Сколько должно быть атмосфер в гидроаккумуляторе: оптимальные показатели, расчет и регулировка

Содержание

Как выбрать гидроаккумулятор? Какой должен быть его объем?

Гидроаккумуляторный бак (или гидроаккумулятор) – это емкость для воды с эластичной резиновой мембраной в виде груши, расположенной внутри и герметично соединенной с металлическим корпусом гидробака фланцем, имеющим резьбовое соединение для подключения к водопроводной сети. Пространство между металлическим корпусом гидроаккумулятора и мембраной заполнено воздухом, давление которого составляет 1,5-2 бара. Гидроаккумуляторные баки применяются для смягчения гидравлических ударов и поддержания постоянного давления как в бытовых, так и в промышленных установках. Ведь именно гидроаккумулятор при выключенном насосе обеспечивает давление в системе водоснабжения. Об использовании гидроаккумулятора в составе бытовой насосной станции я уже рассказывал. Остановимся подробнее на устройстве гидроаккумулятора и принципе его работы. Итак…

Содержание

Принцип действия гидроаккумулятора
Как выбрать гидроаккумулятор? Расчет объема гидроаккумулятора
Как выполнить расчет давления воздуха в гидроаккумуляторе?

Принцип действия гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор состоит из корпуса с резиновой мембраной, фланца, ниппеля для закачивания воздуха в полость, воздухоудалительного клапана, фитинга для крепления мембраны и пр.

В чем же заключается принцип работы гидроаккумулятора?

При попадании воды под давлением из колодца или скважины, присоединённая к водопроводу мембрана увеличивается в объёме. Соответственно, объём воздуха, находящегося между металлическими стенками гидробака и мембраной, начинает уменьшаться, тем самым создавая еще большее давление. Как только достигается установленный уровень давления, реле давления размыкает контакты подачи на насос электроэнергии и он отключается. Что же получается? Находящийся между мембраной и корпусом гидроаккумулятора воздух давит под давлением на находящуюся внутри “грушу” с водой. При открытии крана на подачу воды, давящий на мембрану воздух под давлением будет выталкивать из гидробака воду к вам в кран. При этом в мембране по мере расхода воды давление, накаченное насосом, будет падать. И как только оно упадёт до установленного уровня, контакты на реле давления снова сомкнутся и насос вновь заработает. Таким образом, в гидроаккумуляторе в рабочем состоянии всегда находится и вода и воздух, отделенные друг от друга резиновой мембраной. Стоит отметить, что давление воздуха, находящегося в полости гидроаккумулятора, в процессе эксплуатации может уменьшаться. Рекомендуется один раз в год проверять давление воздуха в гидробаке при отсутствии в нем воды. Если оно меньше нормы, можно его подкачать через ниппель с применением простого автомобильного насоса. Стоит также иметь ввиду, что вода никогда не заполняет полностью весь объем гидроаккумулятора. Реальный объем находящейся в нем воды зависит от целого ряда параметров: от формы гидроаккумулятора, изначального давления воздуха в нем, геометрической формы и эластичности диафрагмы, заданных верхнего и нижнего пределов реле давления и др.

Гидроаккумуляторы в зависимости от способа их установки бывают горизонтальные и вертикальные. Какой гидроаккумулятор лучше выбрать? Если позволяют габариты помещения, то следует обратить внимание на то, как осуществляется удаление скапливающегося внутри резиновой мембраны воздуха. Все дело в том, что в находящейся в системе водоснабжения воде всегда присутствует растворенный воздух. И со временем этот воздух из воды выделяется и скапливается, образуя воздушные пробки в различных местах системы. Для удаления воздушных пробок в конструкции гидроаккумуляторов больших объемов (100 литров и более) дополнительно предусмотрен фитинг, на котором устанавливается клапан, через который скапливающийся в системе воздух периодически стравливается. У гидроаккумуляторов вертикального типа емкостью от 100 литров весь воздух скапливается в верхней их части и удаляется при помощи данного воздухоудалительного клапана. В горизонтальных гидроаккумуляторах воздух можно удалить при помощи дополнительного участка трубопровода, который состоит из шарового крана, выводного воздушного ниппеля и слива в канализацию. Гидроаккумуляторы, имеющие небольшой объем, такого фитинга не имеют. Их выбор оправдан разве что удобностью компоновки в небольшом помещении. Удаление скапливающегося в них воздуха возможно только при периодическом полном опорожнении.

Как выбрать гидроаккумулятор? Расчет объема гидроаккумулятора

Как рассчитать объем гидроаккумулятора? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, нужно сначала определить его назначение:

— для исключения чрезмерно частого включения насоса;

— для поддержания в системе давления при выключенном насосе;

— для некоторого резерва воды;

— для компенсации пиковых значений при потреблении воды.

Стоит отметить, что чем ближе к насосу Вы установите гидробак, тем он лучше будет работать. К примеру, если Вы установите насос в подвале и рядом с ним поставите первый гидроаккумулятор, а второй закинете на чердак, то объем воды во втором гидробаке будет меньше, поскольку на уровне чердака давление воды будет ниже. В случае же, если оба гидроаккумулятора Вы установите на первом этаже, то и заполнение их будет почти одинаково.

Выбор гидроаккумулятора с точки зрения использования его для обеспечения резерва определенного количества воды в случае отключения электроэнергии зависит от того, какой резерв необходим именно Вам.

А как выбрать гидроаккумулятор для исключения частого включения насоса? Как известно, насос не рекомендуется включать чаще, чем один раз в минуту. В бытовых системах, как правило, применяются насосы, имеющие производительность примерно 30л/мин (1,8 м³/ч). С учетом того, что вода в гидроаккумуляторе занимает примерно 50% объема (остальное – воздух под давлением), то гидроаккумулятор объемом 60–80 литров с легкостью справится с этой задачей.

При выборе гидроаккумулятора с точки зрения компенсации пиковых значений при потреблении воды, необходимо рассмотреть некоторые расходные характеристики точек потребления воды в быту:

— туалет – 1,3 л/ мин;

— душ – 8-10 л/мин;

— кухонная мойка – 8,4 л/мин.

Допустим, что туалетов у нас два, и все вышеперечисленные точки одновременно потребляют воду. Суммарный объем получается примерно 20 литров. Учитывая процент заполнения воды в гидробаке и то, что производители насосов допускают не более тридцати включений насоса в час, объема 60–80 литров в нашем примере для бака будет вполне достаточно.

Как выполнить расчет давления воздуха в гидроаккумуляторе?

Какое давление воздуха в гидроаккумуляторе должно быть изначально? Если он установлен у Вас в подвале, то минимальное значение давления можно запросто посчитать. Для этого берем высоту в метрах от верхней точки системы водоснабжения до подвала. Например, для дома из двух этажей это около 6–7 метров. Затем прибавляем к данному числу 6 и делим на 10. В результате получим необходимое нам значение в атмосферах. Так, например, для двухэтажного дома расчетная величина минимального давления воздуха в гидроаккумуляторе составляет (7 + 6 )/ 10 = 1,3 атмосферы. Если давление в гидроаккумуляторе будет меньше этого значения, то вода из него на второй этаж поступать не будет. Завышать эти значения также не следует, в противном случае в гидробаке просто не будет воды. Устанавливаемое производителями давление воздуха обычно составляет 1,5 атм., но может получиться и так, что в приобретенном Вами гидроаккумуляторе величина давления окажется другой. Поэтому следует сразу после покупки проверить давление воздуха внутри гидроаккумулятора при помощи обыкновенного манометра, подсоединив его к ниппелю гидробака, и в случае необходимости увеличить давление при помощи автомобильного насоса. При использовании гидробака в сочетании с насосом давление воздуха в нем долно быть таким же, как величина нижнего предела включения насоса. А о том, что такое нижний и верхний пределы (пределы включения и выключения насоса, соответственно) и как они регулируются, мы рассказывали в статье о настройке и регулировке реле давления.

Автоматика для насоса без гидроаккумулятора, ее особенности и правила монтажа

Содержание

Что представляет из себя агрегат и для чего он нужен

Типы приспособлений

Агрегат первого поколения

Аппарат второго поколения

Приборы третьего поколения

Преимущества и недостатки элемента

Типы насосных агрегатов

Особенности монтажа элемента

Рекомендации по выбору элемента и его использованию

Неисправности оборудования

Коротко о главном

Автоматика для насоса без гидроаккумулятора необходима для обеспечения нормальной подачи воды в дом. После того, как человек пробурил на своем участке скважину, он начинает ее обустраивать. Важно не только, в правильном порядке проложить трубу, но и настроить всю конструкцию. Если вы сомневаетесь в собственных силах, лучше обратиться к опытным специалистам. они обладают необходимыми знаниями и навыками и помогут осуществить все монтажные работы.

Подключенный элемент в установке

Что представляет из себя агрегат и для чего он нужен

На участках, где нет возможности подключиться к централизованному водообеспечению, пользователи обустраивают себе скважины. В них они опускают насосное оборудование. Автоматика способна обеспечить нормальное функционирование всей системы. С ее помощью можно контролировать множество параметров – давление, температуру, распределение жидкости по установке. Чтобы вся конструкция работала исправно, желательно монтировать несколько таких агрегатов и следить за величиной давления. Устройство состоит из таких узлов:

распределяющего коллекторного оборудования, которое способно обеспечить подачу жидкости в несколько точек для забора;
датчика, который будет запускать или отключать агрегат, реагировать на изменение величины давления в установке;

манометра, который необходим для определения величины давления в установке;
датчика, который выключает агрегат, если уровня жидкости в конструкции недостаточно.

Схематическое подключение элементов

На современном рынке представлено множество моделей автоматических устройств, которые обеспечивают комфортное использование жидкости. Каждый агрегат обладает отличиями во внутреннем механизме, функциях, а также в стоимости.

Типы приспособлений

Блок автоматики для насоса без гидроаккумулятора бывает трех типов:

первого поколения;
второго;
третьего.

К первому виду относятся агрегаты, которые обладают простым механизмом. С их помощью не удастся создать конструкцию, которая работает автоматически.

Агрегат первого поколения

Зачастую такие приборы являются механическими. Датчик, который определяет давление является наиболее полезным элементов во всей конструкции водообеспечения жилой постройки. Внутри аппарата находится капсулка с пружинкой. Она способна замкнуть контакт, если величина давления слишком маленькая. После того, как жидкость перестает подаваться в трубы, мотор начинает подкачивать воды и тем самым, размыкает клеммы. Использовать такой тип необходимо вместе с баком-накопителем. На корпусе агрегата должен быть элемент, который будет показывать величину давления.

Различные модели агрегатов

Гидроаккумулятор представляет из себя резервуар, внутри которого находится жидкость. С его помощью удается смягчить гидравлические удары в установке и избежать частого включения прибора. Внутри бака находится резинка, которая выдавливает жидкость. Чтобы она выполняла свои функции, величина давления должна увеличится.

Когда кран открывается, жидкость дальше поступает по трубам, а резинка наполняется воздухом. Если величина давления снизится, то цепь питания снова замыкается, прибор включается и бак наполняется жидкостью. Зачастую гидроаккумулятор изготовлен из нержавеющего металла. Вся конструкция должна еще быть оснащена дополнительным датчиком, который препятствует работе без жидкости, и поплавком. Поплавок контролирует степень нагрева внутренних компонентов механизма и препятствует их перегреву. Его закрепляют на стенке, он также может быть уже встроен.

Пример пружинного датчика

Вместо него пользователь может подключить электролитическое приспособление. Он размещается внутри скважины и представляет из себя два проводника, которые могут замкнуть цепь, если они будут находится в жидкости. Кроме того, может быть вмонтирован пресс-контроль. Он будет состоять из магнитной шторки, которая должна быть опущена в жидкость и геркона. Если в установке есть теплоноситель, то шторка поднимется и замкнет цепь. Если наоборот, она отключить подачу энергии.

От размера лепестка будет зависеть, как быстро сработает защита. Есть некоторые модели, которые нуждаются в дополнительной настройке. Датчик для определения потока монтируют на наружный агрегат. Из-за наличия особенностей внутреннего механизма, в защите от работы без жидкости, он не нуждается.

Основные элементы установки

Также можно установить блокиратор для работы без жидкости. Он поможет избежать сгорания прибора. Его монтируют вместе с другими компонентами конструкции. Механизм его работы достаточно простой. Он будет размыкать цепь, если внутри установки будет недостаточное количество жидкости. Его можно настроить под конкретную систему. Зачастую такой элемент монтируют на устройства, которые расположены на поверхности.

Аппарат второго поколения

Такой тип приспособлений включает в себя электроагрегат с датчиками, которые помогают обеспечить автономное водообеспечение жилой постройки. Электронный аппарат должен быть установлен на насосное устройство без гидроаккумулятора. Это связано с тем, что его датчик работает постоянно, а, чтобы не возникало гидроудара, в баке должно быть хотя бы пять литров жидкости.

Внутри такого элемента находятся компоненты, которые определяют температуру. Они контролируют, что сам механизм не перегревался. В таком приспособлении все необходимые компоненты расположены в одном корпусе и обладает дисплеем для отображения информации.

Пример аппарата второго поколения

Внутри элемента находится блокиратор работы без жидкости и пресс-контроль. Достоинством таких установок является то, что они не занимают много места и не нужно монтировать гидробак. Управление может быть, как механическим, так и электронным. К сожалению, аппарат часто ломается. Это связано с тем, что он работает на максимальной производительности. Чтобы избежать поломки, необходимо его настроить. Если блок модульный, то его работоспособность будет зависеть от напряжения в сети. Если будут сильные перепады, внутренний механизм может сломаться.

Приборы третьего поколения

Такой тип устройство обладает высокой надежностью, мощностью и стоит дороже. На нем есть приспособление, которое помогает отрегулировать скорость оборотов. Наиболее важной его частью является частотный преобразователь. С его помощью можно снизить нагрузку на мотор, увеличить период эксплуатации и уменьшить потребление энергии.

Схематическое подключение элементов

Во время работы насосного оборудования элемент снижает его мощность. Из-за того, что он стоит дороже, его не все потребители монтируют в установку. В такой конструкции должны быть установлены компоненты, которые защищают от перепадов напряжения. Это поможет избежать сгорания механизма, а также его перезапуск.

Для таких установок лучше монтировать шкаф для управления. Он чем-то напоминает электрический щиток. Он важен для погружных насосов. С его помощью можно осуществлять настройку работы всей конструкции. Это особенно актуально, если прибор находится в скважине.

Преимущества и недостатки элемента

Автоматика для скважинного насоса без гидроаккумулятора обладает следующими плюсами:

благодаря большому разнообразию моделей, каждый пользователь сможет выбрать для себя подходящую;
в комплект автоматики уже входят все необходимые элементы, она полностью готова к монтажу;
способна обеспечить плавную работу всей установки, предотвратить поломку или аварийную ситуацию.

Подключенный агрегат в жилом помещении

Однако, как и каждая техника, приспособление обладает своими минусами:

готовая конструкция будет стоит несколько дороже, чем отдельные ее элементы;
если у человека есть определенные знания, он может подобрать узел так, чтобы он идеально подходил под конкретную установку;
автоматику нельзя устанавливать вместе с вибрационными моделями, она не приспособлена под их величину давления.

Важно! Если вы сомневаетесь, что сможете правильно подобрать элементы, необходимо пригласить мастера на дом. Он осмотрит готовую установку и поможет подобрать необходимое приспособление. Оно будет отвечать всем ее требованиям.

Типы насосных агрегатов

Перед тем, как выбрать автоматику для насоса скважины без гидроаккумулятора, рассмотрим механизм работы насосного оборудования. Это поможет понять, как увеличить эффективность его работы и уменьшить потребление энергии. Погружная модель бывает центробежной и вибрационной.

В них нужно закачивать жидкость перед запуском. Такое оборудование может поднять жидкость с глубины около десяти метров. Если этот параметр больше, то необходимо монтировать другой аппарат. Вибрационная конструкция функционирует за счет деформации резинки. Во время ее колебаний, величина давления выравнивается в установке и жидкость закачивается.

Центробежная модель будет работать за счет вращательных движений лопастей внутри механизма. Они создают определенную величину давления и перемещают жидкость. Такие конструкции пользуются популярностью среди домовладельцев, благодаря своей приемлемой цене и простате монтажа.

Зачастую автоматика обладает пультом, чтобы ею было легче управлять – выставлять необходимую величину давления, скорость оборотов, измерять поток. Также она обладает защитой от проникновения воздушных масс во внутрь. Если поступает сигнал, что в емкости недостаточное количество жидкости, то мотор прибора не будет запущен.

Обратите внимание! Очень часто для удобства управления всей конструкцией монтируют щиток. Пользователю не придется вытаскивать агрегат наружу, чтобы настроить.

Использование погружной модели

Поверхностная модель не используется для поднятия теплоносителя с большой глубины. На них установлена простая автоматика, без дополнительных модулей. Зачастую монтируют в установку гидроёмкость, датчики для определения величины давления. Более дорогостоящие конструкции дополнены элементами, которые определяют температуру и обороты мотора.

Особенности монтажа элемента

Устройство автоматики Джилекс дает возможность насосному агрегату работать автоматически. Блок разрешает запускать агрегат при пониженном давлении во время открытия кранов или выключать его, если нет движения ресурса в трубах при закрытых кранах.

Перед тем, как приступить к монтажным работам, важно знать, как подключить все элементы. Различные блоки могут иметь свои особенности. Такая информация содержится в техпаспорте устройства.

Подключение элемента состоит из следующих шагов:

Для начала, нужно выбрать место, где будет монтироваться автоматика. Его нужно выбрать в промежутке трубы от подачи насосного оборудования до первого крана.
Установить агрегат нужно так, чтобы отверстие входа соответствовало направлению движения жидкости на выходе оснащения. Необходимо, чтобы отверстие для выхода было направлено в сторону потока жидкости в магистрали.
Необходимо обследовать все соединения на герметичность.
Если прибор может выдержать рабочий натиск больше десяти бар, на входе в панель нужно установить редуктор давления.
Схема соединения блока к электропитанию расположена на кожухе монтажной платы. Эту схему следует соблюдать, во время подключения к электросети. Кабель должен быть устойчивым к термическим нагрузкам до 99 градусов.

Осуществление монтажных работ

Оптимальная величина давления для запуска агрегат зачастую полторы атмосферы. Чтобы изменить эту настройку, пользователю на верхней панели нужно покрутить регулировочный винт. Труба с насосным оборудованием должна быть уложена на ровную поверхность. В петлю на корпусе аппарата нужно вдеть веревку. Она необходима для подстраховки от падения. После этого можно прикрепить провода для подачи питания. После того, как проверены все элементы соединения, насосное оборудование можно опустить в жидкость. Отверстие скважины должно быть накрыто колпачком, чтобы в нее не попадал мусор. Провод вначале вставляется в датчик для регуляции величины давления, а потом в шкаф.

Если монтажные работы были проведены без ошибок, можно подать жидкость. Для этого нужно открыть кран и спустить воздух из установки. После этого, можно приступать к регулировке величины давления. Стандартная отметка для нижнего предела составляет полторы атмосферы, а для верхнего – две с половиной или три атмосферы.

К насосному аппарату нужно прикрепить трубу, ширина которой составляет 20-40 мм, а на конце нее должен находится обратный клапан. Он необходим для того, чтобы теплоноситель не возвращался обратно по трубопроводу.

Обратите внимание! Длины трубы должно хватить, чтобы агрегат был погружен в жидкость. Погружать нужно не меньше, чем на один метр. Это поможет избежать попадания воздушных масс в установку.

Неисправности оборудования

Каждый агрегат рано или поздно может сломаться. Во многих колодцах не всегда находится прозрачная жидкость. Соли могут осесть на внутреннем механизме и привести к его поломке. Поэтому прибор нужно периодически очищать от загрязнений. Аппарат может еще сгореть от перепада напряжения, плохого качества теплоносителя, неправильного монтажа основных деталей. Поэтому, если потребитель не знает, как правильно настроить и подключить основные узлы конструкции, лучше обратиться к опытным специалистам. Они обладают необходимыми знаниями и навыками.

Если потребитель заметил, что прибор начал работать с рывками, нужно проверить величину давления в установке, посмотреть нет ли утечки, правильно ли подсоединены все элементы, исправны ли датчики. Все профилактические работы нужно осуществлять в выключенном состоянии. Если будут обнаружены сломанные компоненты, их нужно незамедлительно заменить на новые.

Осуществление ремонта агрегата

Коротко о главном

Насосное оборудование необходимо для обеспечения жидкости жилого строения. Если пользователь хочет, что установка работала в автоматическом режиме, необходимо вмонтировать в нее автоматику. Она поможет избежать работы без жидкости, снижения величины давления, перегрева основных узлов, создания аварийной ситуации. На рынке представлены модели различных поколений. Необходимо пользователю выбрать ту, которая подходит для его насосного оборудования и скважины. Монтаж готового агрегата не сложный, важно придерживаться инструкции.

Как вы считаете, на сколько трудно самостоятельно установить автоматику в систему?

ГЛАВА 6: Гидравлические резервуары | Мощность и движение

Гидравлические резервуары

Гидравлическим системам для передачи энергии требуется воздух или жидкая жидкость. Пневматические системы используют атмосферу — воздух, которым мы дышим — в качестве источника или резервуара для своей жидкости. Компрессор забирает атмосферный воздух под давлением 14,7 фунтов на квадратный дюйм, сжимает его до давления от 90 до 125 фунтов на квадратный дюйм, а затем сохраняет его в ресивере. Ресиверный бак аналогичен аккумулятору гидросистемы. Приемный бак, Рисунок 6-1 , накапливает энергию для будущего использования подобно гидравлическому аккумулятору. Это возможно, потому что воздух является газом и, следовательно, сжимаем. Резервуар-ресивер представляет собой сосуд высокого давления и сконструирован в соответствии со стандартами сосуда высокого давления. В конце рабочего цикла воздух просто возвращается в атмосферу.

Рисунок 6-1. Простая пневматическая силовая установка.

Гидравлические резервуары

Гидравлические системы, с другой стороны, нуждаются в ограниченном количестве жидкой жидкости, которая должна постоянно храниться и повторно использоваться по мере работы контура. Поэтому частью любого гидравлического контура является накопительный резервуар или бак. Этот бак может быть частью каркаса машины или отдельным автономным блоком. В любом случае, проектирование резервуара и его реализация очень важны. Эффективность хорошо спроектированного гидравлического контура может быть значительно снижена из-за плохой конструкции бака. Гидравлический резервуар делает гораздо больше, чем просто место для заливки жидкости. Хорошо спроектированный резервуар также рассеивает тепло, дает время для выпадения загрязнений из жидкости и позволяет пузырькам воздуха выходить на поверхность и рассеиваться. Он может создавать положительное давление на входе насоса и является удобным местом для установки насоса, его двигателя и клапанов.

Некоторые стандартные схемы резервуаров

Рисунок 6-2. Насос и двигатель установлены на верхней части бака. Насос сверху. На Рисунке 6-2 показана эта обычная компоновка резервуара/насоса, используемая многими поставщиками. Плоская верхняя поверхность стандартного резервуара является идеальным местом для установки насоса и двигателя.

Основным недостатком этой конфигурации является то, что насос должен создавать достаточный вакуум для подъема и ускорения жидкости на входе насоса. Для большинства насосов это не является большой проблемой, но ни для одного из них это не самая лучшая ситуация. На срок службы осевого или линейного поршневого насоса может отрицательно повлиять средний или высокий вакуум на его входе при использовании этой компоновки. Трубопровод в этой конфигурации должен быть герметизирован, должен быть как можно короче и иметь мало изгибов или вообще не иметь изгибов.

Насос рядом с баком. На рис. относительно 6-3 показана другая конструкция, подходящая для любого типа насоса. (Многие поставщики предпочитают эту компоновку.) Такое расположение иногда называют затопленным всасыванием, потому что вход насоса всегда заполнен жидкостью.

Рис. 6-3. Насос и двигатель установлены рядом с баком.

Несмотря на то, что на входе насоса есть вакуум, на входе насоса всегда будет жидкость. Насос с впускным отверстием ниже уровня жидкости больше не должен поднимать жидкость, но должен ускорять и перемещать ее. Тем не менее, эта конструкция намного лучше, чем насос сверху, и может продлить срок службы насоса любого типа.

Обратите внимание на запорный клапан на впускной линии. Этот клапан позволяет проводить работы по техническому обслуживанию насоса без опорожнения бака. Некоторые меры предосторожности: установите клапан со свободным потоком (например, шаровой на четверть оборота) и используйте клапан с концевым выключателем для индикации полного открытия. Подключите этот концевой выключатель параллельно пускателю двигателя насоса, чтобы насос не мог запуститься, пока не будет открыт запорный клапан.

Насос под баком. На рис. 6-4 показано наилучшее расположение насоса/бака. Эта конструкция помещает насос ниже резервуара, чтобы использовать статическое давление напора. Как объяснялось в главе 1, на дне любого столба жидкости существует давление (около 0,4 фунта на квадратный дюйм на фут высоты). С резервуаром выше насос не только постоянно имеет жидкость на входе, но эта жидкость также может иметь положительное давление от 2 до 4 фунтов на квадратный дюйм. Рис. 6-4. Бак расположен над насосом и двигателем. (Обратите внимание, что с такой компоновкой может быть сложно работать, если у механика нет достаточного запаса высоты.) Для этой компоновки применяются те же меры предосторожности с отсечным клапаном, что и для конструкции с насосом рядом.

Функции резервуара

Резервуар предназначен для хранения жидкости. Принятое правило определения размера бака: объем бака должен в два-четыре раза превышать подачу насоса в галлонах в минуту . Это только общее правило. Для некоторых контуров может потребоваться больший объем, в то время как для других контуров может быть достаточно меньшего количества жидкости. Насос на 25 галлонов в минуту будет хорошо работать с резервуаром от 50 до 75 галлонов для большинства контуров. Согласно этому общему правилу, возвращенная жидкость теоретически будет находиться в резервуаре две-три минуты, прежде чем она снова начнет циркулировать. Как На рис. 6-5 показано, что перегородка отделяет возвратную линию от впускной линии насоса, заставляя жидкость проходить максимально длинный путь через резервуар, прежде чем вернуться к впускному отверстию насоса. Такая компоновка также хорошо перемешивает жидкость и дает больше времени для сброса загрязнений и деаэрации. Кроме того, жидкость проводит больше времени в контакте с внешними стенками резервуара для отвода тепла.

Рис. 6-5. Стандартные характеристики безнапорного резервуара, предназначенного для установки насоса сверху.

Когда цепь имеет цилиндры с одним действием или цилиндры с большими стержнями, объем жидко несуществующий. В этих случаях бак должен быть больше, чем указано в общем правиле, чтобы уровень жидкости не опускался ниже линии всасывания насоса.

Еще одна ситуация, когда может потребоваться больший бак, — это наличие в контуре аккумуляторов. Аккумуляторам нужна жидкость для заполнения их при запуске и место для сброса этой жидкости при выключении. В резервуаре меньшего размера может не хватать жидкости, чтобы постоянно закрывать впускное отверстие насоса.

Другим случаем увеличения размера резервуара по сравнению с общим правилом является увеличение охлаждающей способности. Все внешние стенки резервуара могут излучать тепло в атмосферу, поэтому чем больше резервуар, тем больше рассеивается тепло. Используйте формулу Рисунок 6-6 , чтобы рассчитать охлаждающую способность бака. Пример проблемы показан далее в этой главе. Некоторые справочники содержат формулы и диаграммы, показывающие охлаждающую способность бака. Их также можно использовать вместе с данным руководством.

Рассеивание тепла является основной причиной того, что дно резервуара находится над полом, и поэтому важно не останавливать свободный поток воздуха вокруг резервуара. Не рекомендуется закрывать блок питания для снижения шума.

Компоненты бака

Крышка сапуна должна включать фильтрующий материал для блокировки загрязняющих веществ при снижении и повышении уровня жидкости во время цикла. Если крышка используется для наполнения, она должна иметь фильтрующую сетку в горлышке, чтобы не допустить попадания крупных частиц. Любую жидкость, поступающую в бак, лучше всего предварительно отфильтровать. . . либо с помощью блока переноса фильтрующей тележки, либо с помощью блока заполнения фильтра (как показано в Глава 2, рис. 2-2 .)

Снимите сливную пробку, чтобы опорожнить бак, когда необходимо заменить жидкость. В то же время необходимо снять крышки для очистки, чтобы обеспечить доступ для очистки от всех остатков, ржавчины и отслаивающейся краски, которые могли скопиться в баке (и не вытекают вместе с жидкостью). Если этого не сделать, новая жидкость сразу загрязнится, что сведет на нет цель замены жидкости. В конструкции, показанной на рис. 6-5, прочистные крышки и внутренняя перегородка собраны вместе с несколькими скобами для удержания перегородки в вертикальном положении. Резиновые прокладки герметизируют крышки для очистки, чтобы предотвратить утечки.

Если система сильно загрязнена, целесообразно промыть все трубы и приводы при замене жидкости в баке. Это можно удовлетворительно сделать, отсоединив возвратную линию и поместив ее конец в барабан, а затем запустив машину. Не переполняйте барабан во время этой операции, иначе он может разорваться и пролить жидкость.

Смотровые стекла облегчают визуальный контроль уровня жидкости. Калиброванные визирные указатели обеспечивают еще большую точность. Если смотровое стекло или манометр плохо видны или повреждены, найдите другой способ проверки уровня жидкости.

Многие смотровые указатели включают датчик температуры жидкости. Резервуары, которые кажутся горячими на ощупь, могут фактически находиться в пределах рабочего диапазона. Датчик температуры дает более точную информацию. В более старых системах, где датчик температуры мог перестать работать, лучше всего проверять температуру жидкости каким-либо другим методом.

Соединения насоса

Впускной трубопровод к насосу должен находиться на том же конце резервуара, что и возвратный трубопровод, с перегородкой между ними, заставляющей возвратную жидкость перемещаться к противоположному концу резервуара и обратно. Входное отверстие должно быть ниже уровня жидкости и может включать сетчатый фильтр. Если впускная линия представляет собой просто прямой отрезок трубы, установленный вертикально, лучше всего обрезать открытый конец линии под углом 45°, чтобы его нельзя было упирать в дно резервуара, что может блокировать поток. Снаружи бака эта линия должна вести как можно ближе к насосу, без лишних изгибов и соединений. Никогда не используйте трубное соединение на входной линии; соединения практически невозможно герметизировать от утечек воздуха. Даже незначительная утечка во впускном трубопроводе может вызвать кавитацию насоса и все связанные с ним проблемы.

Возвратная линия должна располагаться на том же конце бака, что и впускная линия, и на противоположной стороне перегородки (как показано на Рис. 6-5 ). Возвратная линия должна заканчиваться ниже уровня жидкости, чтобы уменьшить турбулентность и аэрацию. Открытый конец возвратной линии также должен быть обрезан под углом 45°, чтобы исключить возможность остановки потока, если его протолкнут на дно. Другой хорошей практикой является направление отверстия к боковой стенке, чтобы получить максимально возможный контакт с поверхностью теплопередачи.

Если гидравлический резервуар является частью основания или корпуса машины, может оказаться невозможным реализовать некоторые функции, описанные в этой главе. Однако помните о различных упомянутых функциях, чтобы попытаться устранить текущие проблемы.

Резервуары без давления и под давлением

Резервуары редко находятся под давлением, поскольку в большинстве случаев эта функция не требуется. Одной из причин использования резервуара под давлением является обеспечение положительного входного давления, необходимого для некоторых насосов, обычно линейных поршневых. Другая причина заключается в том, чтобы нагнетать жидкость в цилиндр через недостаточно большой клапан предварительной заливки. Обе эти причины могут потребовать давления от 5 до 25 фунтов на квадратный дюйм и не могут использовать обычную прямоугольную конструкцию резервуара.

Рисунок 6-6. Формула для оценки того, сколько тепла может рассеять бак заданного размера.

Еще одна причина повышения давления в баке — защита от загрязнений. Если в резервуаре всегда положительное давление, атмосферный воздух с его загрязнениями не может попасть внутрь. Давление для этого применения очень низкое — от 0,1 до 1,0 фунта на кв. дюйм — и может быть приемлемым даже для резервуара прямоугольной конструкции.

Резервуар под давлением будет построен так же, как и любой сосуд под давлением, но с перегородками и другими особенностями, показанными в Рисунок 6-5 . Обратите внимание, однако, что резервуар, изображенный на рис. 6-5 , не находится под давлением. Символ резервуара этого типа показан слева. Этот символ также указывает, как отображаются линии, заканчивающиеся выше и ниже уровня жидкости. Если дренажная линия выходит из зоны, в которой часть времени может происходить всасывание, возможно, не лучше заканчивать ее ниже уровня жидкости. Если линия этого типа оканчивается ниже уровня жидкости, она может всасывать масло в устройство и, возможно, вызывать замедление работы. Сливная линия от слива картера поршневого насоса с компенсацией давления и воздухоотводного клапана всегда должны заканчиваться ниже уровня жидкости. Это предотвращает всасывание воздуха и возникновение проблем.

Тепло в гидравлических системах

Все тепло в гидравлическом контуре происходит из-за потери энергии. Любая лошадиная сила, вложенная в цепь, которая не выполняет полезной работы, тратит энергию впустую.

Любая схема имеет неэффективность, которая может составлять до 15% входной мощности. Это байпасная жидкость в насосах, клапанах или других компонентах и падение давления в этих компонентах и напорных линиях. Эти потери могут быть уменьшены, но никогда полностью не устранены в типичном гидравлическом контуре. Некоторые способы уменьшить потери из-за неэффективности — это правильно подобрать размеры трубопроводов и клапанов, поддерживать рабочее давление на уровне или лишь немного выше, чем требуется для всех операций, и никогда не допускать сброса жидкости в резервуар. Регуляторы потока также выделяют тепло, потому что они ограничивают поток. Редукционные клапаны, уравновешивающие клапаны и клапаны последовательности также расходуют энергию. .. особенно если они настроены неправильно. Последовательность давления или уравновешивающий клапан будут выполнять свою работу даже при слишком высокой настройке, но будут тратить больше энергии при излишне высокой настройке.

Каждая потерянная мощность генерирует 2545 БТЕ/час тепла. Для сравнения: 10 л.с. могут обогреть дом с тремя спальнями при температуре наружного воздуха 30°F. Таким образом, очевидно, что это большое количество тепла сделает с температурой 20-галлонного бака гидравлической жидкости.

В гидравлическом контуре необходимо рассчитать потерянную мощность для определения тепловыделения. В высокоэффективном контуре этот показатель может быть достаточно низким, чтобы использовать охлаждающую способность резервуара для поддержания максимальной рабочей температуры ниже 130°F. Если тепловыделение немного выше, чем может выдержать стандартный бак, возможно, лучше увеличить размер бака, а не добавлять теплообменник. Резервуар увеличенного размера дешевле теплообменника; и позволяет избежать затрат на установку водопроводных линий.

Выработку тепла легко рассчитать, вычислив потребляемую мощность и вычтя ее выходную мощность. Когда манометр на выходе из насоса с фиксированным объемом показывает 150 фунтов на квадратный дюйм, а манометр на рабочем цилиндре показывает 125 фунтов на квадратный дюйм, разница в давлении между поступающей и вырабатываемой энергией составляет 25 фунтов на квадратный дюйм. Чтобы вычислить потерю мощности, умножьте (0,000583)(гал/мин)(psi). Для этого примера предположим насос на 40 галлонов в минуту. Тогда потерянная мощность = (0,000583)(40)(25) = 0,58. Чтобы определить фактическую потерю тепла, эту цифру необходимо разделить на процент цикла, в котором она происходит. Если эта цифра соответствует выдвижению цилиндра, а время выдвижения составляло четыре секунды при общем цикле в 12 секунд, то цифра 1/3 от .58 л.с. или .19л.с. как отходы. Выполните эту операцию для каждого привода в обоих направлениях движения, чтобы определить общую потерянную мощность. После того, как все потери привода будут рассчитаны, сложите их вместе, чтобы определить общую потерянную мощность. (Обратите внимание, что когда эта общая мощность меньше, чем ответ из формулы Рисунок 6-6 , теплообменник не требуется.)

Только что приведенный пример будет простой схемой без каких-либо регуляторов потока или других дополнительных ограничений. При управлении потоком в контуре падение давления будет намного выше, а потери энергии резко возрастут. Большинство контуров, использующих насос с компенсацией давления, будут иметь регуляторы расхода, поэтому насос будет работать с настройками компенсатора, а привод будет работать при любом требуемом давлении. Контур без регуляторов расхода или других ограничительных устройств обычно имеет низкие потери энергии. Система этого типа может обойтись без теплообменника, если температура окружающей среды остается ниже 110°F.

Охлаждающая способность бака

Используйте формулу в Рисунок 6-6 , чтобы оценить, сколько тепла может рассеять данный бак. Эта формула предполагает, что резервуар открыт со всех сторон и вокруг него свободно движется воздух. (Помните, что трубы, цилиндры и клапаны также имеют площади поверхности, которые могут рассеивать тепло, но эти площади обычно не учитываются при расчете холодопроизводительности.) Для бака на 100 галлонов и температуры 30°F. разница температур, это составляет около 1,4 л.с. Контур с одним цилиндром, потребляющий всего 0,7 л.с., не требует теплообменника при температуре 100 ° F. день при поддержании максимальной температуры жидкости 130°F.

Нагревательные и охлаждающие устройства

Нагреватели резервуаров: Большинство промышленных гидравлических агрегатов работают в теплой атмосфере внутри помещений, поэтому низкая температура не является проблемой. Для цепей, в которых наблюдаются температуры ниже 65° до 70°F, рекомендуется какой-либо нагреватель жидкости. Наиболее распространенным нагревателем бака является электрический погружной тип. Эти блоки состоят из резистивного провода в стальном корпусе с возможностью монтажа. Они часто имеют встроенный термостатический контроль. Нагревательный элемент на большинстве устройств контактирует с жидкостью напрямую, как в системе водяного отопления. Некоторые погружные нагреватели в герметичном корпусе нагревают воздух внутри корпуса. Затем воздух передает тепло жидкости. Такое расположение нагревателя в трубе позволяет заменять нагревательный элемент без опорожнения резервуара.

Рис. 6-7. Типовой электрический нагреватель в баке. На рис. 6-7 показан электрический погружной нагреватель и его символ ISO для схематических чертежей. (Этот символ может быть заменен каким-либо графическим изображением нагревателя на многих схемах.)

Электрические нагреватели не должны иметь концентрированного тепла, как те, которые используются для нагрева воды. Вязкость масла при низкой температуре достаточно густая, чтобы тормозить движение. Это может привести к перегреву жидкости рядом с нагревательными стержнями и возможному выходу из строя. Обычно рекомендуется, чтобы плотность нагревательных стержней не превышала 8–10 Вт на квадратный дюйм. Этот предел может потребовать нескольких нагревательных стержней для удовлетворения потребности в тепле некоторых систем.

Еще один способ обогрева резервуара электрическим током — использование мата с нагревательными элементами, подобными элементам электрического одеяла. Этот коврик прикрепляется к внешней стороне дна резервуара и добавляет тепла в условиях низких температур. Нагреватель этого типа не требует отверстий в баке для вставки. Он также равномерно нагревает жидкость даже в периоды низкой циркуляции жидкости или ее отсутствия.

Тепло может подаваться через теплообменник с использованием горячей воды или пара вместо охлаждающей воды. Теплообменник становится регулятором температуры, когда он также использует охлаждающую воду для отвода тепла в другое время. На рис. 6-10 изображен символ теплообменника этого типа. ( Глава 7 показывает альтернативный способ добавления тепла при фильтрации системной жидкости.) Контроллеры температуры не являются обычным вариантом в большинстве климатических условий, поскольку большинство промышленных приложений работают в контролируемых условиях.

Рис. 6-8. Формула для оценки мощности нагревателя для повышения температуры жидкости до минимальной.

Формула для оценки количества киловатт, необходимого для нагрева резервуара определенного размера от ожидаемой минимальной температуры окружающей среды до номинальной рабочей температуры от 50° до 70°F. показано в Рисунок 6-8 . Используйте его для определения размера нагревателя, когда резервуар подвергается воздействию низких температур.
Теплообменники
Охлаждение гидравлических систем требуется чаще, чем их нагрев из-за потери энергии из-за неэффективности и/или плохой конструкции контура. Хорошо спроектированный контур устраняет большую часть тепловыделения и может не нуждаться в теплообменнике. Используйте тот же метод, чтобы оценить, сколько тепла генерирует система, как и в предыдущем примере с охлаждением резервуара.
При подсчете потраченной впустую мощности подумайте, есть ли способ уменьшить или устранить ее, чтобы не платить дважды. Производство неиспользованного тепла стоит денег, и дорого избавиться от него после того, как оно поступит в систему. Теплообменники дорогие, вода через них не бесплатная, и обслуживание этой системы охлаждения может обойтись дорого.
Такие элементы, как регуляторы расхода, клапаны последовательности, редукционные клапаны и малогабаритные направляющие регулирующие клапаны, могут нагревать любой контур. Эти предметы абсолютно необходимы? Можно ли заменить их другим клапаном или деталью, которая делает то же самое с меньшим перепадом давления? В любое время, когда на эти вопросы можно ответить утвердительно, схема не готова к сборке.
Теплообменники с воздушным охлаждением
После подсчета потерянной мощности просмотрите каталог производителей теплообменников, чтобы выбрать устройство, которое будет рассеивать такое количество энергии. Большинство каталогов содержат диаграммы для теплообменников данного размера, которые показывают количество лошадиных сил и/или БТЕ, которые они могут удалить при различных расходах, температурах масла и температурах окружающего воздуха.
Рис. 6-9. Типовой маслоохладитель радиатора и вентилятора. На рис. 6-9 показан типичный теплообменник с воздушным охлаждением, который в некоторых случаях может использоваться вместо блока с водяным охлаждением. Теплообменники с воздушным охлаждением не так эффективны, как теплообменники с водяным охлаждением, но они требуют только внешнего электрического подключения. Они хорошо работают в прохладной атмосфере или когда количество отводимого тепла невелико. Обратите внимание, что переносимые по воздуху загрязняющие вещества, такие как тяжелая пыль или пары воды и охлаждающей жидкости, могут быстро снизить низкую эффективность теплообменников с воздушным охлаждением практически до нуля. Некоторые производители предлагают комплект фильтров для удаления переносимых по воздуху загрязнений до того, как они забьют ребра и трубки радиатора теплообменника.
В контурах с насосами с компенсацией давления часто используется небольшой теплообменник с воздушным охлаждением для охлаждения стока картера. В системе этого типа большая часть тепла выделяется из-за внутренних утечек и управляющего масла, которое течет в бак через дренаж корпуса насоса. Теплообменник одного типа, называемый охладителем муфты, представляет собой ребристую трубу, сформированную в виде круга и обернутую вокруг вентилятора, который приводится в действие двигателем, вращающим насос. В аналогичном устройстве используется небольшой плоский радиатор, прикрепленный к впускному концу электродвигателя с вентиляторным охлаждением, который приводит в действие насос. Оба устройства представляют собой устройства с малым расходом и низким противодавлением и рассеивают лишь небольшое количество тепла.
В некоторых системах используется теплообменник с водяным охлаждением летом и с воздушным охлаждением зимой. Такая компоновка исключает подогрев растений в летнюю погоду и экономит расходы на отопление зимой.
Теплообменники с водяным охлаждением
Две популярные конструкции теплообменников с водяным охлаждением. Как и прежде, каталоги производителей помогут подобрать агрегат для рассеивания количества теряемой впустую тепловой энергии. Для теплообменников с водяным охлаждением в каталогах запрашивается информация о том, сколько и какой температуры воды имеется в наличии, сколько лошадиных сил или БТЕ энергии должно быть рассеяно, каков расход жидкости в галлонах в минуту и сколько раз вода проходит через теплообменник. пройти через тело. Чем больше проходов — обычно до четырех максимум — тем больше тепловыделение на галлон расхода воды. Диаграммы, в которых используется эта информация, упрощают выбор теплообменника правильного размера.
Рисунок 6-10. Две популярные конструкции теплообменников с водяным охлаждением.
Рисунок 6-10 показывает два типа теплообменников с водяными охлаждением, обычно используемых для гидровых систем. Кожухотрубная конструкция является наиболее распространенной в настоящее время, но на смену приходят пластинчато-рамные или паяные пластины, поскольку они намного меньше и проще в обслуживании. Важно использовать чистую воду в устройствах любого типа, чтобы предотвратить образование изолирующих отложений или коррозию трубок до тех пор, пока вода из них не попадет в масло. Очищенная вода из градирни работает лучше всего.
Рисунок 6-11. Водяной клапан с регулируемой температурой.
Теплообменник любого типа должен иметь термостатическое управление для включения воды или вентилятора только тогда, когда температура жидкости поднимается выше нормального рабочего диапазона. Без термостатического контроля жидкость может быть слишком холодной и густой, что приводит к трате энергии на работу теплообменника. На рис. 6-11 показан один тип клапана управления подачей воды, не требующий электрического подключения. Термочувствительная жидкость в термометрическом зонде в баке расширяется и открывает водяной клапан при достижении заданной температуры. Температура полностью регулируется для удовлетворения любых требований, и он работает со всеми типами жидкости. Другим вариантом является датчик температуры с электрическим приводом, который управляет электромагнитным водяным клапаном. Для этой установки требуется электрическое подключение, но она способна поддерживать диапазон температуры жидкости при любых желаемых настройках.
Обзор гидроаккумулятора жидкости Применение и уравнения
Гидроаккумулятор жидкости – общее применение
. Гидравлические и пневматические знания
Гидроаккумулятор жидкости 7 сжимаемая гидравлическая жидкость находится под давлением внешнего источника. Внешним источником может быть пружина, поднятый груз или сжатый газ. Аккумулятор позволяет гидравлической системе справляться с экстремальными нагрузками с помощью менее мощного насоса, быстрее реагировать на временную потребность и сглаживать пульсации. Это тип накопителя энергии.
Аккумуляторы сжатого газа, также называемые гидропневматическими аккумуляторами, являются наиболее распространенным типом.
Подобно электрической аккумуляторной батарее, гидроаккумулятор накапливает потенциальную энергию, в данном случае жидкость под давлением, для будущего преобразования в полезную работу. Эта работа может включать работу с цилиндрами и гидравлическими двигателями, поддержание необходимого давления в системе в случае отказа насоса или электропитания, а также компенсацию потери давления из-за утечки. Аккумуляторы могут использоваться в качестве распределителей жидкости и барьеров для жидкости и могут обеспечивать амортизирующее (амортизирующее) действие.
В военной технике гидроаккумуляторы используются, главным образом, в подъемном оборудовании для обеспечения положительного зажимного действия на тяжелые грузы, когда поток насосов перенаправляется на подъемные или другие операции. Аккумулятор действует как защитное устройство, предотвращающее падение груза в случае отказа двигателя или насоса или утечки жидкости. В лифтах и другом оборудовании аккумуляторы поглощают удары, возникающие в результате запуска, остановки или реверсирования груза.
Аккумулятор сжатого газа
Аккумулятор сжатого газа состоит из цилиндра с двумя камерами, разделенными эластичной диафрагмой, полностью закрытой камерой или плавающим поршнем. Одна камера содержит гидравлическую жидкость и соединена с гидравлической линией. Другая камера содержит инертный газ под давлением (обычно азот), который создает сжимающую силу на гидравлическую жидкость. Используется инертный газ, поскольку кислород и масло могут образовывать взрывоопасную смесь при соединении под высоким давлением. При изменении объема сжатого газа давление газа (и давление на жидкость) изменяется обратно пропорционально. Существующие конструкции гидроаккумуляторов большие и тяжелые из-за необходимости в двух резервуарах для хранения и не имеют высокой плотности энергии, необходимой для многих приложений.
Можно увеличить объем газа в аккумуляторе, подсоединив газовый баллон к газовой стороне аккумулятора. В основном это делается потому, что газовый баллон обычно дешевле в производстве, чем аккумулятор.
Аккумулятор сжатого газа был изобретен Жаном Мерсье для использования в гребных винтах с изменяемым шагом.
Открытый аккумулятор сжатого газа
Гидравлические системы накопления энергии накапливают энергию за счет сжатия воздуха, подобно аккумулятору, накапливающему энергию в электрической цепи. Необходимость в двух резервуарах для хранения и двух аккумуляторах может быть устранена, и вся гидравлическая система накопления энергии представляет собой разомкнутый контур. Требования к хранению меньше, потому что воздух без давления не хранится. Гидравлический аккумулятор с открытым контуром работает, всасывая воздух из атмосферы и выбрасывая его в атмосферу. Отдельный гидравлический насос поддерживает баланс давления воздуха за счет увеличения количества гидравлической жидкости в системе. Это приводит к постоянному давлению воздуха и до 24-кратной плотности энергии стандартного гидроаккумулятора.
Эта гидравлическая система накопления энергии используется для хранения энергии ветряных турбин, систем рекуперативного торможения для гибридных автомобилей, которые могут частично питать автомобиль, и для хранения энергии для силовой строительной техники.
Аккумулятор пружинного типа
Аккумулятор пружинного типа аналогичен описанному выше газонаполненному аккумулятору, за исключением того, что для создания сжимающей силы используется тяжелая пружина (или пружины).