Что такое гидрострелка назначение и принцип работы: Гидрострелка принцип работы и предназначение. Полезные статьи компании ВИКО в Челябинске.

Гидрострелка принцип работы назначение и расчеты. Принцип работы и назначение гидрострелки

Содержание

1. Гидрострелка принцип работы назначение и расчеты. Принцип работы и назначение гидрострелки
2. Программа расчета гидрострелки. Расчет диаметра гидрострелки
3. Гидрострелка из полипропилена – элемент в системе отопления частного дома
   • Гидрострелка для отопления из полипропилена
   • Почему гидрострелка из полипропилена
   • К недостаткам пропиленовой гидрострелки можно отнести:
4. Гидрострелка на 3 контура. Для чего нужна гидрострелка
5. Гидрострелка на 2 контура. Функции гидравлического разделителя
6. Видео разбор 3 принципов работы гидрострелки

Гидрострелка принцип работы назначение и расчеты. Принцип работы и назначение гидрострелки

1. Гидрострелка необходима для гидродинамической балансировки системы отопления и служит в качестве добавочного узла. Она дает возможность сберечь теплообменники котлов, сделанные из чугуна, от возможных тепловых ударов. Подобное может произойти во время первоначального пуска котла, проведения технических проверок или обслуживающих работ, которые сопровождаются обязательным отключением циркуляционного насоса отопления и горячего водоснабжения. Также, применение гидрострелки, предохранит целостность вашей системы отопления при автоматическом отключении контуров ГВС, теплового пола и др.. При монтировании отопительной системы в вашем доме для соблюдения гарантийных обязательств изготовителя на оборудование, установка гидрострелки, является обязательным условием. Требования эти являются обязательными для котлов, у которых теплообменник изготавливается из чугуна. Так как, при возникновении большой разницы температур между водой на выходе и входе, возможно разрушение чугуна из-за его природной хрупкости.
2. Чтобы выровнять давление при неодинаковых расходах в основном контуре котла и сумарном потреблении вторичными контурами тепла. Гидроразделитель будет полезным в случае многоконтурных систем отопления (батареи отопительные, водонагреватель, горячий настил и другое). Соблюдая гидродинамические нормы, наше устройство дает возможность на 100% устранить воздействие друг на друга контуров и гарантировать их бесперебойную работу в заданных режимах.
3. При правильном расчете размеров и гидромеханических параметров, гидрострелка будет выполнять функцию отстойника и убирать из теплоносителя механические образования, такие как ржавчина, шлам, накипь. Это значительно продлит время работы всех движущихся и трущихся элементов системы отопления, например насосов, запорной арматуры, счетчиков и датчиков.
4. Гидроразделитель осуществляет важную роль удаления с теплоносителя, находящегося в нем воздуха. Это в существенной степени снизит количество окислившихся металлических деталей системы отопления.

Программа расчета гидрострелки. Расчет диаметра гидрострелки

Если вы считаете, что понять устройство гидрострелки может только специалист с техническим образованием, то вы ошибаетесь. В данной статье мы в доступной форме объясним  назначение гидрострелки , основные принципы ее функционирования и  рациональные методики расчета.

Определение

Начнем с терминологии.  Гидрострелка  (синонимы: гидродинамический терморазделитель, гидравлический разделитель) — это устройство, предназначенное для выравнивания как температуры, так и давления в системе отопления.

Основные функции

Гидродинамический терморазделитель предназначен для:

1. увеличения энергоэффективности посредством возрастания КПД котла, насосов, что приводит к снижению затрат на топливо;
2. обеспечения устойчивой работы системы;
3. исключения гидродинамического воздействия некоторых контуров на совокупный энергетический баланс всей системы отопления (для разделения контура радиаторного отопления и горячего водоснабжения).

Какие существуют формы гидрострелки?

Гидродинамический терморазделитель представляет собой вертикальную объемную емкость, которая на поперечном сечении может быть в виде круга либо квадрата.

           

 

 

С учетом теории гидравлики, гидрострелка округлой формы функционирует лучше, чем ее аналог квадратной формы. Тем не менее, второй вариант оптимальнее вписывается в интерьер.

Особенности функционирования

Прежде чем изучить  принцип работы гидрострелки , обратите внимание на нижеприведенную схему.

 

Насосы Н1 и Н2 создают расход Q1 и Q2 соответственно в первом и втором контурах. Благодаря работе насосов осуществляется циркуляция теплоносителя в контурах и его перемешивание в гидрострелке.

Вариант 1. Если Q1 =Q2, то осуществляется движение теплоносителя из одного контура во второй.

Вариант 2. Если  Q1 >Q2, то происходит перемещение теплоносителя в гидрострелке сверху вниз.

Вариант 3. Если  Q1

Таким образом, гидродинамический терморазделитель понадобиться в том случае, когда имеется сложная по конструкции система отопления, состоящая из множества контуров.

Немного о цифрах…

Существует несколько методов, с помощью которых осуществляется  расчет гидрострелки.

Диаметр гидравлического разделителя определяется по следующей формуле:

 

 

 

где D — диаметр гидрострелки, Q – расход воды (м3/с   ( Q1-Q2), π — константа, равная  3,14, а V – вертикальная скорость потока (м/с) . Необходимо отметить, что экономически выгодная скорость равна 0,1 м/с.

Численные значения диаметров входящих в гидрострелку патрубков рассчитываются также по вышеуказанной формуле. Отличие состоит в том, что скорость в данном случае составляет 0,7-1.2 м/с, а расход (Q) рассчитывается для каждого носителя в отдельности.

Объем гидрострелки влияет на качество функционирования системы и помогает регулировать температурные скачки. Эффективный объем составляет 10-30 литров.

Для определения оптимальных размеров гидродинамического терморазделителя  используется метод трех диаметров и чередующихся патрубков

Расчет ведем по формуле

 

 

 

где  π — константа, равная  3,14,  W — скорость, с которой движется теплоноситель в гидрострелке (м/с), Q – расход воды (м3/с   ( Q1-Q2),1000 — это перевод метра в миллиметры .

Только плюсы и никаких минусов!

Исходя из вышесказанного, можно выделить следующие преимущества применения гидравлических стрелок:

1. оптимизация работы и увеличение срока эксплуатации котельного оборудования;
2. устойчивость системы;
3. упрощение подбора насосов;
4. возможность осуществлять контроль за температурным градиентом;
5. при необходимости можно изменять температуру в любом из контуров;
6. удобство в использовании;
7. высокая экономическая эффективность.

Гидрострелка из полипропилена – элемент в системе отопления частного дома

В системе отопления при наличии нескольких потребителей для правильного распределения теплоносителя от котла используют гидрострелку (гидравлический распределитель).

Данный прибор представляет собой круглую полипропиленовую  трубу с несколькими патрубками (4 или более), которая служит для разделения потоков и позволяет создавать оптимальные температурные режимы на каждом из контуров.Контуры системы — это потребители теплоносителя (радиаторы отопления, теплый пол, бойлер и др.).

Гидрострелка может выполнять две основные функции

•     Создавать большой расход теплоносителя в системе отопления при малом расходе котла.
•    Исключать влияние гидравлических потоков различных потребителей на общий гидродинамический баланс системы при включении/отключении отдельных контуров.

Для того, чтобы создать систему отопления с гидрострелкой , необходимо знать основные параметры системы (расход каждого контура, мощность котла,теплоемкость теплоносителя, давление, скорость и т. д.).В результате  этих данных рассчитываются  параметры гидравлического распределителя (диаметр трубы, диаметр патрубка, теплопроводность и т.д.).

При правильном расчете   гидрострелка обеспечивает более экономичную и в то же время эффективную работу системы, способствует продлению срока службы котла.

Гидрострелка для отопления из полипропилена

Бытует мнение что в качестве материала для изготовления гидрострелки нужно использовать только сталь или медь.

Это обусловлено тем, что через нее проходит теплоноситель, нагретый до максимальной температуры, которую металл выдерживает с легкостью.

Да это необходимо применять с твердотопливными котлами,по причине  большой инерционной мощности котла на твердом топливе.

Но у  настенных котлов отопления температура на выходе не превышает 80 градусов ,что по заявлению производителей полипропиленовых изделий эго рабочие диапазоны.

Мы предлагаем  оптимальное решение для вашей системы отопления – гидрострелку из полипропилена .

Полипропиленовая гидро стрелка отвечает гидравлическим параметрам и требованиям современных отопительных систем и при этом проходит испытания на практике.  Контроль в  изготовления снижает риск брака  продукции, поэтому мы готовы предоставить гарантии на нашу гидрострелку .

Почему гидрострелка из полипропилена

Обладая высокой температурой плавления (175˚C), данный материал способен выдержать температуру горячей воды, соответствующую нормам для жилых помещений (до 95˚ C).

Гидрострелка из полипропилена обеспечивает дополнительные возможности и преимущества системы:

• Благодаря низкой шероховатости материала, повышается проток теплоносителя;
  Использование в системе котла малой мощности позволяет оптимально расходовать энергию, без значительных потерь тепла, как в случае со стальными приборами;

• Изделие не подвергается коррозии и гниению, что также положительно влияет на качество работы всей системы.
• Кроме того, стоимость гидрострелки из полипропилена в разы меньше стоимости металлических приборов.
•  Работа с настенными котлами  13 кВт, до 35 кВт мощности.
• Легко окрашивается в цвет который вам нравится.

К недостаткам пропиленовой гидрострелки можно отнести:

• Невозможность применения с твердотопливным котлом;
• Использование котла большой мощности, т.к. при высокой температуре теплоносителя и одновременно высоком давлении в системе отопления ,срок службы изделия значительно снижается;
• Монтаж должен производиться с использованием специального оборудования.

От качества монтажа гидрострелки в системе отопления напрямую зависит качество работы системы в дальнейшем.

Наша гидрострелка  имеет возможность быстрого монтажа за счет полу сгонов.

Обращаясь к специалистам, вы получаете гарантию, что гидравлический распределитель будет установлен правильно и прослужит долго.

Компания « Мастер-водовед » изготавливает гидрострелки из полипропилена по индивидуальным параметрам. Мы поможем произвести необходимые расчеты и предоставить всю информацию об особенностях и условиях эксплуатации гидрораспределителей.

Инженеры,монтажники, сантехники проведут монтаж котельного элемента в отоплении.и водоснабжении.
Вам остается только позвонить+7(985)-420-00-70,   остальное – доверьте профессионалам!

Гидрострелка на 3 контура. Для чего нужна гидрострелка

Если у вас в доме планируется монтаж простой системы отопления закрытого типа, где задействовано не более 2 циркуляционных насосов, то гидравлический разделитель вам точно не понадобится.

Когда контуров и насосов – три, при этом один из них предназначен для работы с бойлером косвенного нагрева, то и здесь можно обойтись без гидрострелки. Задуматься о разделении отопительных контуров надо в ситуации, когда схема выглядит следующим образом:

Примечание. Здесь показаны 2 котла, работающих в каскаде. Но это не принципиально, котел может быть и один.

В представленной схеме гидрострелки нет, но без ее монтажа тут явно не обойтись. Есть 4 контура, в которых действует столько же насосов разной производительности. Самый мощный из них создаст в подающем коллекторе разрежение, а в обратном – повышенное давление. При одновременной работе насосу меньшей производительности просто не хватит сил на преодоление этого разрежения и он не сможет отобрать теплоноситель на свой контур. По итогу ветвь не будет функционировать, поскольку насосы мешают друг другу.

Важно. Даже если паспортная производительность насосных агрегатов одинакова, то гидравлическое сопротивление ветвей всегда будет разным. Соответственно, реальный расход теплоносителя в каждом контуре все равно отличается, идеально выверить систему невозможно.

Чтобы устранить перепад давления ΔР, возникающий между коллекторами и дать возможность всем насосам спокойно отбирать нужное количество теплоносителя, в схему включается гидрострелка. Она представляет собой полую трубу расчетного сечения, чьей задачей является создание зоны нулевого давления между теплогенератором и несколькими потребителями. Как действует этот элемент в схеме обвязки котла, описано в следующем разделе.

Гидрострелка на 2 контура. Функции гидравлического разделителя

Гидрострелка – она же гидравлический разделитель, термогидравлический распределитель, гидроразделитель, бутылка, гидрораспределитель, гидравлическая стрелка. Всё это — названия одного и того же устройства для обвязки котла.

Прежде, чем изучить схему и изготовить гидрострелку, требуется выяснить, зачем она нужна, какие задачи она выполняет.

При конструировании независимой системы обогрева одной из основных сложностей постоянно становится точная балансировка ее функционирования. Нужно добиться, чтобы все оборудование и участки работали правильно. Каждый элемент полностью справлялся со своими задачами, но при этом не оказывал отрицательного воздействия на другие узлы.

Сделать это очень непросто, особенно при сложной, разветвленной системе с нескольким контурами, так как обычно у каждого контура есть своя схема термостатического управления, свой температурный градиент, собственная пропуская способность и необходимый уровень давления теплоносителя.

Чтобы связать все элементы в единую систему, как раз, используется гидравлическая стрелка для систем отопления. Этот прибор уравновешивает функционирование всех компонентов.

Как правило, термогидравлический распределитель работает с принудительной системой циркуляции, где на каждый контур установлен свой циркуляционный насос. Чтобы все контуры работали корректно, необходимо обеспечить точнейшую согласованность всех циркуляционных насосов. С этой задачей прекрасно справляется гидроразделитель.

Помимо этого, термогидравлический распределитель способен выполнять еще несколько полезных функций:

• внизу гидрострелки имеется кран для периодического слива из системы скопившихся взвесей и осадков;
• обеспечение максимального протока теплоносителя, поддержание гидравлического и температурного балансов;
• обеспечивает минимальные потери давления, производительности и тепловой энергии;
• защита котла от разницы температур подачи-обратки и теплового удара;
• выравнивание циркуляционного объема жидкости в первичном и второстепенном контуре;
• повышение КПД котла;
• возможность вторичной циркуляции части теплоносителя в котловом контуре;
• экономия электроэнергии и топлива;
• сохранение постоянного объема котловой воды, благодаря подмесу;
• компенсация дефицита расхода во второстепенном контуре;
• снижение влияния насосов, обладающих различной мощностью квт, на вторичные контуры и котел;
• создание условий для сепарации растворенных газов и шлама.

Еще одну важную функцию выполняет гидрострелка в системах с котлом из чугунного теплообменника. Чугун плохо воспринимает механические и термические удары. В результате резкого перепада температур теплообменник может треснуть. Чтобы свести к минимуму разницу температур, применяется гидравлический разделитель.

Источник: https://gorizont-pro.ru/stati/gidrostrelki-ustroystvo-dopolnitelnye-parametry-oborudovaniya-sistemy-otopleniya

Видео разбор 3 принципов работы гидрострелки

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

Содержание:

Назначение гидрострелки — для чего она нужна
Принцип работы гидроразделителя
Выбор гидравлического распределителя для системы отопления
Достоинства гидрострелок

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

Назначение гидрострелки — для чего она нужна

Гидрострелка в отопительных системах выполняет следующие функции:

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

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

Принцип работы гидроразделителя

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

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

Все эти действия приводят к автоматическому отключению системы, но теплоноситель при этом продолжает спокойно двигаться в малом контуре – и так ровно до тех пор, пока его температура не снизится до необходимого значения. По достижении заданной отметки котел возобновляет работу в штатном режиме.

Все это дает ответ на вопрос о том, зачем нужна гидрострелка для отопления – она обеспечивает независимую работу всех контуров.

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

Выбор гидравлического распределителя для системы отопления

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

).

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

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

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

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

Достоинства гидрострелок

Совет: Используйте наши строительные калькуляторы онлайн, и вы выполните расчеты строительных материалов или конструкций быстро и точно.

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

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

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

Заключение

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

Гидравлические системы и выбор жидкости

Только в начале промышленной революции британский механик по имени Джозеф Брама применил принцип закона Паскаля при разработке первого гидравлического пресса.

В 1795 году он запатентовал свой гидравлический пресс, известный как пресс Брама. Брама полагал, что если небольшая сила на небольшой площади создаст пропорционально большую силу на большей площади, единственным ограничением силы, которую может приложить машина, является площадь, на которую воздействует давление.

Что такое гидравлическая система?

Гидравлические системы сегодня можно найти в самых разных областях, от небольших сборочных процессов до комплексных применений на сталелитейных и бумажных фабриках. Гидравлика позволяет оператору выполнять значительную работу (подъем тяжестей, поворот вала, сверление прецизионных отверстий и т. д.) с минимальными затратами на механическую связь благодаря применению закона Паскаля, который гласит:

«Давление, приложенное к замкнутой жидкости в любой точке, передается без уменьшения по всей жидкости во всех направлениях и действует на каждую часть ограничивающего сосуда под прямым углом к ​​его внутренним поверхностям и одинаково на равных площадях (рис.

1)».

Рисунок 1 – Закон Паскаля

Применяя закон Паскаля и его применение Брахмой, становится очевидным, что приложенная сила в 100 фунтов на 10 квадратных дюймов создаст давление 10 фунтов на квадратный дюйм во всем замкнутом сосуде. Это давление будет поддерживать вес в 1000 фунтов, если площадь веса составляет 100 квадратных дюймов.

Принцип закона Паскаля реализуется в гидравлической системе с помощью гидравлической жидкости, которая используется для передачи энергии от одной точки к другой. Поскольку гидравлическая жидкость практически несжимаема, она способна мгновенно передавать мощность.

Компоненты гидравлической системы

Основными компонентами, составляющими гидравлическую систему, являются резервуар, насос, клапан(ы) и привод(ы) (двигатель, цилиндр и т. д.).

Резервуар
Назначение гидравлического резервуара состоит в том, чтобы удерживать объем жидкости, отводить тепло от системы, позволять твердым загрязнениям оседать и способствовать выпуску воздуха и влаги из жидкости.

Насос
Гидравлический насос преобразует механическую энергию в гидравлическую. Это делается за счет движения жидкости, которая является передающей средой. Существует несколько типов гидравлических насосов, включая шестеренчатые, лопастные и поршневые. Все эти насосы имеют разные подтипы, предназначенные для конкретных применений, таких как поршневой насос с изогнутой осью или лопастной насос переменной производительности. Все гидравлические насосы работают по одному и тому же принципу, который заключается в перемещении объема жидкости против сопротивления нагрузки или давления.

Клапаны
Гидравлические клапаны используются в системе для запуска, остановки и направления потока жидкости. Гидравлические клапаны состоят из тарелок или золотников и могут приводиться в действие с помощью пневматических, гидравлических, электрических, ручных или механических средств.

Приводы
Гидравлические приводы являются конечным результатом закона Паскаля. Здесь гидравлическая энергия преобразуется обратно в механическую энергию. Это можно сделать с помощью гидравлического цилиндра, который преобразует гидравлическую энергию в линейное движение и работу, или гидравлического двигателя, который преобразует гидравлическую энергию во вращательное движение и работу. Как и в случае с гидравлическими насосами, гидравлические цилиндры и гидромоторы имеют несколько различных подтипов, каждый из которых предназначен для конкретных конструктивных применений.

Основные смазываемые гидравлические компоненты

В гидравлической системе есть несколько компонентов, которые считаются жизненно важными из-за стоимости ремонта или важности задачи, включая насосы и клапаны. Несколько различных конфигураций насосов необходимо рассматривать отдельно с точки зрения смазки. Однако, независимо от конфигурации насоса, выбранный смазочный материал должен препятствовать коррозии, соответствовать требованиям по вязкости, обладать термической стабильностью и быть легко идентифицируемым (в случае утечки).

Лопастные насосы
Существует множество вариантов лопастных насосов разных производителей. Все они работают по схожим принципам проектирования. Щелевой ротор соединен с приводным валом и вращается внутри кулачкового кольца, смещенного или эксцентричного по отношению к приводному валу. Лопасти вставляются в пазы ротора и следуют за внутренней поверхностью кулачкового кольца при вращении ротора.

Лопасти и внутренняя поверхность кулачковых колец всегда соприкасаются и подвержены сильному износу. По мере износа двух поверхностей лопасти выходят из своего паза. Лопастные насосы обеспечивают стабильный поток при высокой стоимости. Лопастные насосы работают в нормальном диапазоне вязкости от 14 до 160 сСт при рабочей температуре. Лопастные насосы могут не подходить для ответственных гидравлических систем высокого давления, где трудно контролировать загрязнение и качество жидкости. Эффективность противоизносной присадки к жидкости, как правило, очень важна для лопастных насосов.

Поршневые насосы
Как и все гидравлические насосы, поршневые насосы доступны в конструкциях с фиксированным и переменным рабочим объемом. Поршневые насосы, как правило, являются наиболее универсальным и прочным типом насосов и предлагают ряд вариантов для любого типа системы. Поршневые насосы могут работать при давлении выше 6000 фунтов на квадратный дюйм, очень эффективны и производят сравнительно мало шума. Многие конструкции поршневых насосов также имеют тенденцию противостоять износу лучше, чем другие типы насосов. Поршневые насосы работают в диапазоне нормальной вязкости жидкости от 10 до 160 сСт.

Шестеренчатые насосы
Существует два распространенных типа шестеренчатых насосов: внутренние и внешние. Каждый тип имеет множество подтипов, но все они развивают поток, перенося жидкость между зубьями зубчатого зацепления. Шестеренчатые насосы, как правило, менее эффективны, чем лопастные и поршневые, но часто более устойчивы к загрязнению жидкости.

1. Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением создают давление от 3000 до 3500 фунтов на квадратный дюйм. Эти типы насосов предлагают широкий диапазон вязкости до 2200 сСт, в зависимости от расхода и, как правило, работают тихо. Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением также обладают высокой эффективностью даже при низкой вязкости жидкости.

2. Насосы с внешним зацеплением распространены и могут выдерживать давление от 3000 до 3500 фунтов на квадратный дюйм. Эти шестеренчатые насосы обеспечивают недорогую подачу в систему со средним давлением, средним объемом и фиксированным положением. Диапазоны вязкости для этих типов насосов не превышают 300 сСт.

Гидравлические жидкости
Современные гидравлические жидкости служат нескольким целям. Основной функцией гидравлической жидкости является обеспечение передачи энергии через систему, которая позволяет выполнять работу и движение. Гидравлические жидкости также отвечают за смазку, теплопередачу и контроль загрязнения. При выборе смазочного материала учитывайте вязкость, совместимость с уплотнениями, базовое масло и пакет присадок. На сегодняшний день на рынке представлены три основных разновидности гидравлических жидкостей: на нефтяной основе, на водной основе и на синтетической основе.

1. Жидкости на нефтяной или минеральной основе в настоящее время являются наиболее широко используемыми жидкостями. Эти жидкости предлагают недорогой, высококачественный и легко доступный выбор. Свойства жидкости на минеральной основе зависят от используемых присадок, качества исходной сырой нефти и процесса очистки. Присадки в жидкости на минеральной основе обеспечивают ряд специфических эксплуатационных характеристик. Обычные присадки к гидравлическим жидкостям включают ингибиторы ржавчины и окисления (R&O), антикоррозионные присадки, деэмульгаторы, противоизносные (AW) и противозадирные (EP) присадки, присадки для улучшения индекса вязкости и пеногасители. Кроме того, некоторые из этих смазочных материалов содержат цветные красители, что позволяет легко определять утечки. Поскольку гидравлические утечки очень дороги (и распространены), эта незначительная характеристика играет огромную роль в продлении срока службы вашего оборудования и экономии денег и ресурсов вашего завода.

2. Жидкости на водной основе используются для обеспечения огнестойкости из-за высокого содержания воды. Они доступны в виде эмульсий масло-в-воде, эмульсий вода-в-масле (обратных) и водно-гликолевых смесей. Жидкости на водной основе могут обеспечить подходящие смазочные характеристики, но их необходимо тщательно контролировать, чтобы избежать проблем. Поскольку жидкости на водной основе используются там, где требуется огнестойкость, эти системы и атмосфера вокруг них могут быть горячими.

   Повышенные температуры вызывают испарение воды из жидкостей, что приводит к повышению вязкости. Иногда в систему необходимо добавлять дистиллированную воду, чтобы скорректировать баланс жидкости. Всякий раз, когда используются эти жидкости, несколько компонентов системы должны быть проверены на совместимость, включая насосы, фильтры, водопровод, фитинги и уплотнительные материалы.

   Жидкости на водной основе могут быть более дорогими, чем обычные жидкости на нефтяной основе, и иметь другие недостатки (например, более низкую износостойкость), которые необходимо сопоставлять с преимуществом огнестойкости.

3. Синтетические жидкости представляют собой искусственные смазочные материалы, и многие из них обладают превосходными смазывающими свойствами в системах высокого давления и высоких температур. Некоторые из преимуществ синтетических жидкостей могут включать огнестойкость (эфиры фосфорной кислоты), более низкое трение, естественные моющие свойства (органические сложные эфиры и синтетические углеводородные жидкости с улучшенным содержанием сложных эфиров) и термическую стабильность.

   Недостатком этих типов жидкостей является то, что они обычно дороже обычных жидкостей, могут быть слегка токсичными и требуют специальной утилизации, а также часто несовместимы со стандартными материалами уплотнений.

Свойства жидкости
При выборе гидравлической жидкости учитывайте следующие характеристики: вязкость, индекс вязкости, устойчивость к окислению и износостойкость. Эти характеристики будут определять, как ваша жидкость работает в вашей системе. Проверка свойств жидкости проводится в соответствии с требованиями Американского общества испытаний и материалов (ASTM) или других признанных организаций по стандартизации.

1. Вязкость (ASTM D445-97) является мерой сопротивления жидкости течению и сдвигу. Жидкость с более высокой вязкостью будет течь с большим сопротивлением по сравнению с жидкостью с низкой вязкостью. Чрезмерно высокая вязкость может способствовать повышению температуры жидкости и увеличению потребления энергии. Слишком высокая или слишком низкая вязкость может повредить систему и, следовательно, является ключевым фактором при выборе гидравлической жидкости.

2. Индекс вязкости (ASTM D2270) — это то, как вязкость жидкости изменяется при изменении температуры. Жидкость с высоким индексом вязкости будет сохранять свою вязкость в более широком диапазоне температур, чем жидкость с низким индексом вязкости того же веса. Жидкости с высоким индексом вязкости используются там, где ожидаются экстремальные температуры. Это особенно важно для гидравлических систем, работающих вне помещений.

3. Окислительная стабильность (ASTM D2272 и другие) — это устойчивость жидкости к термическому разложению, вызванному химической реакцией с кислородом. Окисление значительно сокращает срок службы жидкости, оставляя побочные продукты, такие как шлам и лак. Лак мешает работе клапана и может сужать пути потока.

4. Износостойкость (ASTM D2266 и др.) — способность смазки снижать скорость изнашивания в граничных фрикционных контактах. Это достигается за счет того, что жидкость образует на металлических поверхностях защитную пленку, предотвращающую истирание, истирание и контактную усталость на поверхностях компонентов.

Помимо этих фундаментальных характеристик, еще одним свойством, которое следует учитывать, является видимость. Если когда-нибудь произойдет утечка в гидравлической системе, вы должны обнаружить ее как можно раньше, чтобы не повредить свое оборудование. Выбор окрашенной смазки может помочь вам быстро обнаружить утечки, эффективно спасая ваше предприятие от поломки машины.

Десять шагов для проверки оптимального диапазона вязкости

При выборе смазочных материалов убедитесь, что они эффективно работают при рабочих параметрах системного насоса или двигателя. Полезно иметь определенную процедуру для выполнения процесса. Рассмотрим простую систему с шестеренчатым насосом постоянного рабочего объема, который приводит в движение цилиндр (рис. 2).

1. Соберите все необходимые данные для насоса. Сюда входит получение от производителя всех конструктивных ограничений и оптимальных рабочих характеристик. Вам нужен оптимальный диапазон рабочей вязкости для данного насоса. Минимальная вязкость 13 сСт, максимальная вязкость 54 сСт, оптимальная вязкость 23 сСт.

2. Проверьте фактическую рабочую температуру насоса во время нормальной работы. Этот шаг чрезвычайно важен, потому что он дает точку отсчета для сравнения различных жидкостей во время работы. Насос нормально работает на 92ºС.

3. Соберите температурно-вязкостные характеристики используемого смазочного материала. Рекомендуется использовать систему оценки вязкости ISO (сСт при 40ºC и 100ºC). Вязкость составляет 32 сСт при 40ºC и 5,1 сСт при 100ºC.

4. Получите стандартную диаграмму вязкости-температуры ASTM D341 для жидких нефтепродуктов. Эта таблица довольно распространена, ее можно найти в большинстве руководств по промышленным смазочным материалам (рис. 3) или у поставщиков смазочных материалов.

5. Используя характеристики вязкости смазочного материала, полученные на шаге 3, начните с оси температуры (ось x) диаграммы и прокручивайте ее, пока не найдете линию 40 градусов C. На линии 40°C двигайтесь вверх, пока не найдете линию, соответствующую вязкости вашего смазочного материала при 40°C, как указано производителем вашего смазочного материала. Когда вы найдете соответствующую линию, сделайте небольшую отметку на пересечении двух линий (красные линии, рис. 5).

6. Повторите шаг 5 для свойств смазки при 100ºC и отметьте точку пересечения (темно-синяя линия, рис. 5).

7. Соедините метки, проведя через них линию линейкой (желтая линия, рис. 5). Эта линия представляет собой вязкость смазки в диапазоне температур.

8. Используя данные производителя для оптимальной рабочей вязкости насоса, найдите значение на вертикальной оси вязкости графика. Нарисуйте горизонтальную линию на странице, пока она не совпадет с желтой линией зависимости вязкости от температуры смазочного материала. Теперь проведите вертикальную линию (зеленая линия, рис. 5) к нижней части графика от желтой линии зависимости вязкости от температуры в том месте, где она пересекается с горизонтальной линией оптимальной вязкости. Там, где эта линия пересекается, температурная ось представляет собой оптимальную рабочую температуру насоса для данного конкретного смазочного материала (69ºС).

9. Повторите шаг 8 для максимальной непрерывной и минимальной непрерывной вязкости насоса (коричневые линии, рис. 5). Область между минимальной и максимальной температурами является минимальной и максимальной допустимой рабочей температурой насоса для выбранного смазочного продукта.

10. Найдите нормальную рабочую температуру насоса на графике, используя сканирование тепловой пушки, выполненное на шаге 2. Если значение находится в пределах минимальной и максимальной температуры, указанных на графике, жидкость пригодна для использования в системе. Если это не так, вы должны заменить жидкость на более высокую или более низкую вязкость соответственно. Как показано на диаграмме, нормальные рабочие условия насоса выходят за пределы подходящего диапазона (коричневая область, рис. 5) для нашего конкретного смазочного материала и должны быть изменены.

Консолидация гидравлических жидкостей

Цель консолидации гидравлической жидкости состоит в том, чтобы уменьшить сложность и объем складских запасов. Необходимо соблюдать осторожность при рассмотрении всех критических характеристик жидкости, необходимых для каждой системы. Следовательно, консолидация жидкости должна начинаться на системном уровне. При объединении жидкостей учитывайте следующее:

• Определите конкретные требования к каждой единице оборудования. Учитывайте все нормальные эксплуатационные ограничения вашего оборудования.

• Поговорите с вашим представителем по смазочным материалам. Вы можете собирать и передавать важную информацию о потребностях вашего оборудования в смазке. Это гарантирует, что у вашего поставщика есть все продукты, которые вам нужны. Не жертвуйте системными требованиями ради консолидации.

Кроме того, соблюдайте следующие правила обращения с гидравлической жидкостью.

• Внедрите процедуру маркировки всех поступающих смазочных материалов и маркировки всех резервуаров. Это сведет к минимуму перекрестное загрязнение и обеспечит выполнение критических требований к производительности.

• Используйте метод FIFO (первый пришел — первый ушел) на складе смазочных материалов. Правильно реализованная система FIFO уменьшает путаницу и отказы смазочных материалов, вызванные хранением.

Гидравлические системы представляют собой сложные системы на основе жидкости для передачи энергии и преобразования этой энергии в полезную работу. Успешная работа гидравлической системы требует тщательного выбора гидравлических жидкостей, отвечающих требованиям системы. Выбор вязкости имеет решающее значение для правильного выбора жидкости.

Есть и другие важные параметры, которые следует учитывать, включая индекс вязкости, износостойкость и стойкость к окислению. Жидкости часто можно консолидировать, чтобы уменьшить сложность и стоимость хранения материалов. Следует проявлять осторожность, чтобы не пожертвовать эффективностью жидкости в попытке добиться консолидации жидкости.

Узнайте больше о том, как сделать гидравлику более надежной:

Как узнать, используете ли вы правильное гидравлическое масло?

Преимущества гидравлических жидкостей с максимальной эффективностью

Семь самых распространенных ошибок при работе с гидравлическим оборудованием

Симптомы распространенных проблем с гидравликой и их основные причины

Краткое руководство по гидравлике

Гидравлика, хотя и сложное слово, работает по простым принципам. Мы часто используем эти принципы в нашей повседневной жизни и деятельности. Ниже приведены некоторые основные принципы гидравлики, объясняемые с точки зрения двух обычных объектов: водяного пистолета и садового шланга.

Система

Представьте водяной пистолет. У него простой механизм — нажимаешь на спусковой крючок и льется вода. Однако эти устройства работают только благодаря базовой гидравлике. Давление вашего пальца на спусковой крючок пистолета оказывает давление на воду внутри него. Поскольку вода не конденсируется, она выходит с другого конца.

Чем быстрее вы нажимаете на курок, тем быстрее вытекает вода. Это описывается законом Паскаля, который гласит, что существует прямая зависимость между величиной давления, которое вы оказываете на один конец водяного пистолета, и давлением воды, выходящей из другого.

Теперь представьте водяной шланг. Шланговый насос оказывает давление на воду с постоянной скоростью, и вода выходит из шланга с постоянной скоростью. Однако вы можете изменить эту скорость, положив большой палец на шланг.

Положив большой палец на шланг, вы уменьшите размер отверстия, из которого выходит вода. Шланговый насос по-прежнему нагнетает воду, поэтому воде нужно найти, куда уйти. Поэтому вода выходит из шланга с большей скоростью.

На основании этих двух примеров мы знаем, что существует корреляция между давлением и скоростью несжимаемых жидкостей.

Промышленные гидравлические системы подобны вывернутым шлангам. Вместо того, чтобы переходить от большого потока с низкой скоростью к меньшему и более быстрому, в этих системах используются потоки жидкости под высоким давлением для перемещения более крупных объектов с меньшей скоростью.

Насос

Гидравлический насос — это только часть всей гидравлической системы. Целью насоса является преобразование медленного потока жидкости в поток с высоким давлением и высокой скоростью.

Существует два основных типа гидравлических насосов: гидродинамические (ненагнетательные) и гидростатические (нагнетательные).

Гидродинамические насосы

Гидродинамические насосы основаны на стандартных гидравлических принципах, но они не очень эффективны. Каждое вращение насоса дает переменное давление, и есть много проскальзывания, что делает систему менее мощной.

Неположительные насосы похожи на водяные пистолеты. Если заткнуть один конец водяного пистолета, он не взорвется. Но система слишком слаба, чтобы удержать уплотнение от растущего давления. Вместо этого вода вытекает из спускового крючка. Это вернет давление к нулю до тех пор, пока вы не уберете палец с сопла.

Гидростатические насосы

С другой стороны, гидростатический насос имеет входную и выходную части. Насосный механизм находится в вакууме. Вода поступает через один конец, втягиваемая низким давлением в системе. После поступления достаточного количества воды входной конец закрывается, чтобы предотвратить любое проскальзывание. Давление растет до тех пор, пока поршень не освободится и жидкость не вытечет с большой скоростью через выходной конец.

Гидростатические насосы мощнее, но и опаснее. Гидростатический насос герметизирует каждую сторону, сводя проскальзывание практически к нулю. Каждое вращение насоса дает постоянное давление, что полезно на промышленных машинах. Однако гидростатический насос подобен шлангу. Если один конец заблокирован, давление повышается до тех пор, пока система не взорвется.

Те же самые принципы, по которым работают водяные пистолеты и садовые шланги, используются в гораздо большем масштабе в промышленных машинах. Гидравлическая система любого размера основана на принципе Паскаля. Давление и скорость на одном конце несжимаемой жидкости прямо пропорциональны давлению и скорости на другом.

В Quad Fluid Dynamics, Inc. мы обеспечиваем профессиональное восстановление, производство и обслуживание гидравлических систем высочайшего качества. Уже более 40 лет мы помогаем предприятиям настраивать и запускать их гидравлические системы. Независимо от вашего опыта работы в гидравлической отрасли, мы найдем для вас решение.