Menu Close

Гидравлическая стрелка принцип работы: Гидравлическая стрелка: устройство и принцип работы

Гидравлическая стрелка: устройство и принцип работы

Гидравлические разделители
Функция гидравлических сепараторов, заключается в том, чтобы разделить (т.е. сделать независимыми) различные контуры системы, что позволяет предотвратить возникновение интерференций и взаимных помех.
Чтобы определить преимущества использования и рабочие характеристики гидравлических разделителей, мы :
1. Проанализируем, как взаимодействуют между собой контуры в традиционных системах.
2. Определим критерии для появления интерференций
3. Проанализируем нарушения работы, вызванные интерференциями.
4. И рассмотрим, как гидравлические сепараторы предотвращают возникновение интерференции между контурами.

Интерференции между контурами

Для определения природы интерференций проанализируем нижеприведенную систему и рассмотрим, что происходит при поочередном включении насосов системы. Обратим внимание на изменение перепада давления между коллектором подачи и коллектором обратки (ΔP) без учета абсолютного давления в системе.
Когда все насосы выключены


Если не учитывать явление естественной циркуляции, то в этом положении жидкость в системе остается неподвижной, а ΔP равна нулю.

С целью разделения и оптимизации потоков теплоносителя в системах с несколькими отопительными контурами или котлами используется гидравлическая стрелка. Она позволяет избежать их противодействия друг другу, а также регулировать работу конкретного элемента без необходимости отключения или перенастройки всей системы. Рассмотрим, как устроен гидравлический разделитель, а также каким образом осуществляется его работа.

Включение насоса №1

Приводит в движение жидкость своего контура и заставляет увеличиваться ΔP между коллекторами.
Данное увеличение равно напору Δp1, которое насос №1 создает для прохода жидкости от коллектора обратки к коллектору подачи: иными словами, через контур котла. Тот же ΔP сохраняется, по логике, также на соединениях контуров 2 и 3 при выключенных на них циркуляционных насосах.

Причем в коллекторе обратки давление выше, чем в коллекторе подачи, что может привести к появлению паразитной циркуляции в контурах 2 и 3, причем в направлении, противоположном предусмотренному.
Включение насоса №2
Чтобы привести в движение жидкость своего контура, насос №2 должен сначала преодолеть противоположное Δp1, нагнетаемое насосом №1. Более того включение насоса №2 приведет к последующему увеличению ΔP между коллекторами подачи и обратки, поскольку увеличится расход теплоносителя через контур котла, и поэтому потребуется приложить больший напор для продвижения жидкости через контур.
Включение насоса №3
Чтобы запустить циркуляцию в своем контуре насос №3 должен преодолеть сопротивление противоположного Δp2, нагнетаемого насосами №1 и №2. Требуемое усилие может быть настолько большим, что насос будет не в состоянии обеспечить необходимый расход теплоносителя через свой контур. Кроме того включение насоса 3 приводит, к последующему увеличению Δp3 по причинам, указанным
выше.

Появление интерференций и пороговые значения ΔР

На рассмотренном примере видно, что поэтапное включение насосов увеличивает ΔP между коллек-
торами подачи и обратки, что приводит к появлению взаимных помех (т.е. интерференции) между на-
сосами разных контуров. Невозможно точно установить значения, ниже которых можно считать ΔP приемлемым: то есть значения ΔP, ниже которых интерференция между контурами не вызывает очевидных сбоев в работе системы. Эти значения зависят от большого количества переменных величин. Однако, в большинстве случаев допустимым ΔP принимают значения 0,4÷0,5 м вод.ст. Более высокие значения (а не редко можно

обнаружить системы с ΔP 1,5÷2,0 м вод.ст.) могут приводить к серьезным проблемам в работе системы.

Проблемы, связанные со слишком высокими значениями ΔP

Основные проблемы можно классифицировать следующим образом:
1. Насосам не удается обеспечить требуемый расход
Это серьезная дисфункция, которая чаще всего возникает в системах, в которых установлены как большие, так и слабые насосы. В таких системах, небольшим насосам не удается «справиться» потому, что им необходимо затрачивать слишком много энергии для того, чтобы преодолеть противодавление более мощных насосов. Увеличенное сопротивление системы приводит к падению расхода, и как следствие, недостаточному снабжению контура теплоносителем.

2. Насосы часто ломаются
Это проблема обусловлена тем, что интерференция между контурами вынуждает насосы работать вне их рабочего поля, что является причиной их частого выхода из строя.
3. Горячие отопительные приборы даже при выключенном насосе
Как рассматривалось выше, данная проблема вызвана паразитной циркуляцией в контуре с выключенным насосом, создаванной включенными насосами других контуров. Необходимо заметить, что подобные явления могут возникать также при естественной циркуляции или при циркуляции в перепусках при закрытых регулирующих клапанах. Это явление легко определить по характерным признакам: у радиаторов появляются неодинаково
горячие участки поверхности, а их патрубки на обратке горячее, чем патрубки на подаче.

Вышеперечисленные отклонения и проблемы позволяют нам утверждать, что системы с высоким ΔP
между коллекторами подачи и обратки (что почти всегда наблюдается в средних и больших системах)
не могут работать с соблюдением расчетных (проектных) характеристик.

Гидравлические сепараторы

Гидравлический сепаратор создает зону с низким гидравлическим сопротивлением, которая позволяет сделать гидравлически независимыми первичный и вторичный контуры; поток в одном контуре не образует поток в другом, если гидравлическое сопротивление сепаратора является незначительным. В этом случае, расход, который проходит через соответствующие контуры, зависит исключительно от характеристик насосов и их контуров, предотвращая взаимное влияние насосов разных контуров. Поэтому, при использовании гидравлического разделителя, насосы выдают необходимые характеристики, теплоноситель будет циркулировать, только когда включен соответствующий насос, производительность насоса будет удовлетворять требования контура по расходу теплоносителя на данный момент времени.

Когда насосы вторичного контура выключаются, нет циркуляции в соответствующих контурах, то весь расход, нагнетаемый насосом первичного контура, перепускается через сепаратор. Используя гидравлический разделитель, можно иметь первичный котловой контур с постоянным расходом и вторичный контур потребителей с изменяющимися расходами.

Определение типоразмера: Метод максимального расхода

Гидравлический разделитель рассчитывается исходя из значения максимального рекомендованного расхода в точке установки разделителя. Иными словами значение расхода для разделителя должно быть больше или равно большему из суммы расходов первичного контура (Gперв.) и суммы расходов вторичного контура (Gвторичн.)


В гидравлических сепараторах могут возникать значительное смешение.
В некоторых системах «горячий» теплоноситель, исходящий от котла, остывает от обратки контура потребителей и контуры потребителей получают «охлажденную» подачу. В этом случае, отопительные приборы подбираются с учетом такого охлаждения, а не на основе рабочей температуры подачи котла. В других случаях «холодная» обратка потребителей подогревается «горячей» подачей котла, и в котел поступает «подогретая» обратка. Такие ситемы используются для предотвращения явлений конденсации в самих котлах и в патрубках отводных газов, что особенно

полезно для котлов на биомассе.
Далее проанализируем изменения температуры на патрубках гидравлического разделителя в зависи-
мости от изменения расходов между первичным и вторичным контурами :

1.Расход первичного контура равен расходу вторичного контура
Это типичная ситуация в небольших системах, учитывая, что в них насосы (или насос) первичного контура обычно подбираются с расходами равными расходам вторичного контура. В этом случае можно считать, что температуры первичного и вторичного контуров оказываются в таком соотношении:

T1 = T3
T2 = T4
Поэтому, это тот случай, при котором сепаратор не изменяет температуры ни подачи ни обратки. Как следствие, можно подобрать отопительные приборы на основе максимальной рабочей температуры, поступающей из теплогенератора.

2.Расход первичного контура меньше расхода вторичного контура
Эта ситуация встречается в системах с одним или несколькими настенными котлами,когда их внутренние насосы слишком слабы, чтобы доставлять отопительных приборам требуемую тепловую мощность. Такую же ситуацию, можно обнаружить в системах с удаленными котельными, когда нужно поддерживать низким расход первичного контура для того, чтобы сэкономить на эксплуатации системы в целом и насосов в частности.
В рассматриваемом случае температуры первичного и вторично-
го контуров соотносятся следующим образом:

T1 > T3
T2 = T4

Поэтому температура на подаче вторичного контура (к потребителям) оказывается ниже температу-
ры на подаче первичного контура (от котла). Для расчета максимальной температуры теплоносителя,

направляемой к потребителям (T3), необходимо чтобы были известны значения следующих величин:
• T1 – температура подачи первичного контура [°C]
• Q – тепловая мощность системы [Ккал/ч]
• Gперв. – расход первичного контура [м3/ч]
• Gвтор. – расход вторичного контура [м3/ч]
Далее можно продолжать следующим образом:
1. Сначала рассчитываются перепады температуры первичного и вторичного контуров:
ΔTперв. = Q / Gперв. (1a),
ΔTвтор. = Q / Gвтор. (1b)
2. На основании перепада температуры первичного контура определяется температура обратки первичного контура:
T2 = T1 – ΔTперв. (2)
3. Учитывая, что в рассматриваемом случае, температура обратки первичного контура равна температуре обратки вторичного контура, можно рассчитать требуемую температуру, по выражению:
T3 = T4 + ΔTвтор. = T2 +ΔTвтор. (3)
Это и есть максимальная рабочая температура, на основе которой подбираются отопительные приборы системы.

3. Расход первичного контура больше расхода вторичного контура

Ситуации, когда расход первичного контура превышает расход вторичного контура, чаще всего встречаются в системах на
низкой температуре. Повышая температуру обратки в котел, мы избегаем проблем, связанных с выпадением конденсата из дымо-
вых газов. В рассматриваемом случае температуры первичного и вторичного контуров соотносятся следующим образом:
T1 = T3
T2 > T4
Поэтому температура обратки первичного контура (температура обратки в котел) оказывается выше температуры обратки вторичного контура.
Для расчета максимальной температуры теплоносителя на обратке в котел (T2), необходимо знать

значения следующих величин:
• T1 – температура подачи первичного контура [°C]
• Gперв. – расход первичного контура м3/ч]
• Q – тепловая мощность системы [Ккал/ч]
Далее рассчитаем:
1. Сначала перепад температуры первичного контура: ΔTперв. = Q / Gперв. (4)
2. На основании данного значения определяется температура обратки самого первичного контура:
T2 = T1 – ΔTперв. (5)
Если нужно определить расход первичного контура, (иными словами расход котлового насоса) необ-
ходимый для обеспечения температуры обратки не ниже порогового значения (T2 ), предотвращающего выпадение конденсата, нужно определить следующие величины:
• T1 – температуру подачи первичного контура [°C]
• T2 – температуру обратки первичного контура [°C]
• Q – тепловую мощность системы [Ккал/ч]
Далее определяем:
1. Перепад температур первичного контура: ΔTперв. = T1 – T2 (6)
2. На основании этого значения, определяется требуемый расход котлового насоса:
Gперв. = Q / ΔTперв


Дано:
B. Характеристики контура радиаторов:
T1 = 80°C (температура подачи котлов). QB = 6.000 Ккал/ч (тепловая мощность)
Характеристики единичного настенного котла: GB = 600 л/ч (расход насоса)
Qк = 27.000 Ккал/ч C. Характеристики контура приточной вентиляции:
Gк = 1.600 л/ч (максимальный расход насоса) QC = 22.000 Ккал/ч (тепловая мощность)
A. Характеристики контура водоподогревателя: GC = 4.400 л/ч (расход насоса)
QA = 22.000 Ккал/ч (тепловая мощность) D. Характеристики контура фенкойлов:
GA = 2.200 л/ч (расход насоса ) QD = 27.000 Ккал/ч (тепловая мощность)
GD = 5.400 л/ч (расход насоса)

Решение:
Для начала рассчитывается общая тепловая мощность потребителей, расход первичного контура и расход
вторичного контура. Далее ведет расчеты согласно раздела ‘‘расход первичного контура ниже расхода во вторич-
ном контуре’’.
1. Общая тепловая мощность потребителей:
Q = QA + QB + Qк+ QD = 77.000 Ккал/ч
2. Расход первичного контура.
Предположим, что соединительный контур между настенными котлами и сепаратором выполнен с низким
гидравлическим сопротивлением. Следовательно, расход первичного контура можно принять за максимальный,
обеспечиваемый внутренними насосами настенных котлов:
Gперв. = 3 x 1.600 = 4.800 л/ч
3. Расход вторичного контура.
Он определяется как сумма расходов насосов потребителей
Gвтор.= GA + GB + Gк + GD = 12.600 л/ч
Важно: на основании этого расхода (поскольку он выше расхода первичного контура) подбирается
гидравлический сепаратор с необходимой пропускной способностью.
4. Перепады температуры первичного и вторичного контуров рассчитываются по формулам (1a) и (1b):
ΔTперв. = Q/Gперв. = 77.000/4.800 = 16°C
ΔTвтор. = Q/Gвтор. = 77.000/12.600 = 6°C
5. Температура обратки первичного контура определяется по формуле (2):
T2 = T1 – ΔTперв. = 80 – 16 = 64°C
6. Температура подачи вторичного контура пределяется по формуле (3):
T3 = T4 + ΔTвтор. = T2 + ΔTвтор.
T3 = 64 + 6 = 70°C

Это и есть та максимальная рабочая температура, на основании которой необходимо подбирать змеевик водоподогревателя, радиаторы, фэнкойлы и теплообменник приточной установки.

Многофункцианальный гидравлический сепаратор серии 549…
Многофункциональный гидравлический сепаратор, помимо того, что разделяет гидравлические контуры, включает в себя и другие функциональные компоненты, каждый из которых помогает решать проблемы типичные для контуров систем отопления и кондиционирования.
Устройство разработано для выполнения функций:
• Гидравлического разделения
Для того,чтобы сделать независимыми первичные и вторичные гидравлические контуры.
• Деаэрации
Использует комбинированное действие нескольких физических процессов: расширение сечения снижает скорость потока, сетка из технополимера создает вихревые потоки, которые благоприятствуют высвобождению микропузырьков. Пузырьки, сливаясь между собой, увеличиваются в объёме, поднимается в верхнюю часть и удаляются поплавковым автоматическим воздухоотводчиком.
• Дешламации
Дешламатор отсорбирует и собирает частицы шлама, присутствующие в контурах, благодаря их столкновению с поверхностью внутреннего элемента.
• Удалению магнитных частиц
Специальная запатентованная магнитная система притягивает железомагнитный шлам содержащийся в воде: железомагнитные частицы удерживаются в зоне сбора, во избежание их возможного возвращения в циркуляцию.

Устройство гидравлической стрелки

Гидравлическая стрелка для систем отопления представляет собой полую трубу, с двух сторон которой имеются патрубки для подключения контуров. Она может изготавливаться из следующих материалов:

  • металл – стальной или медный гидравлический разделитель котла используется в промышленных и домашних системах отопления, характеризующихся высокими (свыше 70°С) температурами и давлением теплоносителя;
  • пластик – вы можете купить в Москве гидравлическую стрелку для применения в системах мощностью 13-35 кВт, температура теплоносителей в которых не превышает 70°С.

Гидравлический разделитель для отопления устроен достаточно просто. Ее основу составляет металлическая или пластиковая труба, имеющая по обеим сторонам выходы для подключения подающего трубопровода и контура отопления. Внутри гидрострелки могут быть установлены разграничивающие пластины, шлакосборник, выпрямитель потока, воздухоотводчик и другие элементы, обеспечивающие нормальную циркуляцию рабочей среды. В зависимости от сложности устройства и функциональности данной арматуры варьируется цена на гидравлическую стрелку.

Принцип работы

Прежде, чем купить гидравлический разделитель, следует иметь представление о принципах его работы. В основе нее лежит выравнивание параметров расхода теплоносителя в первичном контуре котла и трубопроводе системы отопления. При этом различаются три режима работы теплоносителя:

  • расход теплоносителя в контурах системы превышает аналогичный показатель у котла, поэтому в гидрострелке образуется восходящий поток;
  • в котле и отопительном контуре теплоноситель расходуются одинаково, поэтому в гидрострелке устанавливается равновесие;
  • в котле теплоноситель расходуется в большей степени, чем в отопительном контуре, что вызывает нисходящую циркуляцию рабочей среды в гидрострелке.

Данная трубопроводная арматура может быть спроектирована с учетом подключения к нескольким отопительным контурам и котлам. В зависимости от их количества цена на гидравлический разделитель может существенно изменяться.

Гидрострелки для систем отопления. Принцип работы

Гидрострелка (гидравлический разделитель, гидравлическая стрелка или термогидравлический разделитель) – это один из самых важных узлов в системе отопления с источниками генерации тепловой энергии. Он предназначен для разделения котлового контура и контура потребителей тепла, создавая зону пониженного гидравлического сопротивления. 

Назначение гидрострелки, зачем нужна гидрострелка

Таким образом, гидравлический разделитель позволяет сбалансировать контур котла с остальными контурами потребителей тепла. Гидравлический разделитель (гидрострелка) обеспечивает гидравлический (и температурный) баланс контуров. При использовании такой гидрострелки расход теплоносителя в контуре потребителей тепла задается только при включении/отключении насоса соответствующего контура. Когда насос вторичного контура отключен, циркуляция в нем отсутствует и теплоноситель, циркулирующий под воздействием насоса первичного контура, возвращается в котел через гидравлический разделитель. В результате, при использовании гидрострелки, в первичном контуре поддерживается постоянный расход теплоносителя, а во вторичном контуре – расход теплоносителя определяется в соответствии с тепловой нагрузкой. Гидравлический разделитель включает в себя также функции деаэратора и шламоуловителя. В современных отопительных системах гидрострелка является стандартной опцией.

Рисунок 1

Рассмотрим схему гидрострелки. Современные системы отопления, как правило являются многоконтурными, т.е. состоят из нескольких гидравлических контуров отопления (рисунок 1). Эти контуры могут быть как низкотемпературными (напольное отопление или низкотемпературное радиаторное отопление), так и высокотемпературными (высокотемпературное радиаторное отопление, воздушное отопление, подогрев бассейна, контур нагрева емкостного водонагревателя). В ряде случаев требуется применение смесительных узлов для поддержания заданной температуры теплоносителя путем смешивания теплоносителя с разными температурами. Этими процессами управляет автоматика. С учетом особенностей работы некоторых насосов, например загрузочного насоса водонагревателя и трехходовых смесителей получается, что каждый контур системы отопления «живет своей жизнью», т.е. отбирает именно то количество нагретого теплоносителя, которое ему необходимо в данный момент. Таким образом, суммарный расход (количество используемого нагретого теплоносителя) всех контуров отопления не является постоянным, а меняется в течение времени и условий. Для котла необходим постоянный и неизменный расход теплоносителя. Это сильно влияет на эффективность его работы и ресурс. Следовательно, для стабильной и корректной работы всей системы отопления необходимо, по возможности, отделить друг от друга контур котла и каждый из контуров системы отопления, таким образом, сделать независимыми производство (контур котла) и потребление тепла (контур отопления). Такую функцию гидравлического разделения выполняют гидрострелки, которые на практике представляют собой вертикально установленный участок трубопровода (перемычку) большого диаметра. Вероятно, наиболее полное описание и принцип работы гидрострелок для широкого применения сделала компания De Dietrich.

Конструктивная схема и принцип работы гидрострелки

Гидравлический распределитель (гидрострелка) конструктивно представляют собой вертикально установленную перемычку большого диаметра (рисунок 2).

Рисунок 2

За счет большого диаметра (по отношению к диаметру трубопровода котлового контура) быстро гасится скорость теплоносителя в гидравлическом разделителе (гидрострелке). Предполагается, что гидравлическое сопротивление такого устройства исчезающе мало по сравнению с сопротивлением контуров отопления и котла. В результате, между котлом и контурами отопления появляется некий буфер (ресивер) с малым сопротивлением, то есть контуры отопления никаким образом не будут оказывать влияние на контур котла и расход теплоносителя через котел. Таким образом, каждый контур системы отопления будет «жить своей жизнью». Гидрострелка, кроме функции гидравлического разделения, обеспечивает распределение подающих линий контуров отопления по температуре: в самой верхней части — самый высокотемпературный контур (греющий контур водонагревателя, подогрев бассейна, калорифера вентиляции или радиаторное отопление), чуть ниже — контур с меньшей температурой, самый нижний — низкотемпературный контур отопления (низкотемпературное радиаторное или напольное отопление). Такое же правило действует и для обратных линий контуров отопления: в самой верхней части — самая высокотемпературная (теплая) обратная линия, в самом низу — самая холодная. Гидрострелка выполняет функцию гидравлической развязки (разделения) котлового контура и контуров отопления. Независимость самих контуров отопления обеспечивается за счет подающего и обратного коллекторов, которые устанавливаются после гидравлического разделителя. Для корректной работы гидрострелки (гидравлического разделителя) необходимо соблюдать следующие правила:

1. Допускается только вертикальная установка гидрострелки (гидравлического разделителя).

2. Скорость движения теплоносителя в гидрострелке (гидравлическом разделителе) не должна превышать 0,1 м/с. В таком случае скорость движения теплоносителя в подающем трубопроводе котлового контура должна быть не больше 0,7-0,9 м/с.

3. Для определения размеров гидрострелки (гидравлического разделителя) необходимо использовать правило 3-х диаметров (3D) либо специальное программное обеспечение. Между осями любых двух подключений (штуцеров) к гидрострелке (гидравлическому разделителю) должно быть расстояние не меньше чем 3 диаметра (рисунок 2). Из рисунка 2 видно, что высота гидравлического разделителя гораздо меньше, чем высота гидравлического распределителя.

4. Производительность насоса котлового контура (или в случае каскадной установки с несколькими насосами — суммарная производительность котловых насосов) должна быть больше как минимум на 10% суммарной максимальной производительности насосов вторичных контуров.

5. При использовании гидравлической стреклки необходимо следить за тем, чтобы высокотемпературные контуры отопления подключались в верхнюю часть гидравлического распределителя. В связи с тем, что скорость движения теплоносителя в гидравлической стрелке достаточно мала (меньше 0,1 м/с), будет наблюдаться явление стратификации (расслоения) теплоносителя по температуре. Очевидно, что теплоноситель имеет более высокую температуру в верхней части гидравлического распределителя, это необходимо учитывать при выполнении присоединения подающих линий контуров отопления.

Для того чтобы увеличить температуру воды на входе чугунного напольного котла, обратная линия котла подсоединяется выше всех обратных линий контуров отопления — искусственное завышение температуры обратной линии за счет явления стратификации в гидравлическом распределителе и гидравлическом разделителе. С учетом того, что в гидравлическом распределителе и гидравлическом разделителе скорость движения теплоносителя достаточно мала, их можно использовать для эффективного удаления воздуха и шлама — достаточно лишь поставить соответствующие устройства (автоматический и ручной воздухоотводчики в верхней части, шаровой кран большого диаметра в нижней части) (рисунок 1).

Компания ТЕРМОСКЛАД предлагает своим покупателям различные варианты гидравлических стрелок и коллекторов для котельной. Наши специалисты помогут Вам подобрать котельное оборудование и предложить коллекторные модули для котельной.

Описание процессов происходящих в гидравлическом разделителе (гидрострелке).

Чтобы получить представление о процессах, которые происходят в гидрострелке, рассмотрим три различные случая ее работы.

Т1 – температура подачи от котла,

Т2 – температура возврата теплоносителя в котел («обратка»),

Т3 – температура подачи в систему отопления,

Т4 – температура возврата из системы отопления,

Qp и Qs – соответственно, производительность котлового насоса и суммарная производительность насосов в системе отопления

Вариант 1

Температуры подачи и возврата теплоносителя совпадают, производительность насосов тоже совпадает.

Qp=Qs тогда Т13; Т24

Это идеальный случай, который на практике сложно достичь, но его следует рассматривать как то, к чему надо стремиться при подборе оборудования.

Вариант 2

Qp<Qs тогда T1>T3; T2=T4

Производительность котлового насоса меньше, чем суммарная производительность насосов в системе отопления (работающих одновременно). Система отопления потребляет теплоносителя больше, чем может «предложить» котловой насос, в результате происходит захват дополнительной жидкости в систему отопления из ее же возвратной магистрали, то есть уже с низкой температурой. В котел возвращается теплоноситель той же температуры, как в «обратке» системы отопления (T2=T4). Такой режим работы в максимальной мере использует мощность котла (котел работает на максимуме своей мощности), а здание «недополучает» требуемое тепло. К тому же может возникнуть большая разница температуры между подачей и «обраткой» котла (T1 и T2), что негативно сказывается на ресурсе его работы.

Вариант 3

Qp>Qs тогда T1=T3; T2>T4

Производительность котлового насоса больше, чем суммарная производительность насосов в системе отопления (работающих одновременно). Система отопления в этом случае потребляет ровно то количества тепла, которое ей необходимо, а излишек тепла возвращается в котел. Это, при фиксированной мощности тепловыделения котла приводит к повышению температуры теплоносителя и периодическому выключению котла. Это, можно сказать, «штатный» режим работы и наиболее естественный. Дополнительных потерь тепла не происходит и, учитывая, что внешние условия теплопотерь постоянно меняются (меняется потребление тепла на радиаторное отопления, на бойлер, и т.п.), такой режим чаще всего мы имеем на практике.

Гидравлический разделитель стрелка, принцип работы

“Гидрострелка” – служит для гидравлического разделения потоков. То есть гидравлический разделитель является неким каналом между контурами и делает контура динамически независимыми при передачи движения теплоностителя. Но при этом хорошо передает тепло от одного контура другому. Поэтому официальное название “гидрострелки” – гидравлический разделитель.

Назначение гидрострелки для систем отопления :

Первое назначение. Получить при малом расходе теплоносителя – большой расход во втором искусственно-созданном контуре. То есть, например, у Вас имеется котёл с расходом – 40,0 литров в минуту /2,4 м3/час/, а система отопления получилась в два-три раза больше по расходу – это к примеру, расход = 120,0 литров в минуту /7,2 м3/час/. Первым контуром будет являться контур котла, а вторым контуром будет – система развязки отопления. Экономически не целесообразно разгонять контур котла – до расхода больше чем это было предусмотрено производителем котла. Иначе увеличится гидравлическое сопротивление, которое либо не даст необходимый расход, либо увеличит нагрузку на движение жидкости, что приведет – к дополнительным расходом насоса на электроэнергию.

Второе назначение. Исключить гидродинамическое влияние, на включение и отключение определенных контуров систем отопления на общий гидродинамический баланс всей системы отопления. Например, если у Вас имеются – Тёплые полы, радиаторное отопление и контур горячего водоснабжения /бойлер – водонагреватель косвенного нагрева/, то имеет смысл разделить эти потоки на отдельные контура. Чтобы они друг на друга не влияли. Схемы рассмотрим ниже.

“Гидрострелка”– является связующим звеном двух отдельных контуров по передаче тепла и полностью исключает динамическое влияние двух контуров между собой.

Система отопления современного жилого дома многофункциональна. В функции системы могут входить: приготовление горячей воды, подогрев бассейна, тёплые полы, радиаторное отопление, подогрев воздуха в системах вентиляции и т. д. И все эти функции должны осуществляться независимо друг от друга по времени, расходу теплоносителя и разнице давления производимому насосами каждой отдельной подсистемы.

Проектирование инженерных систем
Тюмень +7-932-2000-535
Исправляем ситуацию

Например, для быстрого приготовления горячей воды требуется подать на теплообменник максимальную мощность /максимальные параметры температуры и расхода теплоносителя/ в тоже время теплые полы наоборот требуют пониженной мощности и всё это может произойти в один интервал времени.

Так как подсистемы выполняющие разные функции работают из одного источника /теплоноситель поступает из одного источника/ то по правилам гидравлики они становятся зависимыми по показателям разницы давления, расхода и температуры теплоносителя. В результате в общей системе и подсистемах появляются нежелательные эффекты. Паразитирующие неконтролируемые потоки теплоносителя. Возрастает нагрузка на насосы подсистем в следствии одновременной работы насосов разных подсистем в один и тот же интервал времени вплоть до полного падения мощности насосов. Появляются нежелательные шумы. Происходит полная либо частичная разбалансировка системы. Для того чтобы это предотвратить существует понятие гидравлической развязки системы. И функцию гидравлической развязки выполняет гидравлический разделитель.

Гидравлический разделитель образует два основных контура. Контур теплогенератора /котловой контур/ и общий контур подсистем системы отопления. Котловой контур позволяет исключить влияние работы общего контура подсистем на теплогенераторы и исключает влияние самого котлового контура на общий контур подсистем. Подсистемы в общем контуре подсистем в свою очередь также гидравлически развязаны. Влияние подсистем друг на друга сводится к минимуму.

Что представляет из себя гидравлический разделитель

Традиционный гидравлический разделитель представляет собой трубу с вваренными в него четырьмя патрубками. В зависимости от изготовителя разделитель может дополнительно комплектоваться сепаратором воздуха, который совместно с автоматическим воздухотводчиком позволяет выделять и удалять воздух из теплоносителя. Также комплект может содержать кран для слива теплоносителя из гидравлического разделителя и съёмную теплоизоляцию корпуса. Есть ещё одно немаловажное для нормальной работы системы преимущество  это шламоулавливатель который позволяет отделять и выводить из системы шлам образующийся в системы отопления в процессе эксплуатации. То есть гидравлический разделитель может также выполнять функции грязевика. Конкретную комплектацию и конструкцию изделия можно уточнить у производителя.

Монтаж гидравлического разделителя в основном производят на линиях подачи и обратки перед распределительными гребёнками системы отопления непосредственно после котла /-ов/. Гидравлическую развязку можно осуществить и без применения гидравлического разделителя. Например, применить вариант указанный на рисунке. В таком варианте трубопроводы распределительных гребёнок подачи и обратки образуют котловой контур. Окончательная конфигурация гидравлической развязки зависит от особенностей и конфигурации системы отопления в каждом конкретном случае.

Расчёт гидравлического разделителя

Гидравлический разделитель можно изготовить самостоятельно. Для этого потребуется расчёт.

Основным расчётным размером гидравлического разделителя является внутренний диаметр корпуса. Внутренний диаметр должен пропускать максимально возможный в системе расход теплоносителя с минимальной скоростью. Рекомендуемая максимальная скорость теплоносителя должна быть не более – 0,2 м/сек.

Внутренний диаметр рассчитывается по формуле:

Dразд = 1 000 х , из выражения (4 х Gмакс) / (3,14 х 3 600 х W)

где :

– корень квадратный ;

Dразд – внутренний диаметр гидравлического разделителя, мм;

Gмакс – максимальный расход теплоносителя, через поперечное сечение разделителя, м3/час. При определении требуется сравнить расход в котловом контуре и расход в отопительном контуре. Для расчёта использовать большее значение ;

W – максимальная скорость движения теплоносителя, через поперечное сечение гидравлического разделителя, м/сек.

Гидравлические разделители заводского исполнения, подбираются согласно – техническим характеристиками, которые можно взять у каждого производителя / Майбес; Ловато; Gidruss; Comparato и т.д. /.

Отопление и водоснабжение – многогранный инженерный процесс,

требующий знаний и умений ПРОФЕССИОНАЛА.

Проясним Вашу ситуацию и ответим на вопросы бесплатно +7-932-2000-535

Сантехнические работы Тюмень

принцип работы в системе и назначение

Сложные системы отопления дома требуют тщательной регулировки общей сети и отдельных приборов. Для объединения узловых соединений в одну магистраль, обеспечения правильного режима работы применяется гидрострелка для отопления. Устройство используется в частных домах, имеет особенности и определенные характеристики. Рассмотрим нюансы применения, способы совмещения с коллекторами, возможность изготовления гидравлического разделителя собственными руками.

Что представляет собой гидрострелка для отопления?

Теперь чтобы скачать приложение от 1xBet на свой Андроид телефон достаточно перейти по ссылке и скачать APK файл. Больше нет необходимости искать официальный сайт букмекерской конторы.

Система отопления многоэтажного дома, схема с удаленными радиаторами оснащается насосами повышенной мощности и другими приборами, однако далеко не каждый насос справится с поддержанием циркуляции теплоносителя в нужном режиме. Недостаточность напора снижает функциональность котла, всех элементов сети, приводит к поломкам.

Наладить работу схемы монтажом циркуляционного насоса для каждого контура не получится, поскольку параметры давления и скорости циркуляции будут различаться. В итоге система потеряет баланс, прогрев в помещениях снизится. Для решения задачи котел должен выдавать необходимый объем теплоносителя, а каждый контур забирать воды только в требуемом объеме, коллектор в этом случае служит разделителем гидросистем. Для выделения из общего контура «малого котлового» потока и устанавливается гидравлическая стрелка (ГС) или гидроразделитель.

Важно! Гидрострелка разделяет поток теплоносителя, перенаправляет жидкость в нужные контуры. Устройство выглядит как резервуар круглой, прямоугольной формы с торцевыми заглушками. Гидравлический разделитель для отопления оснащен врезными патрубками, подключается к котлу.

Принцип работы гидрострелки

Принцип работы гидравлического разделителя в системе отопления основан на сохранении тепловой энергии за счет поддержания скорости потока. Проходя через устройство, теплоноситель не встречает сопротивления внутри корпуса, потому скорость остается прежней, теплопотери сведены к нулю.

На заметку! Буферная зона служит разделителем потребительской цепи и котла, что придает работе каждого насоса автономность без нарушения гидравлического баланса.

Поток жидкости проходит сквозь гидрострелку со скоростью 0,1–0,3 м/сек., насос придает теплоносителю скорость в 0,7– 0,9 м/сек. Интенсивность циркуляции гасится изменением направления и объема проходящей воды без снижения тепловых потерь в сети.

Рекомендуем к прочтению:

Режим работы

Гидравлическая стрелка для систем отопления может функционировать в трех режимах:

  1. Первый режим – создание условий равновесия. В этом случае расход котлового контура не различается от расхода всех контуров системы, подключенных к разделителю и коллектору. Вода не задерживается в буферной зоне, движение теплоносителя горизонтальное, температурный режим в патрубках подачи и обратки одинаковый. Режим применяется редко, ГС в работе практически не участвует.
  2. Второй необходим в случае превышения расхода теплоносителя во всех контурах общей производительности котла, сеть может разбалансироваться. Встречается такое при одновременном максимальном расходе воды в контурах, когда спрос на горячую воду превышает возможности нагревательного оборудования. Тут как раз поможет гидравлическая стрелка, принцип работы которой заключается в формировании вертикального восходящего потока. Свойство обеспечит подмес горячей воды из малого контура, что сохранит баланс системы.
  3. Третий режим работы самый востребованный, используется при повышенном расходе теплоносителя в малом контуре относительно суммарного расхода на коллекторе. Предложение превышает спрос по всем контурам, а чтобы сеть не разбалансировалась, ГС образует нисходящий вертикальный поток для сброса избытка объема в трубопровод обратной подачи воды.

На заметку! При установке автономных систем отопления и обустройстве контуров теплых полов в доме гидрострелка является обязательным элементом схемы.

Дополнительные возможности гидроразделителя

ГС обладает рядом дополнительных возможностей:

  • Сниженная скорость потока при проходе буферной зоны приводит к оседанию на дно частиц и взвесей. Чтобы своевременно прочистить сеть, на корпус устройства устанавливается кран.
  • Верхнюю часть прибора оснащают воздухоспускным клапаном. Прибор нужен для сброса пузырьков газа, скапливающихся при циркуляции теплоносителя через ГС. При уменьшенной скорости воздух из потока выделяется особенно интенсивно, поэтому его своевременное устранение – обязательный нюанс для увеличения срока службы всех элементов сети. Особенно при нагревании теплоносителя до высоких температур, при которых процесс газообразования становится интенсивнее.

Если в доме установлен чугунный котел, гидроразделитель в системе отопления становится одной из важнейших деталей, – при отсутствии ГС и подключении котла напрямую к коллектору холодная жидкость вызовет негативные деформации в теплообменнике. От холодной воды чугун лопается, покрывается трещинами, оборудование быстро придет в негодность.

Устройство гидравлического разделителя

Конструктивно устройство гидрострелки не отличается сложностью. Изделия могут быть разного размера, формы, но все исполняют роль буфера для разделения теплового потока. Выглядит прибор как герметичный цилиндр, оснащенный патрубками. Стандартное расположение вертикальное, но можно сделать горизонтальную гидрострелку, объединить в одном устройстве разделитель и коллектор – тут все на усмотрение мастера.

На заметку! При вертикальном расположении быстрее стравливается воздух, оседают тонкие и тяжелые примеси.

Материалом изготовления модели может быть металл, полипропилен или медные трубы. При сборке конструкции важно соблюсти правило «трех диаметров» – это габариты внутреннего туннеля без толщины стенок.

Правила расчета гидроразделителя для системы отопления

Чтобы самостоятельно просчитать гидрострелку для сети отопления, в учет принимается расход теплоносителя, определяемый потребностями в тепловой мощности. Предварительно проводятся замеры температурных показателей воды в трубопроводах подачи и обратки, теплоемкость носителя.

Рекомендуем к прочтению:

Формула для расчетов:

Совет! Все данные есть в техническом паспорте котла, радиаторов. Температурные показатели замеряются термометром. Если расчет гидрострелки для отопления вызывает затруднения, пользователю проще взять замеры, сравнить их с показателями в паспорте заводского изделия.

Технология совмещения коллектора и гидрострелки

Стоит знать, что установка гидрострелки в системе отопления с насосом требуется только при подключении вторичных контуров. Для домов площадью от 150 м2 присоединение контуров допустимо только гребенкой, поскольку гидравлический разделитель будет отличаться внушительными размерами. Распределительный коллектор подключается сразу за ГС. Устройство состоит из двух частей, соединенных перемычками. Количество парных патрубков равно количеству контуров – для каждого контура предназначаются по два патрубка.

Достоинств применения устройства немало – упрощается ремонт, эксплуатация сети, поскольку вся запорная и регулирующая арматура располагается в одной зоне. Повышенный диаметр коллектора подает равное количество воды в каждый контур, из-за чего теплопотери сети сведены к минимуму.

На заметку! Разделитель и коллектор формируют гидравлический модуль компактного размера, что крайне важно для небольших котельных.

Монтажные выпуски для обвязки размещены так:

  • радиаторный высоконапорный контур располагается сверху;
  • низконапорный контур теплых полов подключается снизу;
  • теплообменник располагается с другой стороны от гидрострелки сбоку.

Совет! Для равномерности балансировки и формирования нужного напора к дальним контурам в систему между коллекторами подачи и обратного тока воды монтируются балансировочные краны. Регулирующая арматура обеспечит максимальную силу потока для каждого контура.

Термострелка на отопление – это устройство, требующее точных расчетов и знания правил монтажа. Если работы непосильны для домашнего мастера, следует поручить дело специалисту, который выполнит монтаж с учетом особенностей автономной тепловой системы и потребностей пользователя.

Что такое гидрострелкаМастер водовед

05 октября 2013г.

Нередко, на страницах интернет-ресурсов, можно встретить очень сжатое, написанное только техническими терминами, описание гидрострелки. Мы в этой статье постараемся раскрыть, что такое гидрострелка и зачем она нужна.

Гидрострелка — применяется для гидравлического разделения потоков. Таким образом, гидравлический разделитель это некий канал между контурами, который позволяет сделать динамически независимые контуры для передачи движения от теплоносителя. Чаще в интернете используют официальное название: гидрострелка гидравлический разделитель.

Зачем нужна гидрострелка в системе отопления

В системе отопления, гидрострелка — это связующее звено между двумя отдельными контурами по передаче тепла и она полностью нейтрализует динамическое влияние между контурами. У нее есть два назначения:

  • первое — она исключает гидродинамическое влияние, при отключении и включении некоторых контуров в системе отопления, на весь гидродинамический баланс. Например, при использовании радиаторного отопления, теплых полов и нагрева бойлера, имеет смысл разделять каждый поток на отдельный контур, для исключения влияния друг на друга.(смотрите)
  • второе — при небольшом расходе теплоносителя — она должна получить большой расход для второго, искусственно созданного контура. Например, при использовании котла с расходом 40 л/мин, система отопления получается по расходу больше в 2-3 раза (расходует 120 л/мин). В таком случае целесообразно первый контур установить контуром котла и систему развязки отопления установить вторым контуром. Вообще, разгонять котел больше чем предусматривается производителем котла экономически нецелесообразно, в таком случае увеличивается и гидравлическое сопротивление, оно либо не дает необходимый расход, либо увеличивает нагрузку движения жидкости, это приводит к повышенному энергопотребления насоса.

По какому принципу работает гидрострелка

Циркуляция теплоносителя в первом контуре создается при помощи первого насоса. Вторым насосом создается циркуляция через гидрострелку во втором контуре. Таким образом теплоноситель перемешивается в гидрострелке. Если расход в обоих контурах у нас одинаковый, то теплоноситель беспрепятственно проникает из контура в контур, создавая как бы единый, общий контур. В таком случае не создается вертикального движения в гидрострелке или это движение приближено к нулю. Если расход во втором контуре больше чем в первом, то в гидрострелке происходит движение теплоносителя снизу вверх и при увеличенном расходе в первом контуре — сверху вниз.

Рассчитывая и настраивая гидрострелку, нужно добиться минимального вертикального движения. Экономический расчет показывает, что это движение не должно превышать 0.1 м/с.

Зачем снижать вертикальную скорость в гидрострелке? 

Гидрострелка служит и как отстойник мусора в системе, при малых вертикальных скоростях мусор постепенно оседает в гидрострелке, выводясь из системы отопления.

Создание естественной конвекции теплоносителя в гидрострелке, таким образом холодный теплоноситель уходит вниз, а горячий устремляется вверх. Таким образом создается необходимый температурный напор. При использовании теплого пола, можно в второстепенном контуре получить пониженную температуру теплоносителя, а для бойлера более высокую, обеспечив быстрый нагрев воды.

Уменьшение гидравлического сопротивления в гидрострелке,

Выделение из теплоносителя микроскопических пузырьков воздуха, тем самым выводя его из системы отопления через автовоздушник.

Как узнать, что нужна гидрострелка

Как правило, гидрострелку ставят в домах, площадь которых более 200 кв.м., в тех домах где сложная система отопления. Там где используется распределение теплоносителя на несколько контуров. Такие контура желательно делать независимыми от других в общей системе отопления. Гидрострелка позволяет создать идеально стабильную систему отопления и распространять тепло по дому в нужных пропорциях. При использовании такой системы распределение тепла по контурам становится точным и отклонения от настроенных параметров исключены.

Преимущества использования гидрострелок.

Защита чугунных теплообменников исключая тепловой удар. В обычной системе, без использования гидрострелки, создается резкое повышение температуры, при отключении некоторых веток и последующий приход уже холодного теплоносителя. Гидравлическая стрелка дает постоянный расход котла, уменьшая разницу температур между подачей и обраткой.

Повышается долговечность и надежность котельного оборудования за счет стабильной работы без перепадов температуры.

Отсутствие разбалансированности и создание гидравлической устойчивости системы отопления. Именно гидрострелка позволяет увеличить дополнительный расход теплоносителя, что очень трудно добиться установкой дополнительных насосов.

Принцип работы гидравлической стрелки видео 

Термогидравлические разделители для систем отопления. Назначение, конструкция и принцип работы

Назначение гидрострелки, зачем нужна гидрострелка.

Гидрострелка (гидравлический разделитель, гидравлическая стрелка или термогидравлический разделитель) – это один из самых важных узлов в системе отопления с источниками генерации тепловой энергии.

Он предназначен для разделения котлового контура и контура потребителей тепла, создавая зону пониженного гидравлического сопротивления. Таким образом, гидравлический разделитель позволяет сбалансировать контур котла с остальными контурами потребителей тепла.

Гидравлический разделитель (гидрострелка) обеспечивает гидравлический (и температурный) баланс контуров. При использовании такой гидрострелки расход теплоносителя в контуре потребителей тепла задается только при включении/отключении насоса соответствующего контура. Когда насос вторичного контура отключен, циркуляция в нем отсутствует и теплоноситель, циркулирующий под воздействием насоса первичного контура, возвращается в котел через гидравлический разделитель. В результате, при использовании гидрострелки, в первичном контуре поддерживается постоянный расход теплоносителя, а во вторичном контуре – расход теплоносителя определяется в соответствии с тепловой нагрузкой.

Гидравлический разделитель включает в себя также функции деаэратора и шламоуловителя. В современных отопительных системах гидрострелка является стандартной опцией.

  

Рассмотрим схему гидрострелки.

Современные системы отопления, как правило являются многоконтурными, т.е. состоят из нескольких гидравлических контуров отопления (рисунок 1). Эти контуры могут быть как низкотемпературными (напольное отопление или низкотемпературное радиаторное отопление), так и высокотемпературными (высокотемпературное радиаторное отопление, воздушное отопление, подогрев бассейна, контур нагрева емкостного водонагревателя).

В ряде случаев требуется применение смесительных узлов для поддержания заданной температуры теплоносителя путем смешивания теплоносителя с разными температурами. Этими процессами управляет автоматика.

С учетом особенностей работы некоторых насосов, например загрузочного насоса водонагревателя и трехходовых смесителей получается, что каждый контур системы отопления «живет своей жизнью», т.е. отбирает именно то количество нагретого теплоносителя, которое ему необходимо в данный момент. Таким образом, суммарный расход (количество используемого нагретого теплоносителя) всех контуров отопления не является постоянным, а меняется в течение времени и условий.

Для котла необходим постоянный и неизменный расход теплоносителя. Это сильно влияет на эффективность его работы и ресурс. Следовательно, для стабильной и корректной работы всей системы отопления необходимо, по возможности, отделить друг от друга контур котла и каждый из контуров системы отопления, таким образом, сделать независимыми производство (контур котла) и потребление тепла (контур отопления). Такую функцию гидравлического разделения выполняют гидрострелки, которые на практике представляют собой вертикально установленный участок трубопровода (перемычку) большого диаметра. Вероятно, наиболее полное описание и принцип работы гидрострелок для широкого применения сделала компания De Dietrich.

Конструктивная схема и принцип работы гидрострелки.

Гидравлический распределитель (гидрострелка) конструктивно представляют собой вертикально установленную перемычку большого диаметра (рисунок 2).

За счет большого диаметра (по отношению к диаметру трубопровода котлового контура) быстро гасится скорость теплоносителя в гидравлическом разделителе (гидрострелке).

Предполагается, что гидравлическое сопротивление такого устройства исчезающе мало по сравнению с сопротивлением контуров отопления и котла. В результате, между котлом и контурами отопления появляется некий буфер (ресивер) с малым сопротивлением, то есть контуры отопления никаким образом не будут оказывать влияние на контур котла и расход теплоносителя через котел. Таким образом, каждый контур системы отопления будет «жить своей жизнью».

Гидрострелка, кроме функции гидравлического разделения, обеспечивает распределение подающих линий контуров отопления по температуре: в самой верхней части — самый высокотемпературный контур (греющий контур водонагревателя, подогрев бассейна, калорифера вентиляции или радиаторное отопление), чуть ниже — контур с меньшей температурой, самый нижний — низкотемпературный контур отопления (низкотемпературное радиаторное или напольное отопление). Такое же правило действует и для обратных линий контуров отопления: в самой верхней части — самая высокотемпературная (теплая) обратная линия, в самом низу — самая холодная.

Гидрострелка выполняет функцию гидравлической развязки (разделения) котлового контура и контуров отопления. Независимость самих контуров отопления обеспечивается за счет подающего и обратного коллекторов, которые устанавливаются после гидравлического разделителя. Для корректной работы гидрострелки (гидравлического разделителя) необходимо соблюдать следующие правила:

1. Допускается только вертикальная установка гидрострелки (гидравлического разделителя).

2. Скорость движения теплоносителя в гидрострелке (гидравлическом разделителе) не должна превышать 0,1 м/с. В таком случае скорость движения теплоносителя в подающем трубопроводе котлового контура должна быть не больше 0,7-0,9 м/с.

3. Для определения размеров гидрострелки (гидравлического разделителя) необходимо использовать правило 3-х диаметров (3D) либо специальное программное обеспечение. Между осями любых двух подключений (штуцеров) к гидрострелке (гидравлическому разделителю) должно быть расстояние не меньше чем 3 диаметра (рисунок 2). Из рисунка 2 видно, что высота гидравлического разделителя гораздо меньше, чем высота гидравлического распределителя.

4. Производительность насоса котлового контура (или в случае каскадной установки с несколькими насосами — суммарная производительность котловых насосов) должна быть больше как минимум на 10% суммарной максимальной производительности насосов вторичных контуров.

5. При использовании гидравлической стреклки необходимо следить за тем, чтобы высокотемпературные контуры отопления подключались в верхнюю часть гидравлического распределителя. В связи с тем, что скорость движения теплоносителя в гидравлической стрелке достаточно мала (меньше 0,1 м/с), будет наблюдаться явление стратификации (расслоения) теплоносителя по температуре. Очевидно, что теплоноситель имеет более высокую температуру в верхней части гидравлического распределителя, это необходимо учитывать при выполнении присоединения подающих линий контуров отопления.

Для того чтобы увеличить температуру воды на входе чугунного напольного котла, обратная линия котла подсоединяется выше всех обратных линий контуров отопления — искусственное завышение температуры обратной линии за счет явления стратификации в гидравлическом распределителе и гидравлическом разделителе.

С учетом того, что в гидравлическом распределителе и гидравлическом разделителе скорость движения теплоносителя достаточно мала, их можно использовать для эффективного удаления воздуха и шлама — достаточно лишь поставить соответствующие устройства (автоматический и ручной воздухоотводчики в верхней части, шаровой кран большого диаметра в нижней части) (рисунок 1).

Компания ИСАН предлагает своим покупателям различные варианты гидравлических стрелок и коллекторов для котельной. Наши специалисты помогут Вам не только профессионально подобрать котельное оборудование, но и выполнить его монтаж.

Описание процессов происходящих в гидравлическом разделителе (гидрострелке).

Чтобы получить представление о процессах, которые происходят в гидрострелке, рассмотрим три различные случая ее работы.

Т1 – температура подачи от котла,

Т2 – температура возврата теплоносителя в котел («обратка»),

Т3 – температура подачи в систему отопления,

Т4 – температура возврата из системы отопления,

Qp и Qs – соответственно, производительность котлового насоса и суммарная производительность насосов в системе отопления

Вариант 1.

Температуры подачи и возврата теплоносителя совпадают, производительность насосов тоже совпадает.

Qp=Qs тогда Т13; Т24

Это идеальный случай, который на практике сложно достичь, но его следует рассматривать как то, к чему надо стремиться при подборе оборудования.

Вариант 2.

Qp<Qs тогда T1>T3; T2=T4

Производительность котлового насоса меньше, чем суммарная производительность насосов в системе отопления (работающих одновременно). Система отопления потребляет теплоносителя больше, чем может «предложить» котловой насос, в результате происходит захват дополнительной жидкости в систему отопления из ее же возвратной магистрали, то есть уже с низкой температурой. В котел возвращается теплоноситель той же температуры, как в «обратке» системы отопления (T2=T4). Такой режим работы в максимальной мере использует мощность котла (котел работает на максимуме своей мощности), а здание «недополучает» требуемое тепло. К тому же может возникнуть большая разница температуры между подачей и «обраткой» котла (T1 и T2), что негативно сказывается на ресурсе его работы.

Вариант 3.

Qp>Qs тогда T1=T3; T2>T4

Производительность котлового насоса больше, чем суммарная производительность насосов в системе отопления (работающих одновременно). Система отопления в этом случае потребляет ровно то количества тепла, которое ей необходимо, а излишек тепла возвращается в котел. Это, при фиксированной мощности тепловыделения котла приводит к повышению температуры теплоносителя и периодическому выключению котла. Это, можно сказать, «штатный» режим работы и наиболее естественный. Дополнительных потерь тепла не происходит и, учитывая, что внешние условия теплопотерь постоянно меняются (меняется потребление тепла на радиаторное отопления, на бойлер, и т.п.), такой режим чаще всего мы имеем на практике.

Гидрострелки и коллекторы для котельных на нашем сайте


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.

Как работает гидравлика | Наука гидравлики

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 августа 2020 г.

Какая связь между водой пистолет и этот гигантский журавль? На первый взгляд, никакой связи. Но подумайте о науке, стоящей за ними, и вы достигнете удивительного вывод: водяные пистолеты и краны используют силу движущихся жидкостей очень похожим образом. Эта технология называется гидравликой, и это используется для питания всего, от автомобильных тормозов и мусоровозов до рулевые и гаражные домкраты для моторных лодок.Давайте подробнее разберемся, как это работает!

На фото: этот кран поднимает свою гигантскую стрелу в воздух с помощью гидроцилиндра. Вы можете заметить здесь барана? Основная из них — сияние серебра на солнечном свете в центре картины. Также имеются гидроцилиндры, поддерживающие стабилизаторы («аутригеры»): опоры, которые выступают возле колес для поддержки крана у основания, когда стрела выдвинута (они выделены желтыми и черными предупреждающими полосами).

Нельзя раздавить жидкость!

Газы легко раздавить: все знают, как легко это сжать воздушный шар.Твердые тела прямо противоположны. Если вы когда-нибудь пытались сжать кусок металла или кусок дерево, только пальцами, вы поймете, что это практически невозможно. А как насчет жидкостей? Где они вписываются? Вы, наверное, знаете, что жидкости промежуточное состояние, немного похоже на твердые тела и немного на газы в других. Теперь, когда жидкости легко перетекают с места на место, вы можете подумать, что они будут вести себя как газы, когда вы устанете их сжимать. Фактически, жидкости практически несжимаемы, как и твердые тела.По этой причине болит живот, если вы испортили свое погружение в плавательный бассейн. Когда ваше тело врезается в бассейн, это потому, что вода не может стекать вниз (как матрас или батут будет) или достаточно быстро уйти с дороги. Вот почему прыжки с мостов в реки может быть очень опасно. Если вы не нырнете правильно, прыжки с моста в воду почти как на бетон. (Узнайте больше о твердых телах, жидкостях и газах.)

Фото: Почему вода так быстро брызгает из шприца? Вы вообще не можете сжать жидкость, поэтому, если вы протолкните воду через широкую часть шприца, сильно надавив на поршень внизу, куда эта вода пойдет? Он должен выбраться через верх.Поскольку верх намного уже низа, вода выходит из него высокоскоростной струей. Гидравлика запускает этот процесс в обратном порядке, чтобы обеспечить более низкую скорость, но большую силу, которая используется для привода тяжелых машин. То же самое и с водяным пистолетом, который фактически представляет собой шприц в форме пистолета.

Тот факт, что жидкости не сжимаются легко, невероятно полезно. Если вы когда-нибудь стреляли из водяного пистолета (или бутылка с жидкостью для мытья посуды, наполненная водой), вы использовали эту идею уже.Вы, наверное, заметили, что нажимать на спусковой крючок водяного пистолета (или выжать воду из посуды для мытья посуды бутылка). Когда вы нажимаете на спусковой крючок (или сжимаете бутылку), вы приходится довольно много работать, чтобы вытеснить воду через узкую сопло. Вы действительно оказываете давление на воду — и поэтому он брызгает с гораздо большей скоростью, чем вы двигаете спусковой крючок. Если бы вода не была несжимаемой, водяные пистолеты не работали бы правильно. Вы нажмете на спусковой крючок, и вода внутри просто сжать в меньшее пространство — он не вылетит из сопла, как вы ожидали.

Если водяные пистолеты (и сжимаемые бутылки) могут изменять силу и скорость, это означает (в строгих научных терминах) они работают так же, как инструменты и машины. Фактически, наука о водяных пистолетах используется в некоторых из самых больших машин в мире — кранах, самосвалах и экскаваторах.

Теоретическая гидравлика

Переверните водяной пистолет, и это (грубо упрощено) что происходит внутри:


Фото: упрощенный вид гидравлической воды. пистолет.

Когда вы нажимаете на спусковой крючок (показанный красным), вы применяете относительно большая сила, которая перемещает спусковой крючок на небольшое расстояние.Потому что вода не будет втиснуться в меньшее пространство, он проталкивается через тело пистолет к узкой насадке и выстреливает с меньшей силой, но с большей скорость.

Теперь предположим, что мы можем заставить водяной пистолет работать в обратном направлении. Если мы могли стрелять жидкостью в сопло на большой скорости, вода течь в обратном направлении, и мы сгенерируем большое усилие, направленное вверх на спусковой крючок. Если бы мы увеличили масштаб нашего водяного пистолета много раз мы мог генерировать достаточно большую силу, чтобы поднимать предметы. Именно так гидроцилиндр или домкрат.Если вы брызгаете жидкость через узкую трубки на одном конце, вы можете заставить поршень подниматься медленно, но с большим силы, на другом конце:


Фото: Как увеличить силу с помощью водяного пистолета работает в обратном направлении.

Наука, лежащая в основе гидравлики, называется Паскаля. принцип . По сути, потому что жидкость в трубе несжимаемый, давление должно оставаться постоянным на всем протяжении его, даже когда вы сильно нажимаете на него с одного или другого конца. Теперь давление определяется как сила, действующая на единицу площади.Итак, если мы надавим с небольшим усилием на небольшом участке, на узком конце трубки на слева, должна быть большая сила, действующая вверх на большую поршень справа, чтобы давление оставалось равным. Вот как сила увеличивается.

А как насчет энергии?

Другой способ понять гидравлику — подумать о энергии .

Мы уже видели, что гидроцилиндры могут дать нам больше силы или скорости, но они не могут делать и то и другое одновременно — и это из-за энергии.Посмотрите еще раз на изображение водяного пистолета вверху. Если быстро надавить на узкую трубу (с небольшим усилием), поршень на широкой трубе поднимается медленно (с большой силой). Почему это могло быть? Основной закон физики называется закон сохранения энергии гласит, что мы не может сделать энергию из воздуха. Количество энергии, которое вы используете для перемещения поршня. равна приложенной вами силе, умноженной на расстояние, на которое вы ее перемещаете. Если наш водяной пистолет производит вдвое большую силу на широком конце, чем мы прилагаем к узкому концу, он может только продвиньтесь наполовину.Это потому, что энергия, которую мы доставляем, нажимая вниз, переносится прямо вокруг трубы до другого конца. Если то же количество энергии теперь должно двигаться вдвое больше силы, он может переместить его только на половину расстояния за то же время. Вот почему более широкий конец движется медленнее чем узкий конец.

Гидравлика на практике

Вы можете увидеть работу гидравлики этого экскаватора. Когда водитель тянет за ручку, двигатель экскаватора закачивает жидкость в узкие трубы и кабели (показаны синим), заставляя гидроцилиндры (показаны красным) для расширения.Тараны немного похожи на велосипедные насосы, работающие в обеспечить регресс. Если сложить несколько таранов, можно сделать копалку рука вытягивается и двигается так же, как у человека, только с гораздо большим сила. Гидравлические цилиндры — это, по сути, мускулы экскаватора:


Фото: В этом экскаваторе работают несколько различных гидроцилиндров. Тараны обозначены красными стрелками. и узкие, гибкие гидравлические трубы и кабели, которые питают их синим цветом.

Каждый поршень работает как водяной пистолет с дизельным двигателем, задним ходом:


Фото: Гидравлические цилиндры экскаватора крупным планом.

Двигатель перекачивает гидравлическую жидкость через одну из тонких трубок, чтобы вывести более толстый плунжер с гораздо большей силой, например:


Фото: Как гидроцилиндр увеличивает силу.

Вам может быть интересно, как гидроцилиндр может перемещаться как внутрь, так и наружу, если гидравлическая жидкость всегда толкает его в одном направлении. Ответ в том, что жидкость не всегда движется одинаково. Каждый ползун питается с противоположных сторон по двум отдельным трубам. В зависимости от того, как движется жидкость, поршень толкает внутрь или наружу, очень медленно и плавно, как показывает эта небольшая анимация:


Фото: Гидравлический цилиндр движется внутрь или наружу в зависимости от того, в каком направлении течет гидравлическая жидкость.

В следующий раз, когда вы будете в пути, посмотрите, сколько гидравлических машин вы заметите. Вы можете быть удивлены, сколько ими пользуются грузовики, краны, экскаваторы, самосвалы, экскаваторы, бульдозеры. Другой пример: гидравлический кусторез на задней части трактора. Режущая головка должна быть прочной и тяжелой, чтобы прорезать живую изгородь и деревья, и водитель не может поднять или установить ее вручную. К счастью, гидравлическое управление делает все это автоматически: с несколькими гидравлическими соединениями, немного похожими на плечо, локоть и запястье, резак движется с такой же гибкостью, как человеческая рука:


Фото: Типичный гидравлический кусторез.

Скрытая гидравлика

Однако не все гидравлические машины настолько очевидны; иногда их гидроцилиндры скрыты от глаз. Лифты («лифты») хорошо скрывают свою работу, поэтому не всегда очевидно, работают ли они традиционным способом (поднимаются и опускаются кабелем, прикрепленным к двигателю) или вместо этого используют гидравлику. В небольших лифтах часто используются простые гидроцилиндры, устанавливаемые непосредственно под лифтовой шахтой или рядом с ней. Они проще и дешевле традиционных лифтов, но могут потреблять немного больше энергии.

Двигатели — еще один пример, когда гидравлику можно скрыть от глаз. Традиционный Электродвигатели используют электромагнетизм: когда электрический ток течет через катушки внутри них, он создает временную магнитную силу, которая толкает кольцо постоянных магнитов, заставляя вал двигателя вращаться. Гидравлические моторы больше похожи на насосы, работающие реверсом. В одном примере, называемом гидравлическим мотор-редуктором, жидкость течет в двигатель по трубе, заставляя вращаться пару тесно сцепленных шестерен, прежде чем течь обратно через другую трубу.Одна из шестерен соединена с валом двигателя, который приводит в движение все, что двигатель запитывает, в то время как другая («холостой ход») просто свободно вращается, чтобы завершить механизм. Там, где традиционный гидроцилиндр использует силу перекачиваемой жидкости для толкания гидроцилиндра вперед и назад на ограниченное расстояние, гидравлический двигатель использует непрерывно текущую жидкость для вращения вала столько, сколько необходимо. Если вы хотите, чтобы двигатель вращался в обратном направлении, вы просто меняете направление потока жидкости. Если вы хотите, чтобы он вращался быстрее или медленнее, вы увеличиваете или уменьшаете поток жидкости.

Рисунок: упрощенный гидравлический мотор-редуктор. Жидкость (желтая) втекает слева, вращает две шестерни и вытекает вправо. Одна из шестерен (красная) приводит в действие выходной вал (черный) и машину, к которой подключен двигатель. Другая шестерня (синяя) — холостой ход.

Зачем использовать гидравлический мотор вместо электрического? Там, где мощный электродвигатель обычно должен быть действительно большим, такой же мощный гидравлический двигатель может быть меньше и компактнее, потому что он получает свою мощность от насоса на некотором расстоянии.Вы также можете использовать гидравлические двигатели в местах, где электричество может быть нежизнеспособным или безопасным — например, под водой или там, где существует риск возникновения электрических искр, вызывающих пожар или взрыв. (Другой вариант в этом случае — использовать пневматику — силу сжатого воздуха.)

Узнать больше

На этом сайте

Книги

Для младших читателей

Особенно подходят для детей 9–12 лет:

  • Можете ли вы почувствовать силу? Ричарда Хаммонда.Дорлинг Киндерсли, 2007/2015. Веселое введение в основы физики. (Я был одним из консультантов по этой книге.)
  • Сила и движение Питера Лафферти. Дорлинг Киндерсли, 2000. Хотя сейчас он довольно старый и, кажется, не обновлялся, его по-прежнему легко найти в секонд-хенде. Одна из классических книг DK Eyewitness, в ней много увлекательной истории, а также современной науки.
  • «Как все работает сейчас» Дэвида Маколея. ДК, 2016. Многие гидравлические машины разбираются и объясняются в этом классическом томе о принципах работы.
  • Как все работает: сила давления Эндрю Данн. Thomson Learning, 1993. Слегка устаревшая, но все же очень актуальная детская книга, которая связывает фундаментальные науки о жидкостях и давлении воды с такими повседневными машинами, как суда на воздушной подушке, пылесосы, отбойные молотки, автомобильные тормоза и лифты.
Для читателей постарше

Видео

Информационное
  • Гидравлические приводы от Vickers Hydraulics. Устаревшее, но достаточно четкое видео, в котором объясняются основные гидравлические приводы, включая гидроцилиндры одинарного и двойного действия и гидравлические двигатели.
Веселые проекты
  • Сделайте гидравлический рычаг от Mist8K. Гидравлический рычаг с приводом от шприца и электромагнитным захватом.
  • «Как сделать гидравлических боевых роботов» Лэнс Акияма. Один из проектов, описанных в книге Лэнса Rubber Band Engineer.
  • Принцип работы гидравлического ножничного подъемника от DRHydraulics. Это довольно наглядная анимация, демонстрирующая, как гидравлический насос заставляет лифт подниматься и опускаться. Было бы лучше, если бы мы могли видеть разрез цилиндра и то, как течет жидкость, но вы поняли идею.

Статьи

  • Посмотрите, как робот HyQReal тянет самолет. Автор Эван Акерман. IEEE Spectrum, 23 мая 2019 г. Возможно, роботы в основном электромеханические, но гидравлические компоненты становятся все более популярными.
  • Робот Disney с приводами «воздух-вода» демонстрирует «очень плавные» движения Эрико Гуиццо. IEEE Spectrum, 1 сентября 2016 г. Изучение робота, в котором используется сочетание гидравлики и пневматики.
  • Hydraulics может включать полноэкранный дисплей Брайля от Прии Ганапати.Wired, 30 марта 2010 г. Новый гидравлический механизм может сделать дисплеи Брайля дешевле, быстрее и доступнее.
  • Давление на гидравлику: Инженер, 24 февраля 2003 г. Почему гидравлика до сих пор остается таким популярным способом питания машин, когда электрическая энергия, на первый взгляд, проще и легче реализовать?

NFPA — Что такое гидравлика

Чтобы представить себе базовую гидравлическую систему, представьте себе два идентичных шприца, соединенных вместе трубкой и заполненных водой (см. Рисунок 1). Шприц A представляет насос, а Шприц B представляет привод, в данном случае цилиндр. Нажимая на поршень Шприц A , давление жидкости внутри. Это давление жидкости действует одинаково во всех направлениях (закон Паскаля) и заставляет воду течь через дно в трубку и в Шприц B . Если вы поместили 5 фунт. объект на верхнюю часть поршня шприца B , вам нужно будет надавить на поршень шприца A с усилием не менее 5 фунтов.силы, чтобы переместить вес вверх. Если объект весит 10 фунтов, вам придется толкать его с усилием не менее 10 фунтов. силы, чтобы переместить вес вверх.

Если площадь плунжера (который является поршнем) Шприц A составляет 1 кв. Дюйм, и вы нажимаете 5 фунтов. силы, давление жидкости будет 5 фунтов / кв. дюйм (psi). Поскольку давление жидкости действует одинаково во всех направлениях, если объект шприц B (который, опять же, имеет площадь 1 кв.дюймов) весит 10 фунтов, давление жидкости должно превысить 10 фунтов на квадратный дюйм, прежде чем объект начнет двигаться вверх. Если мы удвоим диаметр шприца B (см. Рисунок 2), площадь поршня станет в четыре раза больше, чем была. Это означает, что вес в 10 фунтов будет поддерживаться на 4 кв. Дюйма жидкости. Следовательно, давление жидкости должно превышать 2,5 фунта на квадратный дюйм (10 фунтов ÷ 4 кв. Дюйма = 2,5 фунта на квадратный дюйм) для перемещения объекта массой 10 фунтов вверх. Таким образом, перемещение объекта весом 10 фунтов потребует только 2.5 фунтов. усилия на поршень шприца A , но поршень на шприце B будет двигаться только вверх ¼, если оба поршня были одинакового размера. В этом суть гидравлической энергии. Варьируя размеры поршней (плунжеров) и цилиндров (шприцев), можно в несколько раз увеличить прилагаемое усилие.

В реальных гидравлических системах насосы содержат много поршней или других типов насосных камер. Они приводятся в движение первичным двигателем (обычно электродвигателем, дизельным двигателем или газовым двигателем), который вращается со скоростью несколько сотен оборотов в минуту (об / мин).Каждое вращение заставляет все поршни насоса выдвигаться и втягиваться, втягивая жидкость и выталкивая ее в гидравлический контур в процессе. Гидравлические системы обычно работают при давлении жидкости в тысячи фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, система, которая может развивать давление 2000 фунтов на квадратный дюйм, может толкать 10 000 фунтов. силы из цилиндра примерно такого же размера, как банка содовой.

Гидравлические приложения

Внедорожная техника, наверное, самая распространенная Применение гидравлики .Будь то строительство, горнодобывающая промышленность, сельское хозяйство, утилизация отходов или коммунальное оборудование, гидравлика обеспечивает мощность и управление для решения поставленной задачи и часто обеспечивает движущую силу для перемещения оборудования с места на место, особенно когда задействованы гусеницы. Гидравлика также широко используется в тяжелом промышленном оборудовании. на заводах, в морском и морском оборудовании для подъема, гибки, прессования, резки, формовки и перемещения тяжелых деталей. Ниже приведены истории болезни, размещенные на веб-сайтах отраслевых публикаций, описывающих использование гидравлики в различных областях:

Сельское хозяйство:
Traction is King на виноградоуборочном комбайне
Аккумуляторы Beat Boom Bounce

Конструкция: Асфальтоукладчик со скользящими формами
обладает всеми характеристиками Smarts Гидравлика
обеспечивает многосочлененный экскаватор широкий диапазон перемещений

Развлечения:
Гигантский слон управляется электрогидравликой
В мюзикле «Человек-паук» используется сила гидравлики для управления и подъема ступеней и платформ

Морской и морской:
Крабовая лодка дает огромную экономию топлива
Wave Energy представляет новые задачи

Отходы и переработка:
Гидравлика делает мусоровоз быстрым, тихим и эффективным
Compact Motors Держите подметальные машины простыми

Прочие отрасли, в которых гидравлика имеет преимущество:

  • Энергия
  • Станки
  • Металлообработка
  • Военная и аэрокосмическая промышленность
  • Горное дело
  • Коммунальное оборудование

Дополнительные гидравлические приложения

Другие примеры использования гидравлики

Принципы гидравлики Онлайн-обучение

Компоненты Fluid Power

Гидравлические системы питания состоят из нескольких компонентов, которые работают вместе или последовательно для выполнения определенного действия или работы.Люди, хорошо разбирающиеся в гидравлических контурах и проектировании систем, могут покупать отдельные компоненты и сами собирать их в гидравлическую энергетическую систему. Однако многие гидравлические системы разработаны дистрибьюторами, консультантами и другими специалистами в области гидравлической энергии, которые могут предоставить систему полностью или частично.

Основные компоненты любой гидравлической системы:

  • насосное устройство — гидравлический насос или воздушный компрессор для подачи жидкости в систему
  • проводники жидкости — трубки, шланги, фитинги, коллекторы и другие компоненты, которые распределяют жидкость под давлением по системе
  • клапаны — устройства, регулирующие расход жидкости, давление, пуск, останов и направление
  • приводы — цилиндры, двигатели, поворотные приводы, захваты, вакуумные чашки и другие компоненты, которые выполняют конечную функцию гидравлической системы.
  • вспомогательные компоненты — фильтры, теплообменники, коллекторы, гидравлические резервуары, пневматические глушители и другие компоненты, которые позволяют гидравлической системе работать более эффективно.

Электронные датчики и переключатели также включены во многие современные гидравлические системы, чтобы обеспечить средства электронного управления для контроля работы компонентов. Диагностические инструменты также используются для измерения давления, температуры и расхода при оценке состояния системы и для поиска неисправностей.

Устройство определения местоположения гидравлической жидкости NFPA — где вы можете найти гидравлические и пневматические компоненты и продукты, доступные от компаний-членов NFPA.


Сессии дополнительного образования и обучения, предлагаемые NFPA и его членами, можно найти по телефону

Образовательные ресурсы.

ГЛАВА 13: Регуляторы потока и делители потока

Во многих приложениях необходимо изменять скорость привода.Одним из методов управления скоростью привода является использование насоса с регулируемым рабочим объемом. Это хорошо работает для схемы с одним исполнительным механизмом или в цепях с несколькими исполнительными механизмами, в которых одновременно перемещается только один исполнительный механизм. Однако большинство схем, которым требуется регулирование скорости привода, имеют несколько приводов, и некоторые из них работают одновременно. Для большинства контуров используется регулируемое отверстие, называемое игольчатым клапаном , , , или , , регулятор расхода , . В некоторых случаях могут использоваться фиксированные отверстия.

Регулирующие клапаны

Некомпенсированный регулятор потока пропускает больше или меньше жидкости по мере увеличения и уменьшения давления. Это связано с тем, что больше жидкости может пройти через отверстие определенного размера, когда падение давления на отверстии увеличивается. Рисунок 13-1 показывает устройства с нескомпенсированным потоком в виде символа и в разрезе. Вверху находятся встроенные регуляторы потока с фиксированной диафрагмой без компенсации для защиты от несанкционированного доступа. Их можно приобрести как проточные клапаны, или они могут представлять собой просверленную заглушку или вставку, расположенную в фитинге трубы или отверстии клапана.

На поток через стандартные отверстия влияют изменения вязкости жидкости, в то время как поток через острые (или острые) отверстия очень мало изменяется при изменении вязкости жидкости с тонкой на густую. Отверстие с острым краем — это тип, используемый на большинстве клапанов с температурной компенсацией. (Классическим примером некомпенсированного фиксированного отверстия с байпасной проверкой является обратный клапан с отверстием, показанный на Рис. 10-2 .)

Рис. 13-2. Регулировка расхода с компенсацией давления и температуры

Регулирующие клапаны расхода с компенсацией давления используются с приводами, которые должны двигаться с постоянной скоростью независимо от давления.Вид с вырезом для управления потоком с компенсацией давления и символы, изображенные на Рис. 13-2 . Секция игольчатого клапана регулятора расхода с компенсацией давления такая же, как и у любого регулятора расхода. Разница заключается в добавлении компенсирующего золотника, который может перемещаться для ограничения входящего потока через компенсирующее отверстие. Золотник компенсатора удерживается в открытом положении пружиной смещения от 100 до 150 фунтов на квадратный дюйм, которая устанавливает перепад давления на острие отверстия.

Поток из входа проходит через компенсирующее отверстие, мимо катушки компенсатора и выходит через отверстие с острым краем.Просверленные проходные отверстия впускают жидкость в правый конец золотника компенсатора, который перемещает золотник влево, когда давление пытается подняться выше 100–150 фунтов на кв. Дюйм на манометре PG01. После того, как давление достигает или превышает 100–150 фунтов на квадратный дюйм, золотник компенсатора перемещается влево и ограничивает поток регулятором потока через острие сопла. Давление на манометре PG01 никогда не превышает 100–150 фунтов на кв. Дюйм (плюс любое противодавление на выходе). Давление на выходе передается в камеру смещающей пружины и увеличивает силу пружины.Золотник компенсатора гарантирует, что перепад давления на регуляторе потока с режущей кромкой отверстия остается постоянным от 100 до 150 фунтов на квадратный дюйм. При постоянном падении давления расход остается неизменным независимо от колебаний на входе или выходе.

Регуляторы расхода с компенсацией давления в четыре-восемь раз дороже стандартных регуляторов, поэтому их следует применять только к приводам, которые должны двигаться последовательно.

Опция без скачка — это регулировочный винт, который удерживает золотник компенсатора в пределах нескольких десятых дюйма от его рабочего положения.Это особенно важная опция, когда размер клапана слишком велик для данной настройки расхода. Золотник компенсатора без ограничителя хода может резко закрываться и открываться, пока он не стабилизируется и не установит перепад давления на отверстии. В это время привод также перемещается хаотично.

Два символа представляют собой способ обозначения, используемый Американским национальным институтом стандартов (ANSI) и Международной организацией по стандартизации (ISO), что клапан имеет компенсацию давления. Стрелку, показывающую компенсацию давления, легче различить в символе ANSI, особенно когда схематический чертеж был уменьшен, чтобы поместиться в книгу документации машины.

Рис. 13-3. Трехходовой регулятор расхода

Трехходовые регулирующие клапаны в основном используются в насосных контурах с фиксированным объемом для экономии энергии. (См. Схему насоса с измерением нагрузки, описанную в главе 8.) Если 20 галлонов в минуту поступает во впускное отверстие и регулятор расхода установлен на 12 галлонов в минуту, 8 галлонов в минуту поступают в резервуар как потерянная энергия. При использовании обычного предохранительного клапана давление между насосом и регулятором потока будет максимальным. При трехходовом управлении потоком давление в этой части контура равно значению, которое требуется для перемещения привода, плюс сила смещающей пружины.(Сила смещения пружины обычно составляет от 70 до 125 фунтов.) Выходное давление 200 фунтов на квадратный дюйм дает давление 270 фунтов на квадратный дюйм между насосом и регулятором потока. Вся жидкость, поступающая в резервуар, выходит под давлением 270 фунтов на квадратный дюйм, а не 2000 фунтов на квадратный дюйм. Это происходит потому, что чувствительная линия посылает обратную связь на сторону регулирования давления предохранительного клапана, позволяя ему открываться при нагрузочном давлении плюс усилие смещающей пружины. Давление между насосом и регулятором потока постоянно изменяется при изменении нагрузки. Когда нагрузка превышает настройку максимального давления, предохранительный клапан открывается и направляет весь поток насоса в бак с максимальным давлением.

Трехходовое управление потоком эффективно только с одним приводом или с одним приводом одновременно. Это было бы бесполезно для схемы насоса с компенсацией давления, потому что схема измерения нагрузки для насоса этого типа сэкономила бы еще больше энергии. (См. Главу 8 для схемы измерения нагрузки с насосом с компенсацией давления.)

Рис. 13-4. Пропорциональный регулирующий клапан без обратной связи Пропорциональные регулирующие клапаны показаны в виде разрезов и символов для пропорциональных регулирующих клапанов, которые могут дистанционно управлять потоком с помощью ПЛК или другого средства управления.Клапаны и контроллеры различной конструкции могут управлять пневматической или гидравлической жидкостью. В конструкции, показанной на рис. 13-4 , в используется модифицированная 2-ходовая тарельчатая тарелка, закрывающая пилот, с просверленным пилотным каналом для подачи входящей жидкости за ней. Легкая пружина удерживает тарелку закрытой, когда на входе нет жидкости под давлением.

Якорь управляет небольшой нормально закрытой тарелкой и сдвигает сигнализируемую величину, чтобы позволить текучей среде за тарелкой, закрывающей пилотный клапан, уйти быстрее, чем канал управления может ее подать.Это вызывает дисбаланс давления, который позволяет закрывающему пилотному клапану открываться достаточно, чтобы обеспечить правильный поток жидкости. Скорость потока бесступенчатая и может управляться с помощью различных входов.

Рис. 13-5. Клапан пропорционального регулирования потока с обратной связью

Вырез и символ на рис. 13-4 представляет клапан, который открывается по заданному сигналу, но не всегда может повторять заданный поток с того же входа. LVDT обратной связи, добавленный к клапану в Рис. 13-5 , гарантирует, что тарельчатый клапан, закрывающий пилот, всегда смещает одинаковую величину, поэтому он имеет отверстие для потока того же размера.Однако изменения давления или вязкости по-прежнему влияют на фактический расход, поэтому гидростат необходим, когда требуется точная воспроизводимость потока. Многие производители выпускают клапаны со встроенным гидростатом для компенсации давления.

Дозиметровые контуры регулирования расхода

Рисунок 13-6 представляет собой схематический чертеж контура регулирования расхода на входе дозатора, ограничивающего жидкость, когда она входит в порт привода. Дозирующие контуры хорошо работают с гидравлическими жидкостями, но могут давать неустойчивые действия с воздухом.Обратите внимание, что цилиндр установлен горизонтально, что создает резистивную нагрузку. Регуляторы расхода на входе работают только с резистивными нагрузками, потому что убегающая нагрузка может перемещать привод быстрее, чем контур может заполнить его жидкостью.

Рис. 13-6. Контур управления расходомером

Левый контур на Рисунке 13-6 показан в состоянии покоя с работающим насосом. Обратите внимание, что обратные клапаны в регуляторах потока проталкивают жидкость через отверстия, когда она входит в цилиндр, и позволяет жидкости обходить их, когда она выходит.

Правая схема отображает условия при выдвижении цилиндра. Клапан управления направлением переключается на прямые стрелки, и поток насоса проходит через левый регулятор потока к торцу крышки цилиндра с контролируемой скоростью. Жидкость, покидающая шток цилиндра, беспрепятственно течет в бак. Цилиндр выдвигается с пониженной скоростью (в гидравлическом контуре) до тех пор, пока не встретит сопротивление, которое не может преодолеть, или пока не достигнет дна. При показанном клапане без компенсации скорость может изменяться при колебаниях давления или изменении вязкости.

Когда цилиндр находится в движении, давление на PG1 считывает настройку предохранительного клапана или компенсатора насоса. Давление на PG2 считывает все, что требуется для перемещения груза в любой точке цикла. Давления на PG3 и PG4 считывают только противодавление в линии резервуара при выдвижении цилиндра.

Очевидно, что если бы на цилиндр воздействовала внешняя сила, он бы быстро расширился. Поскольку жидкость поступает в конец крышки с пониженным расходом, там будет образовываться вакуумная пустота, пока насос не успеет ее заполнить.

У регуляторов расхода на входе могут возникать проблемы с пневматическими контурами. Когда жидкость направляется к торцу крышки цилиндра, давление на PG1 сразу повышается до значения регулятора. Однако давление на PG2 начинается с нуля и медленно увеличивается. До тех пор, пока давление в точке PG2 не поднимется достаточно, чтобы создать отрывную силу, цилиндр не перемещается. При давлении отрыва цилиндр быстро расширяется, и расширяющийся воздух может вызвать его выпад. Часто при рывке вперед поршень опережает поступающий воздух, и давление падает ниже уровня отрыва, поэтому поршень останавливается.Давление снова начинает нарастать, и сценарий выпада / остановки продолжается до конца хода. Схема расходомера, обсуждаемая ниже, всегда является лучшим выбором для управления воздушными цилиндрами.

Цепи в Рис. 13-7 показывают приложения, в которых контур дозирования является единственным выбором как для пневматики, так и для гидравлики. Слева на Рис. 13-7 , пневматический цилиндр одностороннего действия установлен штоком вертикально вверх. Единственный способ контролировать скорость выдвижения — это регулирование расхода дозатора.Когда также необходимо контролировать скорость втягивания, необходимо также регулирование расхода дозатора.

Рис. 13-7. Цепи, в которых требуется регулирование расхода на входе

Цилиндр, изображенный справа в Рис. 13-7 выдвигается для выполнения операции перед втягиванием или запуском цикла другого привода. Сигнал о продолжении цикла может исходить от реле давления или клапана последовательности.Любое из этих устройств можно настроить на выход при любом давлении. Обычно они устанавливаются на 50–150 фунтов на квадратный дюйм ниже рабочего давления системы для гидравлики или на 5–15 фунтов на квадратный дюйм для воздуха. Причина использования дозирующего регулирования расхода заключается в том, что давление между регулятором расхода и цилиндром обычно остается низким до тех пор, пока цилиндр не соприкоснется с заготовкой. При рабочем контакте возникающее повышение давления переключает эти приводимые в действие давлением устройства и запускает следующую последовательность. Всегда помните: реле давления или клапан последовательности не указывают напрямую, что привод достиг физического положения.Они только указывают на то, что давление достигло заданного значения. . . не почему.

Другими контурами, требующими регулирования расхода на входе счетчиками, являются контуры насосов с измерением нагрузки, описанные в главе 8.

Дозирующие цепи управления расходом

Рисунок 13-8 показывает схематический чертеж контура управления расходомером на выходе, который ограничивает жидкость, когда она выходит из порта привода. Контуры дозирования хорошо работают как с гидравлическими, так и с пневматическими приводами. Положение при установке цилиндра не имеет значения, потому что выходной поток ограничен и привод не может убежать.Регуляторы расхода на выходе работают с резистивными нагрузками или убегающими нагрузками, потому что привод никогда не может двигаться быстрее, чем позволяет жидкость, покидающая его.

Рис. 13-8. Контур управления расходомером

Левый контур на Рис. 13-8 показан в состоянии покоя с работающим насосом. Обратите внимание, как обратные клапаны в регуляторах потока позволяют жидкости обходить отверстия и беспрепятственно входить в цилиндр.Когда жидкость выходит из цилиндра, она с заданной скоростью проходит через отверстия. Единственный манометр, показывающий давление, — это PG3 , потому что нагрузка на шток цилиндра вызывает давление в заблокированном порте клапана.

На правом контуре показаны условия, когда цилиндр выдвигается. Направленный регулирующий клапан переключается на прямые стрелки, и поток насоса обходит верхний регулятор потока, чтобы перейти к концу крышки цилиндра. Жидкость, покидающая конец штока цилиндра, задерживается до того, как она попадет в резервуар — даже при внешней нагрузке, пытающейся переместить ее.Цилиндр выдвигается с пониженной скоростью как в гидравлических, так и в пневматических контурах, пока не встретит сопротивление, которое он не может преодолеть, или не опустится до дна. При показанном некомпенсированном клапане скорость может изменяться при колебаниях давления или изменении вязкости в гидравлической системе. (Для пневматических контуров нет регуляторов расхода с компенсацией давления.)

Когда цилиндр находится в движении, манометры PG1 и PG2 показывают настройку предохранительного клапана или компенсатора насоса. Манометр PG4 показывает противодавление в резервуаре.Манометр PG3 считывает давление, вызванное нагрузкой, плюс давление в результате увеличения площади крышки до площади стержня. Это повышенное давление может в 1,2–2 раза превышать давление на конце крышки или выше, в зависимости от размера стержня.

Измерительные регуляторы расхода одинаково хорошо работают в пневматических контурах при постоянной нагрузке. Изменение нагрузки может привести к остановке и / или рывку привода при определенных обстоятельствах. (Более подробное описание контуров управления потоком и ситуаций, которые могут возникнуть с ними, можно найти в нашей второй электронной книге под названием «Объяснение гидравлических цепей», которая будет выпущена для гидравлики и пневматики .com в ближайшие месяцы.

Контуры управления выпускным потоком

Контуры управления отводным потоком встречаются только в гидравлических системах и, как правило, только в системах с насосами фиксированного объема. Использование регулятора расхода этого типа с насосами с компенсацией давления дает мало или совсем не дает. Рисунок 13-9 показывает сливной контур в состоянии покоя с работающим насосом. Вход игольчатого клапана соединен с трубопроводом, идущим к цилиндру, а его выход соединен с резервуаром. Контур работает только с одним движущимся приводом, потому что весь поток насоса идет на текущую рабочую функцию.Как и измерительная схема, она работает только с резистивными нагрузками, поскольку контролирует поток жидкости, поступающей в привод. Основным плюсом этого типа управления скоростью является экономия энергии при использовании насоса фиксированного объема с движущими силами низкого давления.

Рис. 13-9. Контур управления стравливающим потоком

Когда направляющий клапан в Рисунок 13-9 смещается, весь поток насоса проходит через него к приводу.На пути к приводу часть потока отводится в бак, поэтому привод не достигает полной скорости. Давление на PG1 повышается только до того уровня, который требуется для перемещения привода и его нагрузки, поэтому избыточный поток идет в резервуар при низком давлении. (При использовании насоса фиксированного объема и контура дозирования или дозирования избыточный поток также поступает в резервуар, но при давлении предохранительного клапана.) Многие контуры выполняют работу только в конце хода, поэтому эта система управления потоком экономит энергию. в то время как привод перемещается в рабочее положение и обратно, но все же обеспечивает хорошее управление скоростью.

Несколько слов предостережения:

  • Давление в приводе во время перемещения должно быть выше, чем давление на пути к резервуару, поэтому жидкость будет течь в резервуар.
  • Поскольку давление может изменяться во время перемещения (особенно, когда привод контактирует с заготовкой), используйте игольчатый клапан с компенсацией давления, чтобы поток в резервуар оставался постоянным.
  • Даже с игольчатым клапаном с компенсацией давления скорость привода будет нестабильной.Эффективность насоса и / или привода допускает байпас, который напрямую влияет на поток в привод, а не в бак.

Применения регулирующего клапана с компенсацией давления

При изменении падения давления на отверстии изменяется и расход через отверстие. По мере увеличения падения давления расход увеличивается, а при уменьшении падения давления расход уменьшается. Из-за этого факта, если бы падение давления на отверстии было постоянным, независимо от колебаний давления на входе и выходе, то поток через него остался бы таким же.Регулирующий клапан с компенсацией давления (такой, как тот, что показан на , рис. 13-2, ) автоматически поддерживает постоянный перепад давления на отверстии. Краткое обсуждение клапанов регулирования расхода с компенсацией давления на стр. 13-1, но клапан в разрезе применяется к отводному контуру в Рис. 13-10 .

Рис. 13-10. Контур управления выпускным потоком с поршневым насосом и клапаном регулирования расхода с компенсацией давления

В выпускном контуре жидкость из гидрораспределителя направляется в цилиндр, чтобы начать его выдвижение.Поскольку в контуре установлен насос с фиксированным объемом и требуется регулировка скорости, для экономии энергии используется регулирование отводного потока. Вместо управления потоком к приводу или от него, избыточный поток сбрасывается в резервуар через регулятор потока с компенсацией давления при любом давлении, необходимом для перемещения жидкости. Контур регулирования расхода на входе или выходе будет направлять избыточный поток в резервуар через предохранительный клапан при максимальном давлении, тратя намного больше энергии.

Причина использования регулятора расхода с компенсацией давления заключается в том, что давление будет колебаться по мере того, как привод движется к заготовке, и поток в резервуар от регулятора расхода без компенсации будет непрерывно изменяться.В результате скорость привода может значительно меняться во время движения. При управлении потоком с компенсацией давления поток в резервуар остается постоянным, но скорость привода все еще может изменяться из-за эффективности насоса при повышении или понижении давления. Любое изменение скорости в зависимости от эффективности насоса присутствует, но практически незаметно.

В схеме Рис. 10-13 насос на 10 галлонов в минуту подает 7 галлонов в минуту в цилиндр и 3 галлона в минуту в бак. Жидкость, поступающая в регулятор расхода с компенсацией давления, проходит мимо золотника компенсатора и течет к регулируемому отверстию с режущей кромкой, которое установлено на 3 галлона в минуту.Отверстие с регулируемым острием ограничивает поток и создает противодавление в поступающей жидкости. Когда противодавление достигает (и пытается превысить) 125 фунтов на квадратный дюйм, жидкость в линии управления входным давлением перемещает золотник компенсатора вправо. Это ограничивает поток через компенсирующее отверстие. После того, как золотник компенсатора установится на настройку пружины смещения 125 фунтов на кв. Дюйм, давление на PG3 достигает 125 фунтов на квадратный дюйм и остается на этом уровне. Это означает, что перепад давления через отверстие с регулируемым острием составляет 125 фунтов на квадратный дюйм.По мере того как цилиндр продолжает движение и давление в PG1 и PG2 увеличивается или уменьшается, давление в PG4 остается на уровне 125 фунтов на квадратный дюйм, а поток постоянен. Цилиндр движется с одной и той же скоростью независимо от того, составляет ли давление 125 фунтов на квадратный дюйм или выше, но на 125 фунтов на квадратный дюйм ниже установленного максимального давления.

Рис. 13-11. Контур регулирования расхода на входе с насосом с компенсацией давления и клапаном регулирования расхода с компенсацией давления

Рисунок 13-11 показывает регулирование расхода с компенсацией давления в контуре дозирования.Жидкость из клапана попадает в регулятор потока и ограничивается. Противодавление от ограниченного потока проходит через пилотную линию входного давления и сдвигает золотник компенсатора вправо, ограничивая поток до регулируемого отверстия с режущей кромкой. Противодавление от сопротивления цилиндра действует на правый конец золотника компенсатора через пилотную линию выходного давления и добавляет к силе пружины смещения 125 фунтов на кв. Дюйм. Это действие и взаимодействие всегда поддерживает давление на 125 фунтов на квадратный дюйм выше на PG5 , чем на PG2. Постоянный перепад давления на отверстии поддерживает постоянный поток в цилиндр.

Рис. 13-12. Контур регулирования расхода на выходе с насосом с компенсацией давления и клапаном регулирования расхода с компенсацией давления

На рисунке 13-12 показано регулирование расхода с компенсацией давления в контуре расходомера. Жидкость из конца штока цилиндра попадает в регулятор потока с компенсацией давления и ограничивается регулируемым острым отверстием.Противодавление через пилотную линию впускного давления смещает золотник компенсатора вправо и ограничивает поток регулируемым отверстием с острым краем. Давление на PG5 устанавливается на уровне 125 фунтов на квадратный дюйм, и поток остается неизменным через регулируемое отверстие с режущей кромкой. Любое противодавление от потока в резервуаре добавляет к силе пружины смещения 125 фунтов на квадратный дюйм и увеличивает давление на уровне PG5 , поэтому оно всегда остается на 125 фунтов на квадратный дюйм выше PG4 .

Регулирующие клапаны с компенсацией давления в пять раз дороже, чем модели без компенсации, поэтому их не следует указывать, если точное регулирование расхода не требуется.

Изменения вязкости жидкости также вызывают колебания потока. Густая жидкость течет медленнее, чем жидкая. Клапан управления потоком без температурной компенсации позволяет изменять поток от холодного масла при запуске до масла, работающего при нормальной или высокой температуре. Наиболее частым способом устранения колебаний вязкости является использование отверстия с острым концом. Отверстия с острыми кромками не имеют плоских поверхностей для замедления потока жидкости, поэтому они мало изменяют поток между густыми и тонкими жидкостями. Доступны и другие устройства для получения постоянного потока с вариациями вязкости, но они могут быть сложными и вызывать сбои.

Регулятор расхода в гидравлическом контуре всегда выделяет тепло. Некоторые комбинации насоса и регулятора потока выделяют намного больше тепла, и их следует по возможности избегать. В следующих примерах показаны различные комбинации насоса и регулятора расхода, а также показано, сколько тепла можно ожидать.

Рис. 13-13. Производство тепла в насосных контурах с фиксированным объемом с регуляторами расхода на входе и выходе

Комбинация насоса фиксированного объема и регулирования расхода на входе или выходе в Рис. 13-13 — это наихудший случай.Пример показывает движение цилиндра к заготовке с регулятором потока, установленным на 3 галлона в минуту. Цепь питает насос мощностью 10 галлонов в минуту, приводимый в движение электродвигателем мощностью 5 л.с. Поскольку для перемещения цилиндра во время движения требуется всего 100 фунтов на квадратный дюйм, много энергии, выделяемой теплом, тратится впустую. Этот пример несколько преувеличен, но вовсе не неслыханный. Обратите внимание, что в примере показаны только потери энергии на ход разгибания. При уменьшении скорости хода втягивания выделение тепла может почти вдвое превысить указанные показатели.

Главный генератор тепла — это избыточный поток насоса, проходящий через предохранительный клапан под давлением 1000 фунтов на квадратный дюйм.Две схемы в Рис. 13-14 показывают, как устранить такую ​​потерю энергии с помощью другой схемы управления потоком или другого насоса. Несмотря на то, что при таких малых расходах энергия, расходуемая через клапан управления потоком, намного меньше, он все же увеличивает тепло в системе. Кроме того, величина падения давления может быть ниже, чем указано здесь, потому что некоторые приводы требуют большего давления для перемещения их к заготовке и от нее. Потери энергии через регулятор потока не могут быть устранены. Величина потерь зависит от падения давления и скорости потока через отверстие.

Рис. 13-14. Два контура регулирования расхода, уменьшающие тепловыделение

Схемы в Рисунок 13-14 показывают насос фиксированного объема с отводным контуром и насос с компенсацией давления с дозирующим контуром. Обе эти комбинации экономят много энергии (хотя и не так сильно, как схема измерения нагрузки, показанная на рис. 8-27 ).Этот тип контура регулирования расхода расходует минимум энергии при использовании регуляторов расхода для регулирования скорости.

Делители потока жидкости

Делитель потока в Рисунок 13-15 называется приоритетным делителем потока , потому что он разделяет поток насоса на фиксированный выход с регулируемым потоком (CF) и направляет избыточную жидкость через порт избыточного потока (EF). Объемные отверстия (просверленные, как указано покупателем) задают поток жидкости из порта CF. EF поток — это любой поток, создаваемый насосом сверх контролируемого потока.Делитель потока этого типа часто используется в рулевом управлении с гидроусилителем транспортных средств, где мощность насоса с приводом от двигателя может изменяться при изменении частоты вращения или при использовании его потока для других функций. Делитель приоритетного потока гарантирует, что в гидроусилитель рулевого управления всегда будет достаточно жидкости при любой частоте вращения двигателя или при использовании других функций.

Рис. 13-15. Делитель приоритетного потока с предохранительным клапаном на приоритетном участке

Когда жидкость входит в клапан, путь наименьшего сопротивления проходит через отверстия регулируемого объема потока и выходное отверстие CF. Если поток насоса превышает объем, который могут пройти объемные отверстия, давление на правом конце золотника регулирования потока через пилотную линию избыточного потока увеличивается. Когда давление повышается настолько, чтобы преодолеть смещающую пружину и любое противодавление из контура рулевого управления, золотник управления потоком перемещается влево, ровно настолько, чтобы позволить избыточному потоку выйти через порт EF. Избыточный расход изменяется по мере изменения расхода насоса, но поток в порт CF имеет приоритет. Предохранительный клапан в канале CF может быть настроен на любое давление и не влияет на давление в канале EF. Предохранительный клапан с регулируемым потоком необходим, даже если максимальное давление одинаково для обоих выходов.

Обратите внимание, что регулируемый расход компенсируется давлением. По мере нарастания давления в отверстии CF, оно отталкивается от пилотного управляющего давления избыточного потока, чтобы поддерживать постоянный перепад давления в отверстиях объема.

Приоритетные делители потока также производятся с регулируемым потоком для приоритетного порта и без предохранительного клапана для контуров, в которых он уже есть.(Показанный символ заимствован из каталога производителя, поскольку в литературе ANSI или ISO нет стандартного символа.)

Рис. 13-16. Золотниковый делитель потока для разделения 50-50

Делитель потока в Рис. 13-16 представляет собой золотниковый делитель, который разделяет поток с любой заданной скоростью в соответствии с размерами просверленных отверстий. Обычно он устанавливается с одинаковыми размерами отверстий для разделения 50-50. Эта особая конструкция не допускает обратного потока, поэтому перепускные обратные клапаны требуются, когда поток должен возвращаться таким же образом, как он поступил.

Жидкость, поступающая во впускной порт, проходит через отверстия влево и вправо, затем через выпускные отверстия 1 и 2. Когда одно из выпускных отверстий встречает большее противодавление, чем другое, сторона высокого давления перемещает золотник к стороне низкого давления до тех пор, пока давление с обеих сторон не появится. уравнять. Равный перепад давления на обоих отверстиях обеспечивает равный поток. (Большинство производителей указывают равенство расхода на уровне ± 5%.) Перепады давления на двух выходах должны быть небольшими, поскольку входное давление всегда равно максимальному выходному давлению, а это означает, что падение давления на выходе низкого давления приводит к потере энергии.

Золотниковые делители потока только разделяют поток. Если требуется более двух выходов, делители следует использовать последовательно. Разделительный разделитель 50-50, идущий на два дополнительных разделителя 50-50, дает четыре равных выхода. Делитель 66-33 на делитель 50-50 дает три равных выхода. Делитель / сумматор потока в Рисунок 13-17 выравнивает поток в обоих направлениях. Его можно использовать с приводами двойного действия для синхронизации скорости в обоих направлениях движения. Золотник в этом делителе состоит из двух частей с соединительным звеном, которое позволяет частям перемещаться вместе в закрытом состоянии (как показано) для объединения или распределяться под действием давления на входе, когда они разделяются.Пружины на обоих концах золотника удерживают секции вместе, когда давление выравнивается или отсутствует. Входные отверстия устанавливают номинальный расход, а выходные отверстия регулируют поток к приводу или от него.

Рис. 13-17. Делитель / объединитель потока золотникового типа с разделением 50-50

Поток к впускному-обратному порту проходит через впускные отверстия и разделяется на две равные части. Падение давления на отверстиях приводит к тому, что разделенная катушка разделяется, так что выходные отверстия работают на внешнем крае выпускных-обратных каналов.Когда неравномерное давление на его концах смещает золотник, поток задерживается к выпускному отверстию низкого давления, чтобы не допустить приема слишком большого количества жидкости. Когда привод реверсирует, поток в выпускные-возвратные отверстия проходит через выпускные отверстия и далее через впускные отверстия, заставляя золотниковые секции сближаться. Теперь выпускные отверстия регулируют обратный поток на внутреннем крае выпускных-обратных каналов. Они будут задерживать поток из любого порта исполнительного механизма, который пытается бежать вперед.

Ротационные делители потока

Роторный (моторный) делитель потока состоит из двух или более гидравлических двигателей — в общем корпусе — с общим валом, проходящим через один набор шестерен на всех двигателях.Есть общий вход для всех двигателей и отдельные выходы. Двигатели обычно шестеренчатые или героторные. Разделение потока обычно составляет 50-50, но возможны многие комбинации выходного потока при изменении ширины шестерни или геротора.

Вид в разрезе и символ в Рис. 13-18 изображает делитель потока 50-50 с раздельным мотор-редуктором с 2 выходами. (Для делителя потока двигателя нет символа ISO или ANSI, поэтому показанный на рисунке взят из каталога поставщика.) Одна шестерня каждого набора двигателей прикреплена к общему валу, поэтому оба двигателя должны вращаться с одинаковой скоростью.Если один из двигателей глохнет, они останавливаются из-за общего вала. Из-за внутренних зазоров в элементах двигателя возникает некоторый байпасный поток, который не вращает двигатели. В результате потоки на выходе не всегда точно равны. . . особенно при больших перепадах давления на выходе.

Рис. 13-18. Делитель потока моторного типа с делением 50-50

Из Рисунок 13-18 , должно быть очевидно, что у этого делителя потока нет приоритетной стороны, как у золотникового делителя потока.Таким образом, при изменении входящего потока он всегда делится поровну. Основное преимущество моторных делителей потока перед золотниковыми делителями потока заключается в меньших потерях энергии, когда на выходах не одинаковое или близкое давление. Если давление на правом выходе составляло 1500 фунтов на квадратный дюйм, а давление на левом выходе было 300 фунтов на квадратный дюйм, давление на входе было бы 900 фунтов на квадратный дюйм. Давление на входе всегда является средним от суммы на выходе.

Эта функция может быть активом или проблемой. Если одно выпускное отверстие встречает сопротивление, в то время как другое течет в резервуар, давление на входе в 2000 фунтов на квадратный дюйм может привести к увеличению давления на выходе до 4000 фунтов на квадратный дюйм.Если такое высокое давление недопустимо, на выходах должен быть установлен предохранительный клапан. С другой стороны, интенсификация может позволить системе на 1000 фунтов на квадратный дюйм производить 2000 фунтов на квадратный дюйм для выполнения работы — аналогично контуру насоса высокого-низкого давления. Обратите внимание, что при удвоении давления поток через выпускное отверстие высокого давления уменьшается вдвое.

Рис 13-19. Схема синхронизации для делителя потока 50-50

Глядя на Рисунок 13-18 , кажется, что делитель потока двигателя также является сумматором. Отчасти это правда. Схема в Рис. 13-19 показывает делитель потока двигателя, синхронизирующий два гидравлических двигателя.Поскольку двигатели вращаются вправо, они остаются почти идеально синхронизированными. Давление на каждый двигатель может быть разным, но поток на выходе из каждого делителя потока остается почти постоянным. Если гидрораспределитель переключается, чтобы двигатели вращались влево, делитель потока может получать равный поток, а гидравлические двигатели могут оставаться синхронизированными. Однако, если один гидравлический двигатель встречает большее сопротивление, чем он может преодолеть, и останавливается, весь поток насоса направляется в работающий гидравлический двигатель. Затем второй двигатель вращается в два раза быстрее.Во время этого сценария один двигатель делителя потока набирает обороты, а другой — кавитирует. Единственный способ обеспечить синхронизацию обоих гидравлических двигателей в обоих направлениях вращения — это установить делители потока двигателя на обоих портах клапана.

Делители потока золотников и двигателей работают достаточно хорошо для синхронизации контуров с гидравлическими двигателями и цилиндрами. Однако, поскольку оба устройства не разделяют поток идеально, приводы, которыми они управляют, не будут оставаться идеально синхронизированными. Наихудшая проблема — высокий перепад давления на выходе из перегородки; он может допускать отставание положения привода от 5 до 10%.Это означает, что синхронизирующие контуры с использованием делителей потока часто требуют некоторого типа ресинхронизирующих клапанов для более точного выравнивания приводов, когда они останавливаются в исходном положении. (Из-за внутреннего байпаса приводы с короткими циклами могут повторно синхронизироваться, потому что ошибка мала.)

Рис. 13-20. Схема делителя потока моторного типа с делением потока 50-50

Еще одним соображением конструкции является повышение давления на выходах делителя потока мотора. Схема в Рис. 13-20 имеет два цилиндра, которые синхронизируются делителем потока двигателя.Поскольку этот контур работает при 2000 фунтов на квадратный дюйм, возможно, что давление в одном цилиндре может достигнуть 4000 фунтов на квадратный дюйм из-за усиления. Усиление происходит, когда один цилиндр слегка нагружен или не имеет нагрузки, а другой — сильно нагружен. В Рис. 13-19 нагрузка смещена на одну сторону плиты, в результате чего всю работу выполняет правый цилиндр. Давление на входе составляет 2000 фунтов на квадратный дюйм, и цилиндры остановлены. Давление в слегка нагруженном левом цилиндре составляет 250 фунтов на квадратный дюйм, поэтому давление в правом цилиндре составляет 3750 фунтов на квадратный дюйм.Интенсификация обусловлена ​​передачей энергии через двигатели в делителе потока. Поскольку давление на входе для обоих двигателей составляет 2000 фунтов на квадратный дюйм, неиспользованные 1750 фунтов на квадратный дюйм с левой стороны передаются через общий вал и доводят противоположный двигатель до 3750 фунтов на квадратный дюйм. (Для других схем делителя потока. См. Книгу автора «Fluid Power Circuits Explained», доступную через ту же розетку для данного руководства.)

Рис. 13-21. Символы для модульных регуляторов потока и делителей потока

Большинство функций регулирования потока доступны в виде модульных или многослойных клапанов, которые устанавливаются между распределителями и пластиной. Рис. 13-21. показано большинство распространенных конфигураций, предлагаемых в настоящее время поставщиками гидравлической энергии. Хотя символы показывают регуляторы расхода без компенсации, большинство конфигураций также доступно с регуляторами расхода с компенсацией давления. Там, где показан игольчатый клапан, фактически может быть установлен регулятор потока с байпасом. Это не проблема, потому что нет причин для реверсирования потока. Рисунок 13-21 также показывает два модульных делителя потока, которые можно приобрести у одного поставщика.Эти модули обычно доступны для клапанов всех размеров до D08 (порты дюйма).

Основная идея — гидравлическая система

Основная идея любой гидравлической системы очень проста: Сила, приложенная в одной точке, передается в другую точку с помощью несжимаемой жидкости. Жидкость почти всегда представляет собой какое-либо масло. При этом сила почти всегда умножается. На рисунке ниже показана простейшая возможная гидравлическая система:

Этот контент несовместим с этим устройством.

Простая гидравлическая система, состоящая из двух поршней и соединяющей их маслонаполненной трубы. Щелкните красную стрелку, чтобы увидеть анимацию.

На этом чертеже два поршня (красные) помещаются в два стеклянных цилиндра, заполненных маслом (светло-голубой) и соединенных друг с другом трубкой, заполненной маслом. Если вы приложите направленную вниз силу к одному поршню (левому на этом рисунке), то сила передается на второй поршень через масло в трубе.Поскольку масло несжимаемо, эффективность очень хорошая — почти вся приложенная сила приходится на второй поршень. Самое замечательное в гидравлических системах то, что труба, соединяющая два цилиндра, может быть любой длины и формы, что позволяет ей проходить через все виды вещей, разделяющих два поршня. Трубка также может разветвляться, так что один главный цилиндр может управлять более чем одним подчиненным цилиндром , если это необходимо.

Самое интересное в гидравлических системах состоит в том, что очень легко добавить к системе умножение (или деление) силы.Если вы читали «Как работает блокировка и захват» или «Как работают механизмы», то вы знаете, что обменное усилие на расстояние очень распространено в механических системах. В гидравлической системе все, что вам нужно сделать, это изменить размер одного поршня и цилиндра относительно другого, как показано здесь:

Этот контент несовместим с этим устройством.

Гидравлическое умножение. Поршень справа имеет площадь в девять раз больше, чем поршень слева.Когда к левому поршню прилагается сила, он перемещает девять единиц на каждую единицу, которую перемещает правый поршень, а сила умножается на девять на правый поршень. Щелкните красную стрелку, чтобы увидеть анимацию.

Чтобы определить коэффициент умножения , сначала посмотрите на размер поршней. Предположим, что поршень слева имеет диаметр 2 дюйма (радиус 1 дюйм), а поршень справа — 6 дюймов (радиус 3 дюйма).Площадь двух поршней составляет Pi * r 2 . Таким образом, площадь левого поршня составляет 3,14, а площадь поршня справа — 28,26. Поршень справа в 9 раз больше поршня слева. Это означает, что любая сила, приложенная к левому поршню, будет в 9 раз больше на правый поршень. Таким образом, если вы приложите к левому поршню усилие в 100 фунтов, направленное вниз, справа появится сила в 900 фунтов, направленная вверх. Единственная загвоздка в том, что вам придется нажать на левый поршень на 9 дюймов, чтобы поднять правый поршень на 1 дюйм.

Тормоза в вашем автомобиле — хороший пример простой гидравлической системы с поршневым приводом. Когда вы нажимаете педаль тормоза в автомобиле, она нажимает на поршень в главном тормозном цилиндре. Четыре подчиненных поршня, по одному на каждом колесе, приводят в действие тормозные колодки, прижимая их к тормозному ротору и останавливая автомобиль. (На самом деле, сегодня почти во всех автомобилях на дорогах два главных цилиндра приводят в движение по два рабочих цилиндра. Таким образом, если в одном из главных цилиндров возникла проблема или возникла утечка, вы все равно можете остановить автомобиль.)

В большинстве других гидравлических систем гидроцилиндры и поршни через клапаны соединены с насосом, подающим масло под высоким давлением. Вы узнаете об этих системах в следующих разделах.

Клапаны управления потоком

— гидравлическая символика 204

Джош Косфорд продолжает свою серию статей о гидравлической символике, здесь подробно рассмотрев клапаны управления потоком. Остальное см. Здесь.

Автор: Джош Косфорд, ответственный редактор

Слова клапаны управления потоком в широком смысле описывают любой гидравлический компонент, способный уменьшать объем жидкости ниже по потоку относительно себя выше по потоку.Само собой разумеется, что клапан управления потоком только уменьшает поток, поскольку законы природы остаются неизменными. Способ изменения потока значительно различается, и в зависимости от выбора клапана и его расположения эффект может быть значительным.

Самым элементарным элементом управления потоком является фиксированное отверстие, рис. 1. Высверливание фитинга приводит к образованию рудиментарного отверстия, если уменьшенное поперечное сечение препятствует потоку. Отверстие — это не отрезок водопровода, а это плохой и неэффективный способ управления потоком.Отверстие должно быть как можно короче по глубине, но при этом оставаться достаточно прочным, чтобы выдерживать воздействие давления.

Нарисуйте фиксированное отверстие одним из двух способов, как показано на рисунке 1. Первый и наиболее распространенный метод показывает путь потока, окруженный направленными наружу пологими дугами. Они означают плавное сжатие жидкости, но на самом деле гидравлические компоненты редко оттачиваются так плавно. Второй символ с вершинами, обращенными внутрь, обозначает менее распространенный метод рисования фиксированного отверстия, хотя лично я предпочитаю его.

Фиксированные диафрагмы обычно используются для заводских настроек в насосах, коллекторах и клапанах, но не обеспечивают возможности настройки пользователем. Регулируемое отверстие обеспечивает способ управления размером зазора между иглой и ее седлом, таким образом изменяя скорость потока через себя. К символу просто добавляется диагональная стрелка , обозначающая возможность регулировки в символах гидравлической энергии. Как и в случае с большинством символов, метод изменения расхода в физическом клапане в остальном не имеет отношения к символу.Кроме того, регулируемый символ также не гарантирует, что скорость потока будет даже отрегулирована, если на входе не предусмотрены средства для уменьшения или обхода потока, иначе назначенного клапану. В конце концов, мы говорим о объемном вытеснении, и в системе с фиксированным насосом жидкость должна идти где-то .

Классическая гидравлическая теория учит нас, что они не будут клапанами регулирования потока , если и пока не будет обратный клапан обратного потока, как в последнем примере на Рисунке 1.Обратный клапан блокирует восходящий поток через этот символ клапана, вдавливая шар в седло, когда поток присутствует в нижнем отверстии. Обратный поток позволяет шару подниматься и обходить обратный клапан, хотя значительная часть потока по-прежнему будет проходить через отверстие, так как перепады давления через отверстие и обратный клапан будут точно равны друг другу. Диагональная стрелка показывает нам, что этот регулирующий клапан является регулируемым расходом.

Хотя эта серия статей посвящена символам больше, чем каким-либо принципам гидравлической энергии, важно понимать взаимосвязь с давлением и потоком.В любом контуре, где ограничение, диафрагма или регулятор потока уменьшают поток, давление увеличивается. Кроме того, в любых обстоятельствах, когда давление на выходе высокое, уменьшается возможность протекания через измерительное устройство. Важный термин, который следует запомнить, — это падение давления , которое представляет собой сравнение давления на входе и выходе через объект. Любое изменение расхода или перепада давления может иметь положительные или отрицательные последствия для работы системы.

Четыре символа, которые мы рассмотрели до сих пор, представляют клапаны, которые будут течь со скоростью, определяемой перепадом давления через них, и при повышении или падении давления ниже по потоку поток изменится обратно пропорционально.Чтобы обойти эту проблему, была создана концепция под названием с компенсацией давления , в которой используется хитроумная технология для стимулирования потока при повышении давления на выходе, тем самым обеспечивая стабильный расход независимо от нагрузки или колебаний давления подачи.

Первый символ на рисунке 2 обозначает упрощенную версию регулирования расхода с компенсацией давления и температуры. Этот символ включает дуги отверстий, стрелку переменной скорости и обратный клапан, как и в случае стандартного регулятора потока.Однако добавление стрелки, направленной вверх, говорит нам о компенсации давления. Я не могу сказать вам этимологию, связанную с этим выбором графики, но, тем не менее, это стандартная практика. Более понятным является символ температурной компенсации, который выражается в виде бокового термометра. Температурную компенсацию также можно назвать компенсацией вязкости, потому что это всего лишь функция, которая позволяет клапану управлять расходом, несмотря на изменяющуюся вязкость масла.

Разделение потока насоса обеспечивает питание двух подсхем, и здесь может пригодиться регулятор потока с приоритетом типа .Также известный как «3-х портовый» регулятор потока, он будет направлять жидкость из порта 1 в 2 с фиксированной скоростью, зависящей от настройки отверстия, а вся избыточная жидкость отправляется в байпас через порт 3. Эту жидкость можно слить в резервуар. или используется для реальной работы. Важно отметить, что поток на порту 3 может поддерживаться только тогда, когда входящий поток превышает установленное значение. Например, если для порта 2 задан расход 8 галлонов в минуту с входящим потоком 10 галлонов в минуту, 2 галлона в минуту будут проходить в обход порта 3. Однако, если входящий поток упадет ниже 8 галлонов в минуту, весь поток теперь перейдет в порт 2, оставив ничего для обхода порта 3.

Последний символ, показывающий подробное представление управления потоком с компенсацией давления, становится сложным, но если вы будете придерживаться меня, вы поймете. Регулируемое отверстие и обратный клапан говорят сами за себя, но добавленный ниже по потоку символ компенсатора многое говорит о себе. Порт 1 перед отверстием соединен с огибающей стороны b компенсатора, на которой показаны символы «T», блокирующие поток в обоих портах. Порт 2 подключен к регулируемому отверстию и подает свою пилотную линию к огибающей на стороне b компенсатора, но это показывает, что он нормально течет в нейтрали.Порт 3 клапана просто соединяет всю сборку, обходит полезные детали и обеспечивает свободный поток в обратном направлении; настоящий контроль потока.

Компенсатор показан как 2-позиционный клапан, но это скорее золотниковый клапан с бесступенчатой ​​регулировкой, который измеряет между расходом больше или меньше. Компенсатор смещен пружиной, которая обеспечивает усилие 90 фунтов на квадратный дюйм, добавляемое к тому, что передается из порта 2. Когда поток проходит через клапан, компенсатор сравнивает давление в портах 1 и 2 регулируемого отверстия.Давление в канале 1 всегда будет выше, поэтому управляющее давление заставляет компенсатор закрыться до тех пор, пока давление на канале 1 не будет соответствовать давлению пружинного клапана 90 фунтов на кв. Дюйм. Поток через регулируемое отверстие всегда будет соответствовать перепаду давления в 90 фунтов на квадратный дюйм, который достигается самим собой, независимо от его настройки.

Если мы воспользуемся примером насоса, способного производить 12 галлонов в минуту и ​​компенсатора или предохранительного клапана на 3000 фунтов на квадратный дюйм, давление на входе 1 составит 3000 фунтов на квадратный дюйм. Предположим, нам нужно 10 галлонов в минуту при падении давления 90 фунтов на квадратный дюйм, поэтому мы настраиваем отверстие в соответствии с требованиями.Поскольку компенсатор установлен и хочет видеть разницу в 90 фунтов на квадратный дюйм между портами 1 и 2, давление в порте 2 закроет компенсатор, чтобы заблокировать поток, пока давление в порте 2 не достигнет 2910 фунтов на квадратный дюйм. В этот момент через клапан будет течь 10 галлонов в минуту, в то время как насос либо сбросит 2 галлона в минуту через предохранительный клапан, либо немного уменьшит угол наклонной шайбы.

Если давление на выходе повышается до 1500 фунтов на кв. Дюйм, управляющее давление в канале 2 увеличится, что приведет к открытию клапана и компенсирует повышение давления на выходе.То, что обычно приводит к меньшему потенциалу потока при заданном «дельте P», теперь приводит к открытию компенсатора для уменьшения противодавления на выходе. Компенсатор работает как редукционный клапан в обратном направлении; по мере увеличения давления он открывается шире, пропуская на больше потока , который обычно теряется из-за пониженного падения давления.

Компенсаторы давления могут быть добавлены к любому клапану гидравлического контура, который регулирует расход, включая пропорциональные клапаны. Позже в этой серии я расскажу о некоторых передовых концепциях, основанных на компенсаторах давления, которые иногда называют «гидростатами».«Вернитесь в ближайшее время, чтобы увидеть следующую статью из этой серии, на этот раз о символах гидравлических насосов.

В чем разница между символами гидравлического контура?

Кратко:

  • Металлические ремни прочные. Многослойные металлические ремни прочнее.
  • Металл устойчив к царапинам и царапинам, не позволяя бактериям спрятаться и размножаться.
  • Металлические ленты не образуют пыли и мусора.

Однослойные металлические ремни прочнее пластмассовых или резиновых ремней.Но им все еще может не хватать прочности и долговечности для работы в приложениях, связанных с поднятием тяжестей и повторяющимися движениями, такими как робототехника. В таких случаях лучше использовать многослойные металлические ремни.

Но являются ли многослойные металлические ремни хорошим выбором для вашей конструкции или применения?

Рассмотрим преимущества и недостатки многослойных металлических лент по сравнению с их однослойными аналогами и неметаллическими ремнями.

Основные сведения о металлических ремнях

Многослойные ленты на конвейерах обладают всеми преимуществами однослойных металлических лент, повышая прочность и долговечность.

Многослойные ремни похожи на однослойные по конструкции, и оба могут использоваться в бесконечных или открытых конфигурациях.

Бесконечная металлическая лента — это цельный непрерывный металлический лист, сваренный в петлю. Такой ремень долговечен и обеспечивает стабильную, воспроизводимую работу, что делает его полезным для автоматизированной сборки, пищевой промышленности и медицинских устройств.

Приводные ленты похожи на конвейерные ленты, но используются со специальными синхронизирующими шкивами, что делает их полезными для повторяемого и точного движения.

Металлические приводные ленты, с другой стороны, имеют открытую конфигурацию. Они имеют металлическую конструкцию с ремнями, но закреплены на каждом конце. Они обычно используются для чрезвычайно точного и воспроизводимого движения, которое необходимо при создании 3D-принтеров и роботов.

Металлические ремни могут быть изготовлены из различных сплавов нержавеющей стали и титана, а также из никелевых сплавов, таких как инконель и инвар. Некоторые из этих материалов устойчивы к низким температурам, другие — к коррозии, а некоторые имеют высокие пределы прочности и текучести.Выбор материала зависит от предполагаемого применения.

Как и их однослойные аналоги, многослойные приводные ленты обеспечивают нулевой люфт, который возникает в результате слишком большого зазора между отверстиями ремня ГРМ и штифтом синхронизирующего шкива. Как правило, требуется некоторый зазор, чтобы избежать столкновения и позволить штифтам войти в отверстия, но это может вызвать люфт при переворачивании ремня.

Когда шкив поворачивается, чтобы переместить ремень назад, штифты должны сначала переместиться с одной стороны своих отверстий на другую, прежде чем толкать ремень.Этот небольшой люфт может привести к неточности позиционирования в профиле движения. Для устранения этого могут быть разработаны прецизионные металлические ремни.

Металлические ремни работают со шкивами без зубцов или канавок, что снижает точность и повреждения от люфта.

Различия в многослойных ремнях

Многослойные ремни состоят из 2-7 уложенных друг на друга лент толщиной от 0,003 до 0,005 дюйма. Это сводит к минимуму общее напряжение, прикладываемое к ремню, и позволяет ремню выдерживать большую растягивающую нагрузку через увеличенное поперечное сечение -секционная площадь.Дополнительная прочность также продлевает срок службы ремней.

Многослойная конструкция также добавляет жесткости, что увеличивает его модуль упругости, так что ремень может противостоять люфту из-за любых оставшихся зазоров между отверстиями ГРМ и штифтами, которые невозможно спроектировать. Это может быть полезно во многих приложениях. Например, у некоторых роботов-манипуляторов есть два стальных ремня, работающих в тандеме, причем один ремень обеспечивает реверсивное движение. Благодаря неэластичности стального ремня эта конструкция может выдерживать быстрое ускорение и движение задним ходом, не вызывая люфта.Многослойные ремни обычно используются таким образом, чтобы выдерживать высокие нагрузки и ускорения.

Многослойные ремни изготовить сложнее из-за того, что все слои должны быть точно изготовлены, а затем свариваться вместе на концевом выступе ремня. Каждый поясной слой имеет немного разную длину и должен быть прикреплен так, чтобы он мог подходить к другим слоям при намотке на шкив. Концевой язычок — еще один ключевой элемент для обеспечения длительного срока службы ремня, поскольку он подвергается высоким нагрузкам.Из-за этого дизайн вкладки так же важен, как и качественная прецизионная сварка, использованная для ее создания.

Непористые поверхности лент из нержавеющей стали устойчивы к повреждениям, что делает их менее уязвимыми для бактерий или микробов в следах и царапинах.

Многослойные ремни обладают множеством преимуществ, в том числе их прочностью и гибкостью, но у них есть несколько других.

Толщина ремня и размер шкива определяют срок службы ремня. Шкив большего размера обычно означает, что ремень может выдерживать большую нагрузку.Но многослойные ремни могут выдерживать большую нагрузку без увеличения диаметра шкива. Несколько уровней обеспечивают прочность более толстой ленты, но работают вместе, чтобы получить гибкость меньшей ленты. Приложения, в которых полностью используются преимущества многослойных металлических ремней, включают перемещение тяжелых грузов без места для шкива подходящего размера, необходимого для однослойного, но более толстого ремня. Эта конструкция позволяет использовать шкивы диаметром от 1,5 дюйма.

Как указывалось ранее, производство многослойных металлических ремней сложнее, что приводит к более высокой начальной стоимости.Это изначально недостаток, но эти ремни более рентабельны в течение всего срока службы из-за их повышенной прочности.

По сравнению с традиционными лентами без питания, более длительный срок службы многослойных металлических лент и меньшие требования к очистке и техническому обслуживанию помогают компенсировать первоначальные затраты и делают их лучшим вариантом в долгосрочной перспективе.

Металлические ремни могут деформироваться и не подлежат ремонту при неправильном использовании или сильных ударах. Защита металлических лент, одно- или многослойных, от повреждений такого типа является ключом к обеспечению длительного срока службы ремня.

Многослойные металлические ремни в действии

Фирма пыталась получить апробированные и коммерциализированные новые технологии для робототехники. Проекты включали новые способы подъема и поворота тяжелых грузов в области складирования, логистики, медицины и пищевой промышленности.

Фирма работала над одной машиной, на которой использовалась однослойная металлическая лента, изготовленная из металла местного производства. Ремень имел ширину 6 мм и толщину 0,2 мм, но он выходил из строя, когда крутящий момент на ремне превышал 25 Нм.Затем клиент работал с командой инженеров Belt Technologies.

Одна из проблем заключалась в том, что они не могли изменить диаметр шкива. Итак, команда разработала и изготовила ленту из нержавеющей стали с шестью слоями, каждый толщиной 0,125 мм. Это позволяет машине выдерживать требуемый крутящий момент 150 Нм без увеличения напряжения изгиба. Следовательно, общие нагрузки на ремень уменьшаются, что увеличивает срок его службы.

Фирма увидела успех прототипа ремня, который в основном использовалась для демонстрации, и заказала версии новых металлических ремней с немного измененной длиной для использования в устройствах здравоохранения.

Говоря о применении в здравоохранении, металлические ремни позволяют производителям медицинского оборудования соблюдать правила безопасности для конвейерных лент с приводом от двигателя в фармацевтической и медицинской областях. Металлические ремни, в отличие от пластиковых или резиновых версий, противостоят бактериям, которые могут повредить фармацевтические препараты. Они также более гигиеничны в силу того, что их легче чистить и они устойчивы к воздействию воды и моющих средств.

Многослойные металлические ремни, занявшие нишу в робототехнике. Металлические приводные ленты открытой конфигурации, тип многослойной ленты, могут выполнять множество задач с практически нулевым люфтом, в том числе:

  • Позиционирующие каретки
  • Движущиеся роботизированные манипуляторы
  • Изготовление ЖК-дисплеев
  • Приводы оптических элементов
Они Правильно для вас?

Помимо большей прочности и гибкости, чем однослойные ремни, многослойные ремни обладают всеми характеристиками и преимуществами других цельнометаллических ремней, в том числе:

  • Высокое соотношение прочности и веса
  • Прочность и более длинная лента срок службы по сравнению с альтернативами
  • Жесткий (не растягивающийся) для повышения точности
  • Устойчивость к колебаниям температур
  • Устойчивость к коррозии, ржавчине и перегреву

Многослойные ленты на конвейерах обладают всеми преимуществами однослойных металлических лент, одновременно добавляя дополнительную прочность и долговечность.

Кроме того, они:

  • Не требуют смазки
  • Соответствуют самым строгим требованиям Министерства сельского хозяйства США для производства продуктов питания
  • Обеспечивают высокую точность и повторяемость
  • Непористые и устойчивы к повреждению поверхности
  • Имеют широкие возможности адаптации для различных отраслей промышленности и приложения
  • Не образуют такие частицы, как HTD или плоские неопреновые ленты, поэтому они хорошо подходят для чистых помещений.

Денис Ганьон — генеральный директор, а Алан Воски — президент Belt Technologies Inc.в Агаваме, Массачусетс. Свяжитесь с ними здесь.

Гидравлический двигатель — обзор

(3) Гидравлические двигатели и поворотные приводы

Гидравлические двигатели приводятся в действие гидравлической жидкостью под давлением и передают кинетическую энергию вращения механическим устройствам. Гидравлические двигатели, когда они приводятся в действие механическим источником, могут вращаться в обратном направлении и действовать как насос.

Гидравлические поворотные приводы используют жидкость под давлением для вращения механических компонентов. Поток жидкости вызывает вращение движущихся компонентов через зубчатую рейку и шестерню, кулачки, прямое давление жидкости на поворотные лопатки или другое механическое соединение.Гидравлические поворотные приводы и пневматические поворотные приводы могут иметь фиксированный или регулируемый угловой ход и могут включать такие функции, как механическое демпфирование, гидравлическое демпфирование (масло) с обратной связью и магнитные элементы для считывания с помощью переключателя.

Тип двигателя является наиболее важным фактором при поиске гидравлических двигателей. Доступны следующие варианты: аксиально-поршневой, радиально-поршневой, внутренняя шестерня, внешняя шестерня и лопасть. В аксиально-поршневом двигателе для выработки механической энергии используется установленный в осевом направлении поршень.Поток высокого давления, поступающий в двигатель, заставляет поршень двигаться в камере, создавая выходной крутящий момент. Радиально-поршневой гидромотор использует поршни, установленные радиально вокруг центральной оси, для выработки энергии. Радиально-поршневой двигатель альтернативной формы использует несколько взаимосвязанных поршней, обычно по схеме звезды, для выработки энергии. Подача масла поступает в поршневые камеры, перемещая каждый отдельный поршень и создавая крутящий момент. Несколько поршней увеличивают рабочий объем двигателя за один оборот, увеличивая выходной крутящий момент.В двигателе с внутренним зацеплением для производства механической энергии используются шестерни с внутренним зацеплением. Жидкость под давлением вращает внутренние шестерни, создавая выходной крутящий момент. Двигатель с внешним зацеплением использует внешние шестерни для производства механической энергии. Жидкость под давлением заставляет внешние шестерни вращаться, создавая выходной крутящий момент. Лопастный двигатель использует лопасть для выработки механической энергии. Жидкость под давлением ударяется о лопасти лопасти, заставляя ее вращаться и создавать выходной крутящий момент.

Дополнительные рабочие характеристики, которые следует учитывать, включают рабочий крутящий момент, давление, скорость, температуру, мощность, максимальный расход жидкости, максимальную вязкость жидкости, рабочий объем на оборот и вес двигателя.Рабочий крутящий момент — это крутящий момент, который двигатель способен выдать, который напрямую зависит от давления рабочей жидкости, подаваемой в двигатель. Рабочее давление — это давление рабочей жидкости, подаваемой в гидравлический двигатель. Перед подачей к двигателю жидкость находится под давлением от внешнего источника. Рабочее давление влияет на рабочий крутящий момент, скорость, расход и мощность двигателя. Рабочая скорость — это скорость, с которой вращаются движущиеся части гидравлических двигателей.Рабочая скорость выражается в оборотах в минуту или аналогичных показателях. Рабочая температура — это диапазон температур жидкости, который может выдерживать двигатель. Минимальные и максимальные рабочие температуры зависят от материалов внутренних компонентов двигателя и могут сильно различаться в зависимости от продукта.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *