дном, поэтому, теоретически, еда может просто капать на стол под ним! Этот оригинальный клапан останавливает его.В резиновом материале есть четыре прорези, через которые проходит еда, но он также довольно твердый, поэтому открывается только тогда, когда вы сжимаете банку. Давление, которое вы оказываете, когда вы сжимаете, заставляет пищу проходить через четыре щели, которые открываются. Когда вы отпускаете давление, эластичность клапана заставляет щели снова опуститься вниз и снова закрыть банку. Это так просто и обыденно что вы, вероятно, даже не замечали этого, но это гениальная инженерная разработка, которая опирается на очень осторожные подбор именно подходящего материала.

Фото: Эластомерный клапан для герметизации пищевых продуктов. Слева: вид снизу на запечатанный клапан. В центре: вид сверху на тот же запечатанный клапан. Справа: глядя сверху, мой палец поднимается вверх, чтобы увидеть, как работает самоуплотняющийся щелевой механизм. (Если вам интересно, я считаю, что это щелевой клапан SimpliSqueeze® производства Aptar, и вы можете прочитать все технические подробности о том, как это работает, в их US10287066B2: Дозирующий клапан.)

И выбор материалов для клапанов — это не просто вопрос того, как они будут работать в течение всего срока службы, но что с ними происходит после этого.Например, в случае упаковки для пищевых продуктов переработка становится все более важным фактором. Возьмите маленькие клапаны, которые вы найдете на пакетиках для кофе. После того, как кофе обжаривается и разливается по пакетам, ему, возможно, придется простоять на полке магазина до года, в течение которого он продолжает выделять углекислый газ. Без клапана на сумке он взорвался бы и потенциально лопнул в магазине (или на вашей кухне), разлетев кофе повсюду. На пакетиках с кофе есть оригинальные односторонние «дегазирующие» клапаны, состоящие из мембран, которые открываются, когда внутри повышается давление.Вот почему вы можете «проснуться и почувствовать запах кофе», даже не открывая пакет. Когда воздух пытается проникнуть внутрь снаружи, он сглаживает мембрану и плотно закрывает мешок. Пока все хорошо, но как насчет переработки? Если вы начнете ставить сложные пластиковые клапаны на пакеты, это сделает мешки намного сложнее утилизировать. Каков ответ? Сейчас производители делают кофейные пакеты и клапаны полностью из компостируемые биопластики для устранения проблемы утилизации отходов.

Фото: Принцип работы кофейных клапанов.Верхний ряд: Слева: Типичный клапан внутри пакета с кофе. В центре: этот компостируемый клапан из биопласта (производства швейцарской компании Wipf) имеет фиксированное внешнее седло (черное) и внутренний корпус (красный) с выпускным отверстием для газа. Справа: Разберите его, и вы обнаружите, что внутри него также пластиковая мембрана. (синий). На рисунке ниже показано, как эти три части работают вместе. Мембрана изгибается, позволяя Углекислый газ улетучивается, затем снова расплющивается, чтобы не допустить попадания воздуха и водяного пара.

Типы клапанов

Изображение: Восемь распространенных типов клапанов, значительно упрощенных.Цветовой ключ: серая часть — это труба, по которой течет жидкость; красная часть — это клапан и его ручка или элемент управления; синие стрелки показывают, как клапан движется или поворачивается; а желтая линия показывает, в каком направлении движется жидкость при открытом клапане.

Многие типы клапанов имеют разные названия. В самые распространенные — бабочка, петух или пробка, ворота, глобус, игла, тарелка и катушка:

Шар : В шаровом кране полая сфера (шар) плотно прилегает внутри трубы, полностью перекрывая поток жидкости.Когда вы поворачиваете ручку, она заставляет шар поворачиваться на девяносто градусов, позволяя жидкости течь через его середину.
Butterfly : Дроссельная заслонка — это диск, который сидит в середина трубы и поворачивается вбок (для впуска жидкости) или в вертикальном положении (чтобы полностью перекрыть поток).
Кран или пробка : В кране или пробковом клапане расход блокируется конической заглушкой, которая отодвигается при повороте колеса или ручка.
Задвижка или шлюз : Задвижки открывают и закрывают трубы опускать через них металлические ворота.Большинство клапанов этого типа спроектирован так, чтобы быть полностью открытым или полностью закрытым и не может работают правильно, когда они открыты лишь частично. В водопроводных трубах используются такие клапаны.
Globe : Водопроводные краны (краны) являются примерами глобуса клапаны. Когда вы поворачиваете ручку, вы закручиваете клапан вверх или вниз, и это позволяет воде под давлением течь вверх по трубе и выходить через носик ниже. В отличие от затвора или шлюза, такой клапан можно настроить так, чтобы пропускать через него больше или меньше жидкости.
Игла : Игольчатый клапан использует длинную скользящую иглу для точно регулируют поток жидкости в таких машинах, как карбюраторы двигателей автомобилей и системы центрального отопления.
Тарелка : Клапаны в цилиндрах двигателя автомобиля являются тарелками. Этот Тип клапана подобен крышке, находящейся на вершине трубы. Время от времени крышка поднимается, чтобы выпустить или впустить жидкость или газ.
Золотник : Золотниковые клапаны регулируют поток жидкости в гидравлические системы. Клапаны, подобные этому, скользят назад и вперед, чтобы поток жидкости в одном или другом направлении вокруг контура трубы.

Как работают предохранительные клапаны?

Клапаны часто используются для хранения опасных жидкостей или газов — возможно, токсичных химикатов, легковоспламеняющейся нефти, пара высокого давления, или сжатый воздух — его нельзя выпускать ни при каких обстоятельствах. Теоретически клапан должен быть полностью защищен и, будучи закрытым, никогда не должен пропускать жидкость или газ через него. На практике это не совсем так. Иногда лучше, чтобы клапан вышел из строя намеренно, чтобы защитить какую-то другую часть системы или машины.Например, если у вас есть паровая машина, приводимая в действие водогрейным котлом, в котором накапливается пар, но давление внезапно становится слишком высоким, вам нужен клапан, который бы открылся, позволил пару уйти и безопасно сбросить давление перед тем, как все котел катастрофически взрывается. Клапаны, работающие таким образом, называются предохранительными клапанами. Они предназначены для автоматического открытия, когда жидкость или газ, которые они содержат, достигают определенного давления (хотя многие системы и машины имеют предохранительные клапаны, которые можно открывать вручную для той же цели).

Изображение: Пример предохранительного клапана, установленного в обычный водопроводный кран (кран).

В обычном смесителе вы поворачиваете оранжевую ручку вверху по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы повернуть клапан вверх или вниз. Это позволяет воде течь слева направо через горизонтальную трубу, вокруг изгиба (через зазор, где находился клапан) и наружу через вертикальную трубу справа.

Вы можете повернуть ручку на разную величину, чтобы открыть клапан на разную высоту, пропуская разное количество воды.

В этой конструкции Пола Вессона, запатентованной в 1923 году, внизу есть дополнительный предохранительный клапан зеленого цвета. Он имеет коническую форму и обычно плотно удерживается на месте с помощью обмотанной вокруг него желтой пружины. Однако, если давление воды возрастает слишком сильно, она давит на конус, открывает клапан, и вода утекает вниз, сбрасывая давление.

Изображение из патента США: 1 449 472: предохранительный кран Пола Б. Вессона и компании Hampden Brass, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

Справочник по клапанам Филипа Л. Скоузена. McGraw-Hill Education, 2011. Исчерпывающее руководство по различным типам клапанов, их выбору, размеру и типам проблем, с которыми вы можете столкнуться.
Справочник по клапанам и приводам Брайана Несбитта.Баттерворт-Хайнеманн, 2007/2011. Практическое руководство по выбору и использованию клапанов, включая руководство для покупателя.
Справочник по клапанам, трубопроводам и трубопроводам Т. Кристофера Дикенсона. Elsevier, 1999. Подробный технический справочник. Много информации о различных типах клапанов и о том, как выбрать клапаны для конкретного применения.

Статьи

Создание улучшенного клапана, Джина Колата. Нью-Йорк Таймс. 20 июня 2015 г. Новый тип операции на сердечном клапане (транскатетерная замена аортального клапана) снижает риск хирургического вмешательства для пациентов.
Мужчина из Великобритании получил искусственное сердце из пластика: NHS Choices, 3 августа 2011 г. Описывает структуру искусственного сердца, в котором используются пластиковые клапаны.
Предохранительные клапаны предотвращают опасность ожога: BBC News, 5 сентября 2005 г. Отчет о разработке термостатических кранов для защиты пожилых людей.

Патенты

дают прекрасное представление о технических деталях того, как все работает на самом деле. Существуют тысячи, охватывающие множество различных типов клапанов; вот небольшой и довольно случайный выбор для начала:

US3425439: Дроссельная заслонка Дона В. Даффи.Duriron Co. Inc., 4 февраля 1969 г.
US3394915: Шаровой кран с кольцевым уплотнением от Жана Гашо. Duriron Co. Inc., 4 февраля 1969 г.

Зачем нужна гидрострелка? Назначение и принцип работы.

Нужна ли Вам гидрострелка?

Устройство гидрострелки

Альтернативные режимы работы гидрострелки

Дополнительные возможности и мифы

Нужна ли вам гидрострелка?

гидроразделитель в системе, для чего нужна, что это такое и зачем, гидравлический распределитель, устройство стрелки, как рассчитать

Назначение гидрострелки — для чего она нужна

Принцип работы гидроразделителя

Выбор гидравлического распределителя для системы отопления

Достоинства гидрострелок

зачем она нужна, какие бывают, как сделать своими руками (видео)

Что такое гидрострелка

Как работает гидрострелка

Зачем нужна гидрострелка

Как выбрать гидрострелку

Как сделать гидрострелку

Когда необходимо применять гидрострелку: видео

Гидрострелка: фото

Гидрострелка в системе отопления — принцип работы, устройство, режимы

Как устроена гидрострелка

Что происходит в системе отопления при установке гидрострелки?

Режимы работы гидрострелки

Где гидрострелка необходима?

«Гидрострелка» ставить или не ставить?

Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.

Назначение гидрострелки — для чего она нужна

Когда нужен гидроразделитель

Принцип работы гидроразделителя

Принцип работы

Выбор гидравлического распределителя для системы отопления

Контуры гидравлического разделителя

Достоинства гидрострелок

Для чего действительно нужна гидравлическая стрелка – развенчиваем мифы

в AFT Fathom и AFT Arrow

Гидравлическая стрелка для системы отопления векторные иллюстрации. Клипарты, векторы, и Набор Иллюстраций Без Оплаты Отчислений. Изображение 86223622.

Лучший способ прочитать гидравлическую схему — опытный инженер

Уравновешивающие клапаны

Гидравлические сепараторы | Американский Уитли

Описание

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

Как работают клапаны | Типы клапанов

Что такое клапаны?

Как изготавливаются клапаны?

Выбор подходящего материала

Типы клапанов

Как работают предохранительные клапаны?

Если вам понравилась эта статья …

Узнать больше

На этом сайте

Книги

Статьи

Патенты

Добавить комментарий Отменить ответ