Назначение гидрострелки в системе отопления: Гидрострелка принцип работы и предназначение

Содержание

Гидрострелка отопления принцип работы назначение и расчеты

В прошлой статье мы объясняли, почему гидролизный котел – это ошибочный термин. Сегодня же поговорим про такой элемент системы отопления, как гидрострелка: принцип работы, назначение и расчеты для изготовления своими руками. Если у вас появилась идея сделать ее из полипропилена, то лучше откажитесь от нее сразу, так как проработает такой элемент контура совсем недолго. Использовать нужно только металл и не иначе.

Что такое гидрострелка, ее конструкция

Лучше, если слив находится в нижнем торце (не так, как на рисунке).

На самом деле гидрострелка для отопления – это очень простой прибор (труба с шестью патрубками). Ее еще называют гидротерморазделитель. Она изготавливается из стали. В принципе ее можно сделать собственноручно, но лучше купить готовую заводского производства. Например, гидрострелка Север. Размеры подбираются в зависимости от мощности системы отопления. Обязательные элементы прибора:

  • два патрубка подачи;
  • два патрубка обратки;
  • патрубок для воздухоотводчика;
  • патрубок для слива.

Подача и обратка находится с левой и правой стороны трубы (если смотреть на нее вертикально), воздухоотводчик устанавливается в верхнем торце, а слив в нижнем. Внутри трубы нет никаких змеевиков или тэнов, это просто труба.

Воздухоотводчик лучше ставить автоматический, хотя допускается установка и механического крана Маевского, но тогда периодически нужно будет стравливать воздушные пробки. Задача слива заключается в том, чтобы время от времени можно было удалить собравшуюся грязь со дна.

Фольгированный утеплитель для труб из вспененного полиэтилена отбивает ИК лучи, что увеличивает его эффективность.

 

Почему утеплители на основе бумаги не стоит применять читайте здесь.

Гидрострелка для отопления бывает круглого и квадратного сечения. Патрубков для подачи и обратки может быть не четыре, а шесть, восемь и даже больше. Некоторые модели комплектуются манометрами – это такой прибор, который показывает

давление в системе отопления.

Принцип работы и функции гидрострелки

Итак, мы разобрались с тем, что такое гидрострелка в системе отопления и теперь переходим к описанию ее принципа работы. Она разделяет котельную (один или несколько нагревателей) и систему отопления. Основная суть в том, что теплоноситель нагревается в котле и подается в гидротерморазделитель. Оттуда вода попадает в контур обогрева.

Есть три принципиальные схемы разделения потоков теплоносителя в гидрострелке:

Схемы циркуляции теплоносителя в гидрострелке.

Принцип работы гидрострелки построен таким образом, чтобы она выполняла одну главную функцию – это стабилизация системы отопления с несколькими контурами, на которых установлены циркуляционные насосы разной мощности. Она является зоной нулевого сопротивления, поэтому более мощные насосы не вытягивают на себя весь поток теплоносителя, давая возможность работать менее мощным насосам.

Третья схема – это пример правильной работы системы обогрева. В этом случае обратка на котел идет подогретой, что повышает КПД нагревателя, а также продлевает срок его жизни.

Первая схема работы невыполнима. Даже если все оборудование подобрано идеально и все контуры сбалансированы, то при срабатывании термоголовки на батарее вся эта налаженность в момент улетучивается. Вторая схема циркуляции возможна только в том случае, если мощности котла недостаточно. В таком случае о правильной работе системы обогрева даже речи быть не может, поэтому нельзя допустить, чтобы циркуляция теплоносителя в гидрострелке осуществлялась по второй схеме.

Как сделать гидрострелку для отопления своими руками

Сделать гидрострелку своими руками легко, если вы обладаете навыками сваривания металлов электрической или газовой сваркой. Нужно взять трубу (круглого или квадратного сечения) и вварить в нее шесть патрубков с резьбой. На это все, дело сделано.

Самодельная гидрострелка.

Но, прежде чем приступить к изготовлению гидрострелки своими руками, нужно составить чертеж и рассчитать все размеры. Нужно вычислить:

  • внутренний диаметр трубы;
  • высоту трубы;
  • расстояние между патрубками подачи и обратки.

Чтобы вычислить сечение трубы для начала нужно мощность котла в кВт (или сумму мощностей всех котлов в системе отопления) поделить на разницу температуры подачи и обратки. Затем из полученного значения нужно извлечь корень квадратный и умножить его на 49. Для определения высоты трубы нужно внутреннее сечение (которое мы уже определили) умножить на шесть. Расстояние между патрубками подачи и обратки должно составлять 2-3 внутренних диаметра трубы.

Очень важно знать какой стороной укладывать утеплитель с фольгой, ведь из-за неправильного использования все его преимущества сводятся на нет.

 

Про применение самоклеящейся теплоизоляция с фольгой мы писали в этой статье.

Кстати, рекомендуем сразу отказать от идеи сделать гидрострелка своими руками из полипропилена. Слишком уж высока может быть температура подачи от котла (до 95 градусов), а это для полимеров критических предел. В таком режиме гидротерморазделитель прослужит недолго.

Итоги

Единственное зачем нужна гидрострелка – это создание условий для одновременной работы нескольких циркуляционных насосов разной мощности в одной системе отопления. Гидротерморазделитель устанавливается только в больших контурах с несколькими кольцами циркуляции разной длины. В остальных случаях (однотрубные или двухтрубные контуры в домах до 200 м. кв) гидрострелка не нужна. Никаких других функций, кроме той, которую мы озвучили, она не выполняет, не верьте рекламе.

Особенности применения гидравлического разделителя для отопления


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.

Принцип работы

Схема функционирования гидрострелки
В разрезе структура гидрострелки представлена в виде части трубы полого типа, имеющей сечение в виде квадрата.

Механизм функционирования данного оборудования достаточно простой. Происходит отделение воздуха и его устранение при помощи воздухоотвода, оснащенного автоматическим механизмом.

Система отопления делится на 2 отдельных контура – большого и малого размеров. В состав второго из них входит котел/гидрострелка, а первого – котел/гидрострелка/потребитель.

Если котел отопления генерирует тепло в объеме, соответствующем его расходу, направление жидкости в гидрострелке при этом лишь горизонтальное. В случае нарушения такого равновесия, тепловой носитель поступает в область малого контура, что способствует повышению температуры перед котлом.

Реакция последнего на такого рода преобразования проявляется в виде автоматического отключения, а тепловой носитель при этом не прекращает свое продвижение до снижения температурных показателей до конкретной отметки. После этого снова происходит включение котла.

Благодаря такому механизму, гидроразделителем совершается балансировка между котловыми контурами и котельной, способствуя, таким образом, независимому функционированию каждого из контуров в отдельности.

Возможно, Вас заинтересует статья о гидравлических стрелках Meibes. Статью об изготовлении гидрострелки для отопления своими руками читайте здесь.

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.

Гидрострелка для отопления – устройство, чертежи, сжемы

Гидрострелка для отопления, дает возможность одновременного подключения низкотемпературных и высокотемпературных контуров. Задача гидроразделителя заключается не только в нивелировании разницы температур и давления. Дополнительные функции: защита системы отопления от коррозии, удаление частиц мысора и т. п.

Можно ли обойтись без гидрострелки

Конечно, простая система отопления, теоретически будет работать без гидрострелки. Проблемы начнутся, если к одному котлу, подключат несколько водяных контуров отопления, но и эта сложность решаема установкой коллектора. Также и другие функции: отвод воздуха из системы, фильтрацию твердых частиц, с легкостью выполняет группа безопасности, устанавливаемая для твердотопливных котлов.

Гидравлический разделитель в системе отопления дома, нужен для балансировки разницы температур и давления на подающем и обратном трубопроводе. Без модуля не обойтись, при подключении к котлу радиаторной системы отопления и теплых полов.

Разница между гидрострелкой и коллектором

Коллектор, несмотря на распространенное заблуждение, не заменяет гидравлическую стрелку и имеет отличительные функции. Основное предназначение коллектора – разделение и транспортировка теплоносителя к конечным (вторичным) контурам отопления.

В коллектор, из котла поступает поток нагретой жидкости. Внутри устройства осуществляется разделение теплоносителя по отводам, подключенным к каждой отдельной системе отопления. Дополнительно, коллектор позволяет отключать и ремонтировать отдельные контуры, не отключая обогрева дома.

Гидрострелку нужно использовать в случаях, когда предположительно температура теплоносителя на подающем и обратном трубопроводе, будет сильно отличаться. Если не поставить разделитель, происходит следующее:

  • При первом запуске котла, теплоноситель внутри теплообменника котла, разогревается до 70-80°С, постепенно прогревая систему отопления.
  • Давление, создаваемое при нагреве, образует циркуляцию жидкости в трубопроводе.
  • Холодный, не нагретый теплоноситель, средняя температура которого около 20°С, из обратного трубопровода попадет внутрь теплообменника.

Термический удар вследствие резкого охлаждения стального теплообменника, приводит к его деформации. Чугунный аналог, попросту треснет и выйдет из строя.

Достоинства гидрострелок

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

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

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

Заключение

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

Как выбрать гидрострелку

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

Гидроразделители классифицируют по нескольким показателям:

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

Совет. Специалисты рекомендуют покупать гидрострелки с манометрами – благодаря им вы сможете следить за давлением в отопительной системе.
Прежде чем отправляться в магазин, следует рассчитать два важнейших параметра работа вашей системы отопления:

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

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


Гидрострелка своими руками

Принцип работы гидрострелки в системе отопления

Гидрострелка ( гидравлический разделитель ) – устройство, предназначенное для разделения потоков теплоносителей контура котла (котлов) и контуров потребления теплоты в системе отопления. Принцип его работы основан на обеспечении независимости работы отопительного оборудования. Материал публикации рассмотрит вопросы необходимости применения, общее устройство и методики расчета гидрострелки.

Для чего применяется гидрострелка

Гидравлический разделитель — гидрострелка

Необходимость применения гидравлического разделителя обусловлена различием гидродинамических режимов работы отопительного оборудования. Используют гидрострелку в системах отопления, имеющих различные комплексы потребления тепла. Чаще всего выделяют три направления распределения теплоты:

  1. Радиаторное отопление;
  2. Система водяных теплых полов;
  3. Бойлер косвенного нагрева.

Все указанные системы имеют различный режим работы. Радиаторное отопление работает в основном в стабильном режиме. При наличии автоматических терморегулирующих устройств на приборах отопления расход теплоносителя может меняться.

Система «теплый пол» работает по обособленной схеме в низкотемпературном режиме. Регулирование происходит на первом этапе с помощью термостатического смесителя, далее возможно регулирование контуров балансировочными вентилями. Кроме этого, теплые полы имеют собственный насос и значительное гидравлическое сопротивление.

Бойлер ГВС работает в циклическом режиме, имеет наименьшее сопротивление. Как правило, оснащается циркуляционным насосом.

Разнообразие гидравлических и температурных режимов работы не позволяет обеспечить стабильную работу всего комплекса в целом. Насос, встроенный в котел или смонтированный отдельно, не может обеспечить равноценные условия работы для всех ветвей системы. Чаще всего просто не хватает мощности для преодоления гидравлических сопротивлений трубопроводов и приборов системы.

Насос естественным образом будет осуществлять циркуляцию по пути наименьшего сопротивления – через бойлер. Следующей ветвью (при отключении бойлера) будут радиаторы. Обеспечить необходимым количеством теплоносителя теплые полы становится труднее всего.

Режим работы котла в такой системе приобретает скачкообразный характер, что негативно сказывается на всем оборудовании.

Решить проблему установкой более мощного насоса удается с трудом. При мощном насосе теплоноситель преодолевает теплообменник котла, не успевая качественно получать теплоту. При этом увеличивается расход электроэнергии (на работу насоса), повышается потребление топлива из-за некачественного отбора теплоты сгорания.

При работе нескольких котлов в каскаде также возникает рассогласование режимов работы автоматики и циркуляции теплоносителя.

 Котлы, оснащенные чугунными теплообменниками топок, крайне негативно реагируют на резкие температурные перепады. Это обусловлено физическими свойствами чугуна. Многие производители ставят обязательным условием применение гидрострелки, в ином случае они снимают гарантийные обязательства на свои изделия.

Решением всех этих технических трудностей является установка в систему гидравлического разделителя (гидрострелки).

Устройство и принцип действия гидрострелки

Классическое устройство гидрострелки – полый сосуд, имеющий две пары патрубков. Первая пара служит для подключения котла (или каскада котлов), вторая – для присоединения системы потребления. Внутренний объем сосуда круглого или прямоугольного сечения служит зоной гидравлического разделения, разряжения и смешивания потоков разнотемпературных теплоносителей.

В верхней части устройства устанавливают воздухоотводчик, нижняя служит грязеуловителем. В гидрострелке циркулирует два потока теплоносителя – поток котлового (первичного) контура и поток системы потребления (вторичного контура). При различных режимах работы оборудования величина потоков меняется. Происходит либо прямая подача от котла, либо смешивание потоков с разной температурой.

Гидрострелка подбирается из расчета снижения скорости теплоносителя до диапазона 0,1 – 0,2 м/с. Прим этой скорости практически отсутствует гидравлическое сопротивление, гидродинамический режим принимает ламинарный характер, происходит наиболее качественный тепломассообмен между контурами.

Контур циркуляции котла практически не зависит от вторичного контура, режим работы котла приобретает стабильный, ровный характер. Вторичный контур получает теплоноситель с равной температурой для всех ветвей, необходимое его количество отбирается собственными насосами.

Отключение, изменение режима работы любой зоны отопительного оборудование приобретает лишь косвенное влияние на работу котла и системы в целом. Обеспечивается гидравлическое разделение, снижающее нагрузку на теплогенератор, отопительные приборы, насосное оборудование, коммуникации.

Гидравлический разделитель имеет три режима работы:

 Режим 1.  Прямой тепломассообмен потоков теплоносителя первичного и вторичного контура. Стабильная тепловая нагрузка потребления равна постоянному значению тепловой мощности котлоагрегата. Смешивания теплоносителей практически не происходит, движение приобретает ламинарный режим, происходит отделение воздуха, примесей и так далее. Режим работы котла – постоянный, на средней нагрузке.

 Режим 2.  Котел работает с максимальной нагрузкой, при этом не может обеспечить все потребности системы. Происходит полная передача потока из первичного контура котла с подмешиванием воды из обратки вторичного контура. При этом общая температура снижается для всех потребителей.

 Режим 3.  Оптимальный режим работы характеризуется наличием необходимой тепловой мощности котла, обеспечением экономного, «щадящего» режима работы. В этом режиме происходит смешивание прямого и обратного потоков первичного контура, температура поднимается. Котел останавливается при достижении заданной температуры, режим его работы приобретает циклический характер.

Гидравлический разделитель имеет и более сложные конструктивные конфигурации. Устройство оснащается сетчатыми элементами в верхней зоне для качественного отделения воздуха. Внутри изделия выполняются перфорированные перегородки вертикального или горизонтального направления для более эффективного разделения потоков.

Гидрострелки часто комбинируются с распределительными коллекторами. При этом коллекторы иногда входят в конструкцию моноблока, могут подключаться независимые.

Производятся изделия в виде комбинации разделителя и коллектора. При этом реализуется зонный температурный отбор теплоносителя для различных отопительных блоков.

Расчет гидравлического разделителя

Существует большой ряд типоразмеров гидрострелок. Подбор устройств производится по расчетным показателям. При этом диаметр патрубков первичного контура должен соответствовать диаметру патрубков котла. При подключении каскада котлов сечение патрубков гидрострелки должно быть не менее суммы сечений патрубков котлов.

Основная формула, применяемая для расчета диаметра сосуда разделителя:

D = 47 √ (P/∆t), где

P – тепловая мощность котла, кВт;

∆t – разница температур между подачей и обраткой, для автономных систем принимается 100С.

Формула справедлива для движения теплоносителя со скоростью 0,15 м/с. Для режимов движения 0,1 и 0,2 м/с поправочные коэффициенты составляют соответственно 54 и 40.

Далее применяется правило 3d = D. Расчетный диаметр патрубков равен величине D/3. Расстояние между патрубками, от патрубков до верхней и нижней точек гидрострелки также должно составлять не менее 3d.

Также гидрострелку подбирают по гидродинамическим характеристикам (производительности) насосов обоих контуров. Формула расчета:

D = 60 √(∑ QСО – QК), где

∑ QСО – суммарная производительность циркуляционных насосов вторичного контура;

QК – производительность котлового насоса, м3/час.

Дальнейший расчет производится по правилу 3d = D.

Применение гидрострелки в многоконтурной системе отопления – качественное техническое решение. Принцип работы и устройство гидравлического разделителя позволяют обеспечить стабильный как в гидравлическом, так и в температурном плане режим работы оборудования. Отсутствие предельных нагрузок, скачкообразного режима позволят отопительному оборудованию работать без неполадок длительное время.

(Просмотров 1 879 , 1 сегодня)

Рекомендуем прочитать:

Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.


Назначение гидрострелки — для чего она нужна

Гидрострелка в отопительных системах выполняет следующие функции:

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

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

Когда нужен гидроразделитель

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

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

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

Принцип работы гидроразделителя

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

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

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

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

Принцип работы

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

Существует три основных режима, при которых работает устройство:

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

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

Выбор гидравлического распределителя для системы отопления

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

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

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

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

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

Контуры гидравлического разделителя

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

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


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

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

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

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

Принцип работы гидравлической стрелки:

Достоинства гидрострелок

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

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

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

Заключение

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

Для чего действительно нужна гидравлическая стрелка – развенчиваем мифы

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

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

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

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


Для защиты котла от теплового удара вместо гидрострелки проще установить байпас

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

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


Гидравлический разделитель нужен для согласования работы нескольких отопительных контуров

Гидрострелка для отопления — назначение, принцип работы и расчёт: tvin270584 — LiveJournal

Чтобы отопительная система работала с максимальной эффективностью, необходимо добиться хорошей балансировки всех его узлов, а все элементы хорошо справлялись со своими функциями. Такая задача — достаточно сложная, особенно, когда речь идет и о разветвленном механизме с большим количеством контуров.

Очень часто подобные контуры имеют индивидуальные схемы термостатического управления, свой температурный градиент, различаются пропускной способностью, а также требуемым уровнем напора теплоносителя. Для того, чтобы объединить все узлы в единое целое. Поможет решить данную задачу гидрострелка для отопления. О том, что представляет собой гидравлические разделитель и как он работает, мастер сантехник расскажет в этой статье.
Назначение гидроразделителя

Для того, чтобы дать ответ на вопрос: в чем предназначение гидрострелки, следует разобраться как функционирует отопительная система. Наиболее простой вариант системы с принудительной циркуляцией упрощенно состоит из:


  • Котла (К), здесь теплоноситель нагревается;

  • Циркуляционного насоса (N1), за счет функционирования которого, теплоноситель движется по трубам подачи (красные линии) и обратки (синие линии). Насос монтируется на трубе или же входит в комплект конструкции котла — особенно это характерно для моделей настенного исполнения;

  • Радиаторов отопления (РО), благодаря которым происходит теплообмен — тепловая энергия теплоносителя передается в комнаты.

Осуществив правильный выбор циркуляционного насоса по производительности и образуемому напору в простой одноконтурной системе, вам может вполне хватить одного экземпляра и не придется монтировать вспомогательные устройства.

Обратите внимание! Циркуляционный насос — неотъемлемое звено системы отопления. Благодаря этому прибору эффективность функционирования системы увеличивается

Для домов, небольших по размеру, такой простой схемы может быть вполне достаточно. Но в больших помещениях очень часто приходится прибегать к применению несколько контуров отопления. Усложним схему.

Как видно на рисунке, благодаря насосу осуществляется циркуляция теплоносителя через коллектор Кл, откуда он разбирается на несколько разных контуров. Это могут быть:


  • Один или более высокотемпературных контуров с обычными радиаторами или конвекторами.

  • Водяные теплые полы (ВТП), для которых температурный режим теплоносителя должен быть намного ниже. Это означает, что придется задействовать специально предназначенные для этого термостатические устройства. Чаще всего сенсорная длина контуров теплых полов в несколько раз выше обычной радиаторной разводки.

  • Система обеспечения дома горячей водой с установкой бойлера косвенного нагрева (БКН). Здесь – совершенно особые требования к циркуляции теплоносителя, так как обычно изменением расхода протекающего через бойлер теплоносителя регулируется и температура нагрева горячей воды.

Теперь возникает вопрос: сможет ли справиться один насос с такой большой нагрузкой и таким расходом теплоносителя? Навряд ли. Несомненно, на рынке можно найти высокопроизводительные и высокомощные модели, которые отличаются хорошими показателями образуемого напора, но здесь стоит учесть и возможности самого котла, которые никак нельзя назвать неограниченными. Его теплообменник и патрубки рассчитаны на определенную производительность и определенное давление, которое возникает. Если превысить заданные параметры, можно попросту прийти к тому, что ваш отопительный прибор выйдет из строя.

Да и если насос все время будет функционировать на гране своих возможностей, обеспечивая теплоносителем все контуры разветвлённой системы, то долго он не прослужит. К тому же работа будет сопровождаться громким шумом, а электрическая энергия будет потребляться в больших количествах.

Чтобы решить эту проблему, необходимо необходимо разделить всю гидравлическую систему не только на контуры конечного потребления, через коллектор, но и выделить отдельный контур котла.

Именно для этого и предназначена гидрострелка, которая монтируется между котлом и коллектором. Установка гидрострелки в системе отопления позволяет избавиться от скачков температурного напора.

Устройство гидрострелки

Гидроразделитель — это вертикальный полый сосуд, состоящий из труб большого диаметра (квадратного профиля) с эллиптическими заглушками по торцам.

Размеры разделителя обусловлены мощностью котла, зависят от количества и объема контуров.

Тяжелый металлический корпус монтируется на опорные стойки, чтобы не создавать линейное напряжение на трубопровод. Компактные устройства крепят к стене, размещают их на кронштейнах.

Патрубок емкостного гидравлического разделителя и отопительный трубопровод соединяются с посредством фланцев или резьбы.

Материал, из которого изготавливается гидрострелка — низкоуглеродистая нержавеющая сталь, медь, полипропилен. Корпус обрабатывают антикоррозийным составом, покрывают теплоизоляцией.

Принцип работы

Теперь, когда мы знаем для чего нужна гидрострелка для отопления и разобрались с ее конструкцией, можно переходить к особенностям ее функционирования.

В процессе её работы выделяется три основных режима.

Режим первый.

Система практически находится в равновесии. Расход «малого» котлового контура практически не отличается от суммарного значения расходов всех контуров, подключенных к коллектору или непосредственно к гидрострелке.

Теплоноситель не задерживается в гидрострелке, а проходит сквозь нее по горизонтали, практически не создавая вертикального перемещения. Температура теплоносителя на патрубках подачи (Т1 и Т2) – одинакова. Естественно, такая же ситуация и на патрубках, подключенных к «обратке» (Т3 и Т4). В таком режиме гидрострелка, по сути, не оказывает никакого влияния на функционирование системы.

Но подобное равновесное положение – крайне редкое явление, которое может замечаться лишь эпизодически, так как исходные параметры системы всегда имеют тенденцию к динамическому изменению.

В продаже можно найти модели коллекторов со встроенными гидравлическими разделителями. Выбрать можно варианты на 2, 3, 4 или 5 контуров.

Режим второй.

В текущий момент сложилось так, что суммарный расход на контурах отопления превышает расход в контуре котла.

С такой ситуацией приходится сталкиваться достаточно часто, когда все подключённые к коллектору контуры именно в этот момент требуют максимального расхода теплоносителя. Обыденными словами – сиюминутный спрос на теплоноситель превысил то, что может выдать контур котла. Система при этом не остановится и не разбалансируется. Просто в гидрострелке сам по себе сформируется восходящий по вертикали поток от патрубка «обратки» коллектора к патрубку подачи. Одновременно к этому потоку в верхней области гидравлического разделителя будет производиться подмес горячего теплоносителя, циркулирующего по «малому» контуру. Температурный баланс: Т1 > Т2, Т3 = Т4.

Коллектор с гидрострелкой на 3 контура позволяет безопасно и грамотно подключить радиаторы, бойлер и тёплые полы. Является самым популярным в своём сегменте. Наличие 4 контуров позволяет дополнительно подключить нагреватель воздуха в вентиляции. Для подключения ещё и резервного котла нужно наличие 5 контуров.

Режим третий.

Этот режим функционирования гидравлического разделителя является, по сути, основным – в грамотно спланированной и правильно смонтированной системе отопления именно он и станет превалирующим.

Расход теплоносителя в «малом» контуре превышает аналогичный суммарный показатель на коллекторе, или, иными словами, «спрос» на необходимый объем стал ниже «предложения». Причин тому может быть немало: — Аппаратура термостатического регулирования на контурах снизила или даже временно прекратила поступление теплоносителя из коллектора подачи на приборы теплообмена.

Температура в бойлере косвенного нагрева достигла максимальной, а забора горячей воды давно не было – циркуляция через бойлер прекращена. Отключены на какое-то время или на длительный период отдельные радиаторы или даже контуры (необходимость профилактики или ремонта, нет нужды отапливать временно неиспользуемые помещения и иные причины). Система отопления вводится в действие ступенчато, с постепенным включением отдельных контуров.

Ни одна из перечисленных причин никак негативно не скажется на общей функциональности системы отопления. Излишек объема теплоносителя вертикальным нисходящим потоком просто будет уходить в «обратку» малого контура. По сути, котел станет обеспечивать несколько избыточный объем, а каждый из контуров, подключенных к коллектору или напрямую к гидрострелке, будет забирать ровно столько, сколько требуется в настоящий момент. Температурный баланс при таком режиме работы: Т1 = Т2, Т3 > Т4.

При монтаже гидрострелки в индивидуальных системах отопления чаще всего используются пластиковые модели, которые и стоят дешевле, и установка их производится при помощи фитингов.

Расчет гидрострелки

Многие пользователи задаются вопросом: как рассчитать гидрострелку для отопления? Поскольку устройства, которые есть в продаже предназначены для определенной мощности отопительной системы.

Многие хотят самостоятельно изготовить прибор и тогда очень важно произвести правильные и точные расчеты.

Представим расчет в зависимости от мощности системы отопления.

Существует универсальная формула, описывающая зависимость расхода теплоносителя от общей потребности в тепловой мощности, теплоемкости теплоносителя и разницы температур в трубах подачи и «обратки».

Формула расчёта расхода теплоносителя

Q = W / (с × Δt)

Где:


  • Q – расход, л/час;

  • W – мощность системы отопления, кВт

  • с – теплоемкость теплоносителя (для воды – 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С)

  • Δt – разница температур на подаче и «обратке», °С.

  • Вместе с тем, расход при движении жидкости по трубе равен: Q = S × V

  • S – площадь поперечного сечения трубы, м²;

  • V — скорость потока, м/с.

S = Q / V= W / (с × Δt × V)

Опытным путем доказано, что для оптимального смешивания в гидравлическом разделителе, качественного отделения воздуха и выпадения в осадок шлама, скорость в нем должна быть не выше 0,1 – 0,2 м/с.

Раз уж выбрана единица измерения час, то умножаем на 3600 секунд. Получается 360 – 720 м/час.

Можно взять усредненное значение – 540 м/час.

Если расчет производится для воды, то можно сразу ввести несколько исходных значений, чтобы упростить формулу:

S = W / (1,16 × Δt × 540) = W / (626 × Δt)

Определив сечение, по формуле площади круга несложно определить и требуемый диаметр:

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (S/π)

Подставляем значения:

D = 2 × √ (W / (626 × Δt × π)) = 2 × √ (W / (1966 × Δt)) = 2 × 0,02255 × √(W/Δt) = 0,0451 × √(W/Δt)

Так как значение будет получено в метрах, что не совсем удобно, можно перевести его сразу в миллиметры, умножив на 1000.

В итоге формула примет такой вид:

D = 45,1 √(W/Δt) – для скорости потока в трубе гидрострелки в 0,15 м/с.

Несложно просчитать и значения для верхнего и нижнего предела допустимой скорости потока:

D = 55,2 √(W/Δt) – для скорости в 0,1 м/с; D = 39,1 √(W/Δt) – для скорости в 0,2 м/с.

Определив диаметр гидрострелки, несложно вычислить и диаметры входных и выходных патрубков.

Поэтому гидрострелка для отопления решает важные задачи. При необходимости её нужно монтировать.

Видео

В сюжете — Принцип работы гидравлической стрелки.

В сюжете — Устройство и назначение гидрострелки


Источник
https://santekhnik-moskva.blogspot.com/2018/04/gidrostrelka-dlya-otopleniya.html

Гидрострелка для отопления — назначение и основные параметры

Система отопления – это достаточно сложный «организм» для эффективного функционирования которого требуется добиться максимального согласования, балансировки работы всех его элементов. Добиться такой «гармонии» — не так просто, особенно если система сложная, разветвленная, включающая несколько контуров, различающихся и по принципу работы, и по температурному режиму. Кроме того, отопительные контуры отдельные приборы теплообмена могут иметь свои устройства автоматической регулировки и обеспечения работы, которые своим вмешательством не должны оказывать влияния на функциональные возможности «соседей».

Гидрострелка для отопления

Существует несколько подходов к достижению подобного «унисона», но одним из наиболее простых и эффективных способов является совсем несложное, но очень эффективное устройство – гидравлический разделитель, или, как его чаще называют, гидрострелка для отопления. Что это за элемент, каков принцип его работы, как его правильно рассчитать и смонтировать – в настоящей публикации.

Для чего нужен гидравлический разделитель в системе отопления

Чтобы разобраться в предназначении гидрострелки, давайте вспомним, как вообще работает автономная система отопления.

  • В простейшем варианте систему с принудительной циркуляцией можно представить так.
Простейшая одноконтурная система отопления

Схема приведена с большим упрощением. Так, на ней не показаны расширительный бак и элементы группы безопасности, просто из соображений «облегчения» рисунка.

К – котел, обеспечивает нагрев теплоносителя.

N1 – циркуляционный насос, благодаря работе которого теплоноситель перемещается по трубам подачи (красные линии) и «обратки» (синие линии). Насос может быть установлен на трубе или же быть входить в конструкцию котла – особенно это характерно для настенных моделей.

На замкнутом контуре труб врезаны радиаторы отопления (РО), обеспечивающие теплообмен – тепловая энергия теплоносителя передаётся в помещения дома.

При правильном подборе циркуляционного насоса по производительности и создаваемому напору в простейшей одноконтурной системе отопления, его может быть вполне достаточно в единственном экземпляре, и особой нужды в установке дополнительных устройств вроде бы и нет. Будет по этому поводу замечание – несколько позднее.

Циркуляционные насос – важнейший элемент системы отопления

Хотя и существуют схемы с естественной циркуляцией теплоносителя, следует все же установить циркуляционный насос – это резко поднимет эффективность работы системы отопления. Как выбрать циркуляционный насос для отопления, как просчитать оптимальные параметры прибора – в специальной публикации нашего портала.

  • Для небольшого дома такой простой схемы может быть вполне достаточно. Но в здании побольше часто приходится использовать несколько контуров отопления. Усложним схему.
Справиться ли один насос с несколькими контурами? Далеко не факт…

На данном рисунке показано, что насос обеспечивает движение теплоносителя через коллектор (Кл), откуда он разбирается на несколько разных контуров. Это могут быть:

— Один или несколько высокотемпературных контуров с обычными радиаторами или конвекторами (РО).

— Водяные теплые полы (ВТП), для которых уже температура теплоносителя должна быть значительно ниже, значит будут задействованы специальные термостатические устройства. Сенсорная длина контуров теплых полов также обычно превышает в несколько раз обычную радиаторную разводку.

— Система обеспечения дома горячей водой с установкой бойлера косвенного нагрева (БКН). Здесь – совершенно особые требования к циркуляции теплоносителя, так как обычно изменением расхода протекающего через бойлер теплоносителя регулируется и температура нагрева горячей воды.

Справится ли наш единственный насос с такой нагрузкой, с таким расходом теплоносителя? Наверное, нет. Конечно, существуют модели высокой производительности и мощности, с большими показателями создаваемого напора, но не беспредельны возможности и самого котла. Его теплообменник и внутренние патрубки рассчитаны на определенную производительность и создаваемое давление, и завышать эти значения – не следует, так как это вполне может привести к выходу из строя дорогостоящей котельной установки.

Да и сам насос, если будет работать постоянно на пике своих возможностей, обеспечивая теплоносителем все контуры разветвлённой системы, вряд ли прослужит долго. Это не говоря даже о повышенной шумности мощного оборудования и немалом расходе электроэнергии.

  • Какой выход – устанавливать на каждый контур собственный циркуляционный насос, рассчитанный по параметрам своей «подсистемы», которую он обслуживает.
Работа нескольких насосов требует обязательного согласования, иначе система будет разбалансированной

Итак, на каждый из контуров установлен собственный насос. Проблема решена? Увы, это далеко не так – она просто перешла в «другую плоскость» и даже усугубилась!

Чтобы такая системы работала стабильно, необходим очень точный расчет насосного оборудования. Но даже это, скорее всего, не сделает столь сложную схему равновесной. Насосы, как правило, увязаны с системами термостатического регулирования каждого из контуров, то есть их текущие, на данный момент, эксплуатационные характеристики – величины изменяющиеся. Один контур временно приостанавливает свою работу, другой, наоборот, включается. Не исключены варианты одновременного функционирования или, наоборот, временного простоя всех насосов. Циркуляция в одном контуре может создать инерционное, «паразитное» перемещение теплоносителя в другом, там, где это в настоящий момент не требуется – и так далее, разнообразных вариантов может быть немало.

В итоге это нередко приводит к недопустимому перегреву теплых полов, к неравномерности отопления различных помещений, к «запиранию» контуров и к другим негативным явлениям, которые сводят на нет старания хозяев создать высокоэффективную систему.

А хуже всего в этом случае насосу, установленному около котла – вся нестабильность параметров системы в первую очередь отражается на его работе, и в конечном итоге – на «раздерганном», не поддающимся точным регулировкам функционировании котла. А ведь нередко в крупных домах устанавливаются каскадно два и более котлов – управление такой системой становится вообще чрезвычайно сложной, почти невыполнимой задачей. Все это вызывает быстрый износ дорогостоящего оборудования.

  • А выход, оказывается, совсем прост – необходимо разделить всю гидравлическую систему не только на контуры конечного потребления, через коллектор, но и выделить отдельный контур котла.
Проблема балансировки решается установкой гидравлического разделителя (гидрострелки)

Именно эту функцию и выполняет гидравлическая стрелка (ГС). Это нехитрое устройство устанавливается между котлом и коллектором.

Правильное полное название гидрострелки – гидравлический разделитель. Стрелкой ее назвали, по всей видимости, потому, что она способна перенаправлять гидравлические потоки теплоносителя, обеспечивая сбалансированность всей системы в целом.

Конструкция обычной гидрострелки — чрезвычайно проста

Конструктивно этот элемент представляет собой полую трубу круглого или прямоугольного сечения, заглушенную с обоих торцов, с двумя парами патрубков – выходных, для подачи, и входных – для трубы «обратки».

По сути, образуются два взаимосвязанных, но, по сути – независимых друг от контура: малый конур котла и большой, включающий коллектор со всеми разветвлениями на остальные контуры. В каждом из этих двух контуров свой расход и скорость движения теплоносителя, которые не оказывают сколь-нибудь значимого влияния друг на друга. Обычно показатель Q1 – величина стабильная, так как насос котла работает постоянно на одних оборотах, Q2 – изменяющаяся по ходу текущей работы системы отопления.

По сути, система разделяется на малый контур котла и большой — с приборами теплообмена.

Диаметр трубы подбирается таким образом, чтобы создавался участок пониженного гидравлического сопротивления, что позволяет выровнять давление в малом контуре, поставить его вне зависимости от работы или простоя рабочих контуров. В целом это приводит к сбалансированной работе каждого из участков системы отопления, к плавному, не подверженному скачкам давления и температуры функционированию котельного оборудования и всей системы в целом.

Как работает гидравлический разделитель

В принципе, возможны три режима функционирования гидравлического разделителя.

ИллюстрацияОписание режима работы гидрострелки
Это – практически идеальное, равновесное состояние системы.
Напор, созданный насосом малого контура котла равен суммарному напору всех контуров отопления (Q1 = Q2).
Температура на входе и выходе подачи равны (t1 = t3).
Аналогичная ситуация и на патрубках «обратки» (t2 = t4).
Вертикальное перемещение теплоносителя минимально или даже вовсе отсутствует.
На практике такая ситуация если и встречается, то крайне редко, эпизодически, так как параметры работы контуров отопления имеют тенденцию к периодическому изменению.
Ситуация вторая.
Суммарный расход теплоносителя в контурах отопления превышает аналогичный показатель насоса котла (Q1 .
По сути, можно охарактеризовать так, что «спрос» на воду превышает то, что может «предложить» котел.
Ситуация достаточно часто встречающаяся, когда одновременно задействовано большинство контуров.
В этом случае образуется вертикальный восходящий поток от патрубка обратки большого контура к патрубку подачи. Перемещаясь вверх, вертикальный поток перемешивается с горячим теплоносителем, поступающим от котла.
Температурный режим: t1 > t3, t2 = t4.
Ситуация диаметрально противоположная – расход в малом контуре (не изменяясь номинально) стал выше, чем суммарно в контурах отопления (Q1 > Q2).
«Предложение» превысило «спрос» на теплоноситель.
Типичные причины такой ситуации:
– срабатывание термостатической аппаратуры на контурах отопления или на бойлере косвенного нагрева, временно выключающей подачу теплоносителя.
– временное полное отключение одного или нескольких контуров из-за невостребованности в отоплении тех или иных помещений.
– временный вывод из эксплуатации контуров для проведения ремонтных или профилактических работ.
– запуск котельного оборудования для прогрева, с постепенным ступенчатым подключением рабочих контуров.
Ничего критичного не происходит – контур котла работает в большей части «на себя», перекачивая основной объем теплоносителя по малому кругу.
В самой гидрострелке образуется вертикальный нисходящий поток, от подачи к «обратке».
Температурный режим: t1 = t3, t2 > t4.
При таком режиме работы температура в «обратке» достаточно быстро доходит до порога срабатывания автоматического отключения котельного оборудования, чем достигается рациональное использование топлива.

Гидравлический разделитель может выполнить еще ряд полезных функций.

  • Прежде всего – обещанное замечание про систему отопления не самого разветвленного типа. Гидрострелка может стать полезным, а иногда даже – и обязательным элементом в том случае, если теплообменник котла изготовлен из чугуна.
Чугунные теплообменники не любят резких перепадов температур — могут дать трещину

При всех своих достоинствах этот металл все же обладает существенным недостатком – механической и термической хрупкостью. Резкий перепад температуры с большой амплитудой может привести к появлению трещины в чугунной детали. Таким образом, при розжиге системы отопления в холодное время года может возникнуть очень существенная разница температур – в топке и в трубе обратки. Прогрев теплоносителя в большом контуре займет немало времени, и этот период является весьма критичным для чугунного теплообменника. А вот если контур «укоротить», то есть запустить через гидравлический разделитель, нагрев теплоносителя осуществится гораздо быстрее, и вероятность деформации теплообменника котла будет минимальной.

Цены на гидравлический разделитель STOUT

Гидравлический разделитель STOUT

Кстати, некоторые производители котельного оборудования с чугунными теплообменниками прямо указывают на необходимость установки гидрострелки – нарушение этих требований влечет прекращение гарантийных обязательств.

  • Резкое расширение объема в трубе гидрострелки и вызванное этим падение скорости движения жидкости вполне можно дополнительно «поставить на службу».
Возможные дополнительные функции гидрострелки — сепарация воздуха и очистка теплоносителя от твердых взвесей
  1. Полностью исключить газообразование в теплоносителе – практически невозможно, поэтому в системе отопления устанавливаются спускные краны Маевского или автоматические воздухоотводчики – в группе безопасности, на радиаторах отопления и т.п. Очень эффективным, за счет большого объема, сепаратором воздуха способен стать и гидравлический разделитель. Для этого на него сверху врезают автоматический воздухоотводчик (поз. 1). Кроме того, на моделях заводского производства часто внутри цилиндра устанавливается специальная мелкоячеистая сетка, которая способствует активному отделению растворенного воздуха от жидкости с последующим выпуском его через отводчик.
  2. Резкое замедление скорости потока способствует гравитационному оседанию твердых взвесей, появление которых вполне вероятно в теплоносителе. Если снизу установить кран (поз. 2), то появится возможность регулярно очищать систему от скопившегося шлама.
Видео: Анимированная демонстрация функционирования гидравлического разделителя

Специфика конструкции гидравлического разделителя

Как видно из изложенного, конструкция гидравлического разделителя – достаточно незамысловата. Тем не менее, она должна подчиняться определенным правилам.

В продаже в специализированных магазинах можно встретить немало предложений, разных размеров и конфигураций, то есть имеется возможность подобрать модель, максимально по своим параметрам подходящую под имеющуюся или планируемую систему отопления. Нередко встречаются оригинальные модели, которые конструктивно совмещают и сам гидравлический разделитель, и коллектор для подключения контуров. Иногда можно увидеть гидрострелки и вообще необычной звездчатой конфигурации.

Разнообразные варианты гидравлических разделителей заводского изготовления

Однако, если посмотреть на стоимость этих изделий, то наверняка возникнет мысль о возможности самостоятельного изготовления. И вправду, для хозяина дома, знакомого со слесарными и сварочными работами смонтировать гидравлический разделитель – не должно составить особого труда. Главное, соблюсти рекомендуемые размерные параметры, которые обеспечат оптимальную функциональность прибора.

Классическая схема гидравлического разделителя основывается на правиле «трех диаметров». Как это выглядит – показано на схеме.

«Классическая» схема по принципу «трех диаметров»

Диаметры, безусловно, показывают внутренний, условный проход, вне зависимости от толщины стенок.

Другая схожая схема — с патрубками, чередующимися по высоте. Ее пропорции показаны на второй схеме.

Схема с чередованием патрубков по высоте

Считается, что «ступенька вниз» для подачи будет способствовать лучшей сепарации газов, а «ступенька вверх» на обратке эффективнее отделяет твёрдые взвеси.

Как рассчитать диаметр гидрострелки D – будет рассказано в следующем разделе публикации. А пока что стоить заметить, что подобное соотношение диаметров выбрано неслучайно. Одна из главных целей – обеспечить скорость вертикальных потоков в пределах 0,1 ÷ 0,2 м/с, не более. Для чего это нужно:

  • Минимальная скорость обеспечивает максимальную очистку теплоносителя от шлама, способствует лучшей сепарации воздуха.
  • При небольшой скорости обеспечивается наиболее качественная естественная конвекция горячего, из подачи, и остывшего, из «обратки» теплоносителя. Это создает определенную температурную градацию по высоте – подобным свойством нередко пользуются применяя гидрострелка в качестве коллектора с разным температурным напором — отдельно для высокотемпературных (радиаторы или бойлер) и низкотемпературных («теплые полы») контуров. Такой подход позволяет снизить нагрузки на терморегулирующее оборудование, повысить общую эффективность каждого из контуров и всей системы в целом.
Гидравлический разделитель, позволяющий добиться градиента температур по высоте

Следует сказать, что вертикальное расположение гидрострелки, хотя и считается «классическим», но отнюдь не является догмой. Если не брать в расчет функции отделения из теплоносителя воздуха и сбора твердых взвесей, то, в зависимости от конкретных условий расположения труб в системе отопления, можно принять и горизонтальный вариант. Причем, даже расположение патрубков подачи и обратки котлового и отопительного контуров тоже может меняться. Несколько примеров представлено на схеме ниже.

Возможные схемы горизонтального размещения гидравлического разделителя

При таком расположении гидравлического разделителя требование к минимизации скорости потока в нем уходит на «второй план» — отделения осадков не требуется, а смешивание происходит за счет встречного направления потоков из первичного котлового контура и контура отопления. Это позволяет задействовать при изготовлении трубы меньшего диаметра. Но при этом необходимо создать условия, чтобы обеспечивалось качественное перемешивание. Для этого подающий и обратный патрубки каждого их контуров должны быть разнесены на расстояние, не менее чем четыре диаметра d, и при этом при любом диаметре патрубка эта дистанция не может быть менее 200 мм.

Пример смонтированной горизонтальной гидрострелки

Гидрострелка не обязательно всегда является сварной стальной конструкцией. Можно встретить немало примеров, когда мастера их изготавливают из медных труб или даже из полипропилена – такое устройство вообще будет стоить совсем недорого. Правда, при использовании пластика температурный режим в системе отделения не должен превышать максимальных 70 °С.

Гидравлический разделитель выполнен из полипропиленовых труб

Можно встретить и совсем неожиданные решения. Так, например, гидравлический разделитель выполняют из труб небольшого диаметра, придавая ему вид решетки. При таком подходе вполне можно ограничиться полипропиленовыми или даже металлопластиковыми трубами Ø 32 мм.

Решетчатый гидравлический разделитель из труб небольшого диаметра

Следуя этому же принципу, некоторые мастера устанавливают вместо такой решетки несколько секций старого ненужного радиатора отопления. С функцией гидравлического разделителя такое устройство справится в полной мере. Правда, необходимо учесть то, что неизбежны большие тепловые потери. Придётся продумать качественную термоизоляцию подобной импровизированной гидрострелки.

Расчет стандартного гидравлического разделителя

Предлагаемые в продаже готовые гидравлические разделители рассчитаны на определенную мощность системы отопления. Но если принято решение самостоятельно изготовить эту, в принципе, несложную конструкцию, то важно рассчитать базовые параметры – минимальный диаметр самой гидрострелки и диаметры подводящих патрубков. После этого, руководствуясь схемами, представленными выше, несложно будет составить собственный чертеж.

Ниже будут представлены два варианта расчета гидравлического разделителя «классического» вертикального типа.

Расчет от мощности системы отопления

Существует универсальная формула описывающая зависимость расхода теплоносителя от общей потребности в тепловой мощности, теплоемкости теплоносителя и разницы температур в трубах подачи и «обратки»

Q = W / (с × Δt)

Q – расход, л/час;

W – мощность системы отопления, кВт

с – теплоемкость теплоносителя (для воды – 4,19 кДж/кг×°С или 1,164 Вт×ч/кг×°С или 1,16 кВт/м³×°С)

Δt – разница температур на подаче и «обратке», °С.

Вместе с тем, расход при движении жидкости по трубе равен:

Q = S × V

S – площадь поперечного сечения трубы, м²;

V — скорость потока, м/с.

S = Q / V= W / (с × Δt × V)

Опытным путем доказано, что для оптимального смешивания в гидравлическом разделителе, для качественного отделения воздуха и выпадения в осадок шлама, скорость в нем должна быть не выше 0,1 – 0,2 м/с. Раз уж выбрана единица измерения час, то умножаем на 3600 секунд. Получается 360 – 720 м/час. Можно взять усредненное значение – 540 м/час

Если расчет производится для воды, то можно сразу ввести несколько исходных значений, чтобы упростить формулу

S = W / (1,16 × Δt × 540) = W / (626 × Δt)

Определив сечение, по формуле площади круга несложно определить и требуемый диаметр.

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (S/π)

Подставляем значения:

D = 2 × √ (W / (626 × Δt × π)) = 2 × √ (W / (1966 × Δt)) = 2 × 0,02255 × √(W/Δt)

= 0,0451 × √(W/Δt)

Так как значение будет получено в метрах, что не совсем удобно, можно перевести его сразу в миллиметры, умножив на 1000.

В итоге формула примет такой вид:

  • D = 45,1 √(Wt) – для скорости потока в трубе гидрострелки в 0,15 м/с.

Несложно просчитать и значения для верхнего и нижнего предела допустимой скорости потока:

  • D = 55,2 √(Wt) – для скорости в 0,1 м/с;
  • D = 39,1 √(Wt) – для скорости в 0,2 м/с.

Определив диаметр гидрострелки, несложно вычислить и диаметры входных и выходных патрубков.

Быстро провести расчеты поможет встроенный калькулятор, размещенный ниже:

Калькулятор расчета рекомендуемых параметров гидрострелки по мощности и разнице температур

Перейти к расчётам

Расчет параметров гидрострелки на основании производительности насосов

Есть и другой способ определить требуемые минимальные размерные параметры гидравлического разделителя. В этом случае за исходные величины будут браться величины производительности насосов в контуре котла и всех контуров отопления и, при наличии, горячего водоснабжения.

Как уже было понятно из описания принципа работы гидрострелки, ее основное предназначение – не перегружать насосное оборудование котельной установки, обеспечивая при этом должный расход теплоносителя во всех контурах отопления. Так на практике и получается, что суммарная производительность всех насосных установок всегда выше аналогичного показателя насоса, обеспечивающего циркуляцию непосредственно через котел.

В самом «пиковом» варианте, когда одновременно задействованы все насосы во всех контурах, суммарная производительность через гидрострелку стане равна разнице:

Q = ∑Qот. – Qкот.

∑Qот. – суммарная производительность всех насосов на контурах отопления и, если есть, на бойлере косвенного нагрева, м³/час

Qкот. – производительность циркуляционного насоса в малом контуре котла отопления. м³/час.

Вернемся вновь в формулам, которые рассматривались выше.

S = W / (с × Δt × V)

Мощность, как уже было показано выше, равна:

W = Q × с × Δt

Значит,

S = (Q × с × Δt) / (с × Δt × V) = Q / V

Отсюда осталось совсем немного для определения диаметра:

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (Q /(π × V)) = 2 × √ ((∑Qот. – Qкот.) / (π × V))

Уточнить паспортные характеристики установленного или планируемого к установке насосного оборудования – несложно. Единственное, при расчетах не забывайте приводить значение производительности к единым величинам — м³/час, а скорость потока через гидрострелку – к м/час. Полученный результат останется привести к миллиметрам, умножив на 1000.

Можно сразу упростить формулу, введя константы и рекомендуемую скорость потока, как и в первом расчете. В итоге получаются следующие выражения:

При скорости вертикального потока равной:

  • 0,1 м/с: D = 59,5 × √ (∑Qот. – Qкот.)
  • 0,15 м/с: D = 48,6 × √ (∑Qот. – Qкот.)
  • 0,2 м/с: D = 42,1 × √ (∑Qот. – Qкот.)

Эти соотношения заложены в размещенный ниже калькулятор:

Калькулятор расчета параметров гидрострелки исходя из производительности насосов

Перейти к расчётам

Рассчитанные величины являются минимальными. Если диаметр будет выше, то никакой беды от этого не случится – плавность работы системы отопления только выиграет. А вот заужение ниже расчетной величины – недопустимо!

Естественно, при приобретении или самостоятельном изготовлении гидравлического разделителя ориентируются на стандартные диаметры труб, но только приведенные от полученных результатов обязательно в большую сторону.

Заключение

Подводя итоги публикации, отметит еще раз основные достоинства системы отопления, оснащенной гидравлическим разделителем:

  • Чугунный теплообменник котла получает надежную защиту от тепловых ударов. Что продлевает срок службы котельного оборудования.
  • Намного упрощается подбор насосов. Для каждого контура модно приобрести прибор необходимой производительности, и это не потребует установки мощного насоса в контуре котла – гидрострелка в полной мере нивелирует этот дисбаланс.
  • Расход теплоносителя через котел отличается стабильностью, то есть оборудование всегда работает в штатном оптимальном режиме, без скачков давления и температуры.
  • Вся система отопления в целом получается сбалансированной, все контуры независимы и не оказывают значимого влияния один на другой.
  • Появляется возможность удаления шлама и газов.

И напоследок – еще один видео-сюжет о значимости гидрострелки в системе отопления:

Видео: Насколько важна гидрострелка в разветвлённой системе отопления?

Что такое гидрострелка в системе отопления? Принцип работы и назначение

Системы индивидуального водоснабжения нередко работают при нестабильных показателях температуры и давления. Резкие и сильные колебания в итоге могут стать причиной поломок на отдельных контурах и узлах трубопровода. Исключить подобные ситуации помогает гидрострелка. Она не только смягчает работу инженерной сети, но и выполняет дополнительные функции, среди которых фильтрация. Что такое гидрострелка в системе отопления? Это небольшое сантехническое приспособление, которое встраивается в сеть на этапе первичного монтажа или в рамках очередных мероприятий по техническому обслуживанию.

Назначение устройства

Для понимания сущности задач, которые решает гидрострелка (гидравлический разделитель), следует разобраться с нюансами работы независимых отопительных систем. То есть коммуникаций, работающих на собственном источнике нагрева водяного теплоносителя. В домашних системах основу отопительной инфраструктуры могут формировать котлы, бойлеры, водонагреватели и т. д. Итак, зачем нужна гидрострелка в системах отопления такого типа? Необходимость применения стабилизатора температуры и давления возникает из-за неравномерного распределения нагрузки по всем контурам системы. Неравномерность обусловлена сложностью трубопровода, отягощенного и потребляющим оборудованием. Как минимум в любом комплексе водяного отопления содержится запорная арматура, а также простейшие средства контроля и регуляции потоков. К этим устройствам добавляются целевые приборы излучения тепловой энергии – радиаторы, конвекторы, стандартные батареи и т. д. Но и это не все. Для обеспечения циркуляции теплоносителя в сеть вводятся насосные группы и коллекторы. Циркуляционные насосы вкупе с котельным оборудованием в перегруженной инфраструктуре не всегда могут обеспечить равномерную поддержку давления и температуры. Отсюда и возникает потребность в дополнительных регуляторах и стабилизаторах.

Бытует мнение, что гидрострелка требуется лишь для предотвращения тепловой перегрузки в системах, где используются насосы разной мощности. Они работают от одного источника нагрева и ввиду разности характеристик не способны одинаково поддерживать балансы давления. Базовое назначение гидрострелки в системе отопления действительно сводится к выравниванию их работы, но на практике достигаются и другие положительные эффекты. К ним относятся:

  • Очистка контуров.
  • Оптимизация производительности системы.
  • Предотвращение рисков возникновения обратного потока теплоносителя.

Конструкция гидрострелки

Гидравлический разделитель внешне напоминает оптимизированный коллектор с входными и выходными каналами разного диаметра. Его принципиальным отличием можно назвать присутствие развитых средств контроля и замера параметров теплоносителя. Что такое гидрострелка в системе отопления с точки зрения функционального устройства? Это конструкция, включающая следующие узлы:

  • Выпускной шаровой кран.
  • Ручной воздухоотводчик.
  • Заглушка для магнитного датчика-уловителя.
  • Гильза для установки температурного датчика.

В конструкцию также входит съемная изоляция, патрубки для подключения контуров, запорная арматура и в некоторых модификациях небольшой резервуар наподобие гидробака. Функция последнего обычно перекладывается на утолщенную часть трубы разделителя, которая внешне может напоминать сосуд. Что касается материалов изготовления, то для корпуса гидрострелки обычно используют нержавеющие сплавы металла. Применяются и полипропиленовые устройства, но из-за высоких температурных нагрузок их использование ограничено.

Основная задача гидравлического разделителя заключается в отделении контура котла от рабочих веток распределения теплоносителя. Устройство обеспечивает выравнивание давления между коллекторными группами, обеспечивающими движение потоков на подаче и обратке. В ином случае создаются условия для смешивания потоков холодной и горячей воды, что снижает тепловую мощность в контурах. Как реализуется процесс регуляции? Принцип работы гидрострелки в системе отопления заключается в создании буферной зоны с нулевым сопротивлением на промежуточных участках, где возможны перепады давления. Таким образом обеспечивается разгрузка давления на всех контурах между насосами.

Необходимость естественного подключения функции гидрострелки возникает в следующих ситуациях:

  • Проток горячей воды от котла по силе слабее, чем проток движения теплоносителя на отопительных контурах.
  • Проток холодной воды от контура отопления слабее, чем проток от котла.

В нормальном режиме работы, если оборудование подобрано правильно, буфер разделителя вовсе задействуется в минимальной степени. Как работает гидрострелка в системе отопления, если происходит нарушение балансов движения теплоносителя? Объемы, которые превышают норму по балансу со стороны подачи или обратки, уходят в гидробак или утолщенную часть трубы гидрострелки. Теоретически возможны и ситуации, когда вода одного из контуров поступает в противоположную линию движения, минуя буферную зону. Это говорит о чрезмерном несоответствии мощностей котла и насосов, что требует замены агрегатов.

Нюансы работы гидрострелки в системах с насосной группой

В целях повышения эффективности работы отопительных контуров инфраструктура может дополняться вспомогательными насосами и коллекторами. Однако вместе с наращиванием производительности при таком подходе можно ожидать и увеличения нагрузки на отдельных контурах. В результате система отопления с гидрострелкой и насосной группой может функционировать с наличием следующих проблем:

  • Если используются циркуляционные агрегаты с разными показателями мощности, то слабые насосы не смогут справляться с нагрузками, присутствующими на соседних контурах.
  • Само по себе разделение на множество контуров в результате установки дополнительных функциональных узлов также влияет на работу насосной группы, что может привести к ее перегрузкам и выходу из строя.
  • Если в проекте закладывается нормативная разница в показателях давления на отдельных ветках, то малейшее нарушение в балансировке вызовет аварию уже в трубопроводе.
  • При штатной остановке отдельных насосов для прекращения подачи воды на их целевом участке возрастет риск движения «паразитных» течений, спровоцированных соседним циркуляционным оборудованием.

Вышеназванные эксплуатационные проблемы обычно возникают в сложных промышленных системах на производствах, где одним источником тепла обслуживаются десятки потребителей. В системах отопления частного дома гидрострелка обычно работает в комплексе с малой насосной группой и двумя-тремя коллекторами. Даже если речь идет о двухэтажном доме, для полноценной циркуляции теплоносителя может быть достаточно и двух насосов. Главное – правильно их подобрать в соответствии с потребностями конкретной системы.

Расчет гидрострелки

Эксплуатационные качества гидравлического разделителя определяются следующим набором технических характеристик:

  • Рабочая температура – от 95 до 110 °C.
  • Обслуживаемая мощность котла – порядка 100-125 кВт.
  • Производительность – средний расход от 4 до 8-9 м3/час.
  • Межосевая дистанция относительно потребителей – порядка 200 мм.

На основе этих параметров подбирается модель устройства применительно к конкретной системе. Как рассчитать гидрострелку системы отопления? Помимо конструкционного соответствия (габариты и размеры патрубков) для правильной оценки пропускной способности с точки зрения возможности балансировки системы должен быть рассчитан диаметр буферной зоны. Специалисты рекомендуют за оптимальное сечение емкости разделителя принимать размер, способный обеспечить скорость движения потока в 0,2 м/сек. Но этот параметр будет напрямую связан с величиной расхода воды за 1 час. То есть необходимо изначально определить пропускную способность целевого контура или группы контуров. Это нормативная величина котла, которая может выражаться таким образом:

  • Основная зона отопления – порядка 2 м3/час.
  • Вторичная зона отопления – порядка 1,5 м3/час.
  • Зона водонагрева бойлера – 2,5 м3/час.
  • Низкотемпературный участок для технических нужд – 1 м3/час.

В итоге получается совокупный расход порядка 7 м3/час. Под эту величину подбирается насосная группа, коллекторы и гидрострелка. При таком показателе пропускной способности диаметр трубного сосуда разделителя может составлять примерно 110-120 мм в зависимости от конструкции конкретной модели.

Монтаж гидрострелки

Для самостоятельной установки желательно приобретать готовые разделители в сборе. В полной комплектации устройство включает в себя необходимую запорную арматуру, изоляционную оболочку, дегазатор и шламовый сепаратор. При необходимости для подключения можно дополнительно приобрести фитинги и сантехнические переходники, но для обеспечения надежности лучше отказаться от адаптеров.

После перекрытия воды и отключения оборудования можно приступать к установке гидрострелки в систему отопления по горизонтальной или вертикальной схеме. Монтажный процесс может осуществляться только в помещениях с плюсовой температурой. В первую очередь устройство крепится на месте эксплуатации к стене кронштейнами. Заранее продумывается позиция разделителя, при которой можно будет без дополнительных манипуляций подключить к его патрубкам трубы. Очень важно соблюсти корректность соединений. Входной контур подачи на одной стороне гидрострелки должен сопрягаться с трубой от котла. По этой же линии с противоположной стороны подключается ветка на потребителей (отопительный контур). Аналогично выполняется соединение по линии обратки.

В процессе выполнения установки гидрострелки в системе отопления своими руками особенно необходимо помнить о мерах обеспечения безопасности. Даже при отключенной системе циркуляции не исключен выплеск горячей воды, поэтому работать желательно в теплоизолирирующих перчатках. После установки оборудования выполняется опрессовка, целью которой является проверка системы на герметичность. Затем выполняется первый запуск с применением теплоносителя, разбавленного пропиленовой смесью с 40-процентным содержанием гликоля.

Что такое гидрострелка в системе отопления с конденсатором?

В системах, обеспечивающих работу теплых полов и радиаторов, последнее время используется принцип сбора конденсационного тепла. По нему работают специальные котлы, обеспеченные трубкой для аккумуляции энергии выделяемого пара. Если в обычных системах пар просто выпускается в дымоход, то в оборудовании с конденсатором он собирается на поверхностях теплообменника и используется в общем отопительном процессе. Что такое гидрострелка в системе отопления с таким принципом работы? Для начала стоит подчеркнуть, что для всех конденсационных котлов мощностью выше 45 кВт использование стабилизаторов давления и температуры является обязательным, поскольку дополнительная энергия может по-разному влиять на рабочие показатели оборудования.

Далее в процессе выбора модели гидрострелки и насосов следует учитывать два момента. Во-первых, общий расход в основном отопительном контуре обязательно должен превышать аналогичный показатель котловой линии. Во-вторых, наличие разделителя по умолчанию увеличит температурную нагрузку на контуре обратки, входящем в котел. Это понизит производительность и также потребует сделать соответствующую поправку на мощность насоса. В целом же при негативных факторах снижения КПД именно гидрострелка позволит сбалансировать работу конденсационных котлов, формирующих каскадную систему. К примеру, если используется два агрегата, то гидрострелка сместит переизбыток давления с одного на другой.

Дополнительный функционал гидрострелки

Сегодня все реже встречаются гидравлические разделители с одной только функцией балансировщика. Расширенная комплектация позволяет его использовать также для комплексного отслеживания рабочих показателей в системе. Если встроенные датчики связать с автоматикой котла, то устройство обеспечит более точное управление режимами котла и повысит надежность предохранителей. Для чего нужна гидрострелка в системе отопления, кроме контролирующей оснастки? Присутствие крана-терморегулятора дополнительно обеспечит градиент на вторичных линиях распределения теплоносителя, а воздухоотводчик создаст условия для выделения растворенного кислорода в горячих потоках воды. Но важно заранее определить, какая система отвода воздуха будет оптимальной в конкретном случае – автоматическая или ручная.

Еще одна распространенная функция гидрострелки в системе отопления – удаление шлама. Для ее выполнения используется шламовый сепаратор. Крупные взвеси и отложения остаются в специальном накопителе, а в ходе технического обслуживания выпускаются через клапан. Более современные модели опционально снабжаются и магнитными уловителями, которые позволяют удалять магнетит.

Всегда ли нужно применять гидрострелку?

Уже отмечалось, что в некоторых случаях использование данного устройства является обязательным. Но это касается только систем, в которых присутствуют нестандартные теплообменники или речь идет о сложных разветвленных контурах с многозадачными коллекторами и насосными группами. Но для чего нужна гидрострелка в системе отопления бытового назначения, в которой присутствует только котел, бойлер и циркуляционный насос? Риски создания температурного и гидродинамического дисбаланса в таких конфигурациях минимальны, а негативный фактор сглаживания рабочих параметров с большей вероятностью сократит производительность оборудования. Но и в таких случаях гидрострелка может себя оправдать как средство повышения надежности агрегатов и трубопровода в целом. Даже минимальное снижение перепадов давления в контурах увеличит моторесурс оборудования – соответственно, будет продлен его эксплуатационный срок. Иными словами, вопрос об использовании гидрострелки для бытовых нужд можно представить как выбор между экономической целесообразностью и энергетической эффективностью системы отопления.

Заключение

Гидравлические системы водоснабжения и отопления по мере технологического усложнения требуют подключения все новых устройств и конструкционных дополнений. Обычно это связано с различными средствами контроля и управления, которые делают сеть эргономичнее и функциональнее. В данном же случае речь может идти о безопасности и повышении надежности компонентов системы. При этом сама по себе интеграция гидравлического разделителя не доставляет больших хлопот. Стандартный монтаж гидрострелки в системе отопления своими руками выполняется за 30-40 минут, не требуя подключения специального инструмента. Кроме того, на базе устройства в полном комплекте дополнительно можно получить воздухоотводчик и средства очистки, что в любом случае избавит от необходимости их сторонней установки. В дальнейшем от пользователя потребуется периодически проверять целостность конструкции, ее герметичность и корректность работы в рамках общей ревизии отопительной системы.

Гидравлическая стрела — что это и как устроена?

Гидравлическая стрела – это устройство, представляющее собой компенсационную камеру, предназначенную для связи контуров котла с системой отопления в целом. Этот механизм используется в бытовых и промышленных системах отопления. Гидравлическая стрелка нормирует разницу температур между двумя контурами для одного потока.

Назначение и функции

Чаще всего этот инструмент устанавливается в каскадных котельных установках. Этот механизм снижает риск возникновения колебаний потока контура от теплоносителя.Таким образом, устройство гидрострелки позволяет ей взаимно воздействовать на два потока соседних водяных контуров. Его устанавливают в разных направлениях – горизонтальном и вертикальном. В некоторых случаях этот инструмент используется в качестве воздухоотделителя и шламоотделителя. В системе отопления и охлаждения он также используется для выравнивания потока гидравлической системы. При удалении различных пузырьков последний работает очень стабильно и качественно.

Что еще особенного в гидравлической стреле? Принцип работы этого устройства состоит из нескольких пунктов.Во-первых, этот механизм создает равновесие в гидравлической системе. А во-вторых, гидравлическая стрела удаляет из системы водоснабжения различные пузырьки и шлам, предотвращая тем самым образование отложений в устройстве. Все это положительно сказывается на работе котла и батарей отопления в целом.

Устройство гидравлической стрелы

Эта деталь изготовлена ​​из специальной низкоуглеродистой стали, оснащена 4 желобами, защитной гильзой для измерения температуры и перфорированной перегородкой.Система имеет два входных и выходных патрубка. Первый из них выполняет функцию подключения контура котла, а второй обслуживает отопительный механизм. В баке гидропушки смонтированы перфорированная перегородка и гильза для измерения температуры. Благодаря наличию в системе первого инструмента исключается прямая циркуляция теплоносителя котлового контура в контур отопления. Перегородки, установленные в нижней части гидрострелы, увеличивают процесс ликвидации, а клапанный штуцер очищает устройство от загрязнений.

В каких случаях устанавливается?

Гидравлическая стрелка монтируется, когда насос первого контура сообщается с одним или несколькими устройствами второго контура в той же системе. Как следствие, возрастает риск возникновения пульсаций расхода в контурах теплоносителя. А благодаря такому устройству, как гидронаводчик, эти воздействия нормируются до стабильных значений, тем самым исключается возможность негативного воздействия помп друг на друга. Таким образом, это средство обеспечивает подачу воды одинакового напора ко всем контурам системы.Скорость потока в системе 0,1-0,2 метра в секунду.

3 РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ПРИЧИНЫ ПЕРЕГРЕВА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Гидравлические системы легко перегреваются. Однако системы, которые испытывают частые и устойчивые проблемы с перегревом, в конечном итоге выйдут из строя, поэтому важно следить за этим. Вот некоторые из распространенных причин перегрева гидравлических систем и способы их устранения.

1. Гидравлическая система разбалансирована

Компоненты вашей гидравлической системы должны работать согласованно, если вы хотите, чтобы система оставалась эффективной и действенной.Изменения и регулировки гидравлических систем могут привести к проблемам, из-за которых система выйдет из равновесия и перегреется.

Многие люди стремятся отрегулировать свои гидравлические системы, чтобы добиться от них большей производительности. Коррекция не всегда проблема. Иногда для определенных приложений необходимы корректировки. Однако, если вы не уверены в том, что делаете, вам не следует вносить изменения в вашу гидравлическую систему.

Повышение давления в системе, вызванное регулировкой насос-компенсатор – обычная регулировка, приводящая к перегреву.При регулировке настройки компенсатора насоса многие люди никогда не регулируют вместе с ним настройку предохранительного клапана.

Когда настройки компенсатора насоса совпадают или превышают настройки предохранительного клапана, предохранительный клапан открывается и сбрасывает избыточное количество тепла в систему. Компенсатор не будет выполнять свою работу, и вся высвобождаемая энергия будет возвращаться в бак, а не через регулирование потока.

Другие попытки изменить давление в системе также могут привести к плохому управлению потоком и перегреву.Вы можете увеличить давление в системе, но делать это следует только с помощью метода, рекомендованного разработчиком или производителем, и в пределах рекомендуемых диапазонов фунтов на квадратный дюйм.

2. Ваши обновления не работают с вашей системой

Вы можете использовать несколько различных методов модернизации и настройки гидравлических систем. Многие пользователи будут вкладывать средства в обновления, которые обещают больше потока и скорости. Проблема с этими обновлениями заключается в том, что они не всегда подходят для гидравлических систем, к которым они применяются.

Поскольку все должно оставаться в равновесии, вы должны убедиться, что ваши обновления соответствуют всей вашей гидравлической системе. Например, насос с более высоким расходом может помочь расширить возможности гидравлической системы, но проверяли ли вы также, выдержат ли шланги и трубопроводы системы такое увеличение расхода?

Увеличенный поток может сильно ударить по шлангам меньшего размера и потребовать большего давления только для того, чтобы пройти через них. Это касается любой части гидравлической системы, которая не способна справиться с большим потоком.

Если компонент становится дросселем потока, повышение давления на объекте может вызвать общее падение давления в системе. Кроме того, энергия, необходимая для форсирования потока, напрямую приводит к увеличению тепла, что снижает эффективность и результативность системы.

При обновлении также убедитесь, что вам нужно изменить другие компоненты. В примере с насосом с более высоким расходом вы можете просто увеличить размер шланга, и в этом вся разница.

3.Компоненты вашей системы нуждаются в замене или обслуживании

Износ компонентов гидравлической системы может привести к перегреву различными способами. Некоторые проблемы с перегревом связаны непосредственно с отсутствием технического обслуживания гидравлической системы. Например, скопление мусора в системе может привести к скоплению тепла.

Неисправный теплообменник также может поддерживать температуру системы, когда этого не должно быть. Вы проверили жидкость? Низкий уровень жидкости или неправильный тип жидкости также могут вызвать перегрев.

Это все типы проблем, которые проявляются при плановом обслуживании и уходе за гидравлической системой. Это также означает, что с такими вещами обычно проще всего иметь дело.

Тем не менее, другие проблемы с гидравлической системой также могут привести к перегреву. Некоторые решения проблем с перегревом могут потребовать значительных изменений в вашей гидравлической системе. Если причина перегрева вашей системы не очевидна, обратитесь в профессиональную службу для проверки и ремонта вашей системы.

Компания Carolina Hose & Hydraulics может помочь вам в устранении неполадок в вашей гидравлической системе. Если вам нужен ремонт, замена деталей или обслуживание вашей гидравлической системы, свяжитесь с нами сегодня.

Почему в гидравлических линиях используются квадратные фланцы?

Квадратные фланцы

обычно изготавливаются из стали или нержавеющей стали и используются в широком спектре систем со стандартными трубами в системах водоснабжения, морских средах, трубопроводных проектах, нефтяных месторождениях и т. д. Они часто используются в гидравлических системах для соединения труб с компонентами или для создания прочных соединений между трубами.Как и следовало ожидать, судя по названию детали, эти фланцы имеют квадратную форму.

Но почему именно квадратные фланцы, а не другие типы фланцев? Вот краткий обзор того, что вам следует знать при подготовке к проекту в Сан-Хосе, Калифорния.

Квадратные фланцы в трубопроводах и различных системах

Квадратные фланцы

часто используются в различных отраслях промышленности с высоким давлением для соединения труб и любых других компонентов, необходимых для создания полноценной эффективной системы.

В концевом соединении с квадратным фланцем имеется сварной шов для создания более прочного соединения, и труба вставляется в углубленную часть фланца или иным образом раструбная, чтобы получить гладкий конец.Но есть множество вариантов для других индивидуальных фитингов.

Квадратные фланцы

наиболее удобны при работе с трубами меньшего диаметра. Трубы большего диаметра, скорее всего, будут иметь большую весовую нагрузку внутри, а квадратные фланцы не обязательно будут предназначены для работы в условиях высокого крутящего момента. Вы, скорее всего, встретите квадратные фланцы в теплообменниках, водопроводных и водопроводных системах, нефтехимических промышленных предприятиях, а также в нефтегазовых трубах и трубопроводах.

Также существует несколько типов фланцев, каждый из которых будет использоваться для различных типов приложений:

  • SHAB: Самый распространенный тип фланца в промышленности, он будет использоваться в сочетании с болтами с шестигранной головкой и будет способен выдерживать максимальное давление 201 кг на квадратный сантиметр.
  • SSAB: Фланец этого типа работает при том же максимальном давлении, что и SHAB, но имеет меньший корпус. Он используется с винтами с внутренним шестигранником.
  • KAB: Фланец этого типа имеет конструкцию и конфигурацию, аналогичную фланцам SHAB, и имеет более высокое номинальное давление: 280 кг на квадратный сантиметр или 350 кг на квадратный сантиметр.
  • Квадратные глухие фланцы: Эти фланцы используются специально для закрытия конечного потока соединения в системе.

Квадратные фланцы также удобны тем, что их легко собирать. Во-первых, проверьте поверхность, чтобы убедиться, что на ней нет мусора или царапин, прежде чем наносить смазку на все уплотнительные кольца.Поместите пальцы в правильное положение, чтобы зафиксировать болты в отверстиях для болтов, затем вручную затяните фланцы с помощью болтов и гаек, прежде чем добиться оптимальной затяжки с помощью гаечного ключа.

Хотите узнать больше о квадратных фланцах, их преимуществах и областях применения? Мы рекомендуем вам связаться с Royal Brass Incorporated или посетить нашу компанию по производству шлангов в Сан-Хосе, Калифорния, чтобы задать любые вопросы о широком ассортименте деталей и продуктов, которые мы поставляем производителям и промышленным компаниям. У нас есть широкий ассортимент шлангов, ремней и фланцев для вашего оборудования, и мы будем рады предоставить вам дополнительную информацию по мере необходимости.

Категория: Фланцы

Лучший способ прочитать гидравлическую схему

Чтение гидравлической схемы в первый раз сложная и запутанная вещь. Есть так много символов для идентификации и линий для отслеживания. Я надеюсь передать вам системный подход к чтению гидравлической схемы.

Основные шаги по чтение гидравлической схемы:

  1. Определение типов линий
  2. Определение пересечения линий с соединением или без соединения
  3. Определение компонентов
  4. Определение пути потока в обесточенном состоянии
  5. Определение того, что происходит с каждым клапаном перемещено
  6. Активируйте несколько клапанов одновременно, чтобы увидеть, есть ли непреднамеренные последствия.

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

Начнем.

1. Определение типов линий

В гидравлической схеме каждый тип линии имеет уникальное значение. Кроме того, цвета могут быть добавлены для обозначения назначения линии.На рисунке ниже показаны все основные типы линий. Базовая линия представляет собой сплошную линию, обозначающую шланг или трубку рабочего давления. Красная линия указывает на давление, а синяя линия указывает на возвратную линию низкого давления. В данном случае это всасывающая линия для насоса. Бирюзовые и зеленые пунктирные линии называются пилотными или дренажными линиями в зависимости от их назначения. Обе линии, показанные здесь, являются пилотными линиями. Пилотная линия представляет собой линию высокого давления с низким расходом (1/4 галлона в минуту). Сливная линия , напротив, представляет собой линию низкого давления с более высоким расходом.Наконец, желтая центральная линия вокруг некоторых символов представляет собой линию ограждения или ограничивающую рамку. Цель этой линии — показать, что все компоненты внутри содержатся в одном клапанном блоке или коллекторе. Цель этого состоит в том, чтобы упростить идентификацию в реальном мире.

2. Определите, пересекаются ли линии с соединительный

С этим есть небольшое противоречие. Раньше, если две линии пересекались, они были соединены. Если вы не хотите, чтобы линии были соединены, вы должны были нарисовать горб на одной линии, добавляя схеме немного драматизма.Что ж, по мере того, как все больше и больше людей прислушивались к совету Black Eyed Peas, говоря: «вам не нужна драма, драма, нет, драма, драма», стандарты изменились. Теперь вам понадобится точка, чтобы обозначить пересекающиеся линии, которые соединяются. Если нет точки, нет связи. Кто знал, что Black Eyed Peas на самом деле пели о гидравлических схемах? Итак, песня явно не имеет ничего общего с гидравликой. Честно говоря, изменение произошло потому, что было гораздо проще добавить точку, чем стереть линии и сделать горб.Лично мне нравится добавлять горб и использовать точку. При этом нет никаких предположений относительно того, каковы были мои намерения. Точка означает, что они соединены, а горб – нет. Очень понятно для тех, кто читает схему. На рисунке ниже представлена ​​эта концепция.


3. Определите компоненты

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

Редукторы потока

В каждой гидравлической системе одна функция требует полного потока, а другая требует значительно меньшего потока. Здесь на помощь приходят редукторы потока.Самый простой тип — это отверстие, представляющее собой отверстие, просверленное в том, что в противном случае было бы заглушкой. Как вы понимаете, есть фиксированное количество масла, которое можно протолкнуть через отверстие.

отверстие Игольчатый вентиль

Игольчатый клапан — это то, что вам нужно, если вам нужно отрегулировать поток. (Обратите внимание на стрелку для регулировки.) Эти компоненты хороши, если вам просто нужно ограничить поток, но на самом деле их не волнует двунаправленный поток или превышение нагрузки. Позволь мне объяснить. Если вы используете игольчатый клапан для ограничения скорости гидравлического двигателя, теоретически вы можете поставить клапан только на один порт.Однако вы заметите, что вы получите гораздо лучшую производительность, вращая двигатель в одну сторону. Идя в другую сторону, вы увидите рывки в вращении. Причиной этого является трение в двигателе и системе, которую он приводит в движение. Конечно, средняя скорость была желаемой, но производительность — нет. Теперь я хотел бы описать два новых термина: измерение входа и выхода. Измерение — это метод измерения жидкости, выходящей из клапана и идущей к двигателю.Это приведет к ухудшению производительности, потому что мы находимся во власти двигателя, чтобы справиться с трением. Иногда мы можем вращать двигатель на 500 фунтов на квадратный дюйм, иногда на 1200 фунтов на квадратный дюйм. Кто скажет? Замер — лучшее решение. Дозирование в (то есть в клапан) заставляет выход двигателя поддерживать постоянное давление. Давление на входе может по-прежнему сильно колебаться, но скорость двигателя останется стабильной. Чтобы получить расход с обеих сторон двигателя, мы больше не можем использовать игольчатый клапан, потому что расход будет измеряться дважды.

Регулируемое управление потоком Управление потоком

Клапаны управления потоком были разработаны для обеспечения неограниченного потока на выходе из клапана и дозированного обратного потока в клапан. Обратный клапан — это то, что обеспечивает неограниченный или «свободный поток». (Свободный поток снизу вверх). Они бывают как регулируемые, так и нерегулируемые. И последнее соображение заключается в том, что эти клапаны будут выделять много тепла, особенно с поршневыми насосами. Вы можете свести это к минимуму, установив клапан управления потоком с компенсацией, который будет направлять перепускаемую жидкость в резервуар вместо создания давления до тех пор, пока не сработает предохранительный клапан.

Резервуары (или резервуары)

Существует два типа схем резервуаров: герметичные и безнапорные. Безнапорные, безусловно, наиболее распространены на рынке. Можно сделать вывод, что резервуар под давлением является закрытым.

При наличии резервуара вы также можете указать, хотите ли вы, чтобы масло возвращалось выше (вверху) или ниже (внизу) уровня масла в резервуаре. Честно говоря, я не знаю, почему вы хотите, чтобы масло возвращалось выше уровня масла.При этом в жидкость добавляется воздух (вспомните аквариум). Если во всасывающую линию попадает слишком много воздуха, несжимаемая жидкость может стать немного более сжимаемой, что приведет к снижению производительности. Ирония в том, что я почти всегда вижу на схеме указание на возврат масла выше уровня масла.

Узнать больше:

4 важных компонента любой гидравлической системы и почему

Краткое руководство по основам гидравлических предохранительных клапанов и фильтров

Простое руководство по гидравлическим насосам и резервуарам

Фильтры и управление теплом Фильтр жидкости

Все масло должно поддерживаться системой, и фильтрация обязательна.Это ромб с пунктирной линией, указывающей, что жидкость должна течь через какой-то экран. Многие фильтры также имеют параллельный подпружиненный обратный клапан, так что, если фильтр забит, масло будет проходить через обратный клапан.

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

Теплообменник Системы контроля температуры

Теплообменник (вверху слева) используется для отвода тепла из системы, на что указывают стрелки.Существуют также системы контроля температуры , которые могут либо отводить, либо добавлять тепло. Это представлено одной стрелкой, указывающей внутрь, и одной, указывающей наружу. Важно отметить, что их можно включать и выключать по мере необходимости, чтобы активным был только один или ни один из них.

Насосы и двигатели

Насосы и двигатели, вероятно, являются наиболее легко идентифицируемыми компонентами на схеме. Это всегда первый компонент, который я ищу, потому что именно здесь начинается волшебство.Насосы будут иметь стрелки, указывающие на то, что энергия жидкости вытекает из насоса. Гидравлические моторы отмечены стрелками, указывающими внутрь. 

Если насос приводится в действие электродвигателем, его можно показать подключенным к нему. Можно показать направление вращения. Помните, что показанное здесь направление вращения — по часовой стрелке, если смотреть на вал насоса, а не на вал двигателя. И насосы, и двигатели могут быть с постоянным или переменным рабочим объемом.

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

Одна из замечательных вещей заключается в том, что вы можете использовать двунаправленные насосы и двигатели.Мы можем понять, почему вам нужен двунаправленный двигатель, но почему насос? Двунаправленные насосы обычно соединены непосредственно с двигателем в закрытой гидравлической системе. Вместо того, чтобы возвращать отработанное масло в резервуар, оно возвращается непосредственно к насосу. Существует множество приложений для лебедок, использующих этот тип системы.

Как определить, правильно ли работает ваш гидравлический насос

Лучшее руководство по двухступенчатым гидравлическим насосам

Берегись жары! – Перегрев: скрытая опасность в гидравлике с компенсацией давления

Хороший совет по использованию гидравлического двигателя в качестве насоса?

Как свести к минимуму удары в гидравлической системе с закрытым центром

Двунаправленный двигатель постоянного рабочего объема
Аккумуляторы Двунаправленный насос переменной производительности

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

Цилиндры

Цилиндры представляют собой линейные приводы, которые могут создавать большие усилия при малых объемах.

Обычно на схеме представлены три типа. Цилиндр одностороннего действия — это цилиндр, в котором гидравлическое масло подается только с одной стороны (обычно в отверстие), а его возврат заставляют либо сила тяжести, либо пружины. Хорошим примером этого является бутылочный домкрат.

Одностороннего действия

Цилиндры двойного действия являются наиболее распространенными, и давление может быть приложено к любой стороне, чтобы заставить цилиндр выдвигаться или втягиваться.Так как площадь выдвижения и площадь втягивания различны для цилиндра двойного действия, вы можете получить нежелательную производительность. Цилиндры с двойным штоком являются ответом на это, потому что площадь поршня одинакова с каждой стороны.

Двойного действия Двойной стержень двойного действия
Для дальнейшего чтения:
Полный калькулятор гидравлических или пневматических цилиндров
6 секретов синхронизации цилиндров
Простое руководство по компоновке цилиндра для артикуляции
Не делайте этих ошибок с поршневыми цилиндрами, я сделал…
Как определить диаметр отверстия цилиндра без разборки

Клапаны регулирования давления

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

Однако мы можем немного изменить порты и получить другую производительность. Вместо того, чтобы выходной поток направлялся в резервуар, мы можем заставить его питать что-то еще, скажем, двигатель.Это клапан последовательности . Если у меня есть гидравлический сверлильный станок, когда поток подается на верхнюю сторону, возможно, у меня есть зажим, который я хочу задействовать в первую очередь. Я мог подсоединить цилиндр к верхней боковой линии, и цилиндр зажался, чтобы создать давление. Только после создания достаточного давления двигатель начнет вращаться.

Редукционный клапан также является важным гидравлическим компонентом. Недавно спроектированная мной система имела одну сторону, работающую при 3000 фунтов на квадратный дюйм, а другую сторону, работающую при 400 фунтов на квадратный дюйм.Я включил редукционный/сбросной клапан, где левый порт имел полное системное давление 3000 фунтов на квадратный дюйм. Правый порт был настроен на снижение давления до 400 фунтов на квадратный дюйм. Если давление в этой линии повысится, оно сбросит это давление в бак через нижний порт.

Клапаны удержания нагрузки

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

Пилотный клапан для открытия обратного клапана , обычно называемый PO Check , используется для смещения тарельчатого клапана. (Внимание, спойлер: в обратных клапанах не используются шарики, потому что их очень сложно изготовить и они плохо герметизируются. Тарельчатый клапан – это сегмент конической формы, который герметизируется намного лучше.) Как правило, если в направляющем клапане используется рабочий порт A для подъема груза рабочий порт B используется для опускания груза и сброса обратного клапана PO.

Если необходимо заблокировать оба направления, вы можете использовать двойной обратный клапан PO. Это коллектор, который сочетает в себе два обратных клапана PO и упрощает внешний водопровод, необходимый за счет включения поперечных пилотных линий.

Обязательно прочтите: Дрейф: почему никогда не следует удерживать нагрузки с помощью направляющих клапанов
Уравновешивающие клапаны

У обратного клапана PO есть один существенный недостаток: температура. Если вам нужно удерживать нагрузку в обоих направлениях, проверка PO может фактически создать чрезвычайно большое давление.Представьте себе ситуацию настройки устройства под нагрузкой рано утром. Нагрузка и положение не меняются в течение всего дня, но температура повышается на 30–40°. Масло будет расширяться, создавая давление, которое может превысить возможности двигателя или цилиндра. Это плохая ситуация. К счастью, нам на помощь приходит уравновешивающий клапан . Уравновешивающий клапан обеспечивает свободный поток в двигатель или цилиндр через обратный клапан, но на выходе имеется специальный предохранительный клапан.Если давление в цилиндре слишком высокое, он будет сбрасывать давление (порт 2 на 1) до тех пор, пока клапан не закроется. Имеется также контрольный порт (порт 3), открывающий путь для обратного потока масла.

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

Если в вашей конструкции важно удерживать груз неподвижно, вам необходимо использовать клапан удержания груза. Не используйте для выполнения этой задачи гидрораспределитель!

Челночные клапаны

Челночные клапаны — это логические элементы, которые позволяют двум (или более) элементам сигнализировать о чем-то другом. Челночный клапан — это, по сути, два обратных клапана с одним шаром (да, тарельчатым, я знаю).Более высокое давление заставит тарелку закрыть сторону с более низким давлением и направить давление и/или поток в перпендикулярном направлении. Хорошим примером этого являются компенсационные клапаны, где каждая секция клапана посылает давление компенсатора обратно в насос, чтобы определить, какое давление необходимо. Давления сравниваются друг с другом с помощью челночных клапанов, и выигрывает самое высокое давление.

Направляющие регулирующие клапаны

Клапаны управления направлением являются опорой гидравлики.Они позволяют жидкости менять направление и пути потока. Эти клапаны определяются их положениями и путями. Позиции — это количество дискретных конфигураций клапана. Пути — это количество портов, которые имеет клапан. Двухпозиционный двухходовой клапан будет использоваться для включения и отключения потока.

2 положения, 2 пути

Трехпозиционный трехходовой клапан можно использовать для наполнения и опорожнения аккумулятора. Вы бы хотели, чтобы масло под высоким давлением заполнялось, а затем подключалось к пути низкого давления для слива.

2 положения, 3 пути

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

2 положения, 4 пути 2-позиционный, 4-ходовой с плавным переходом

Трехпозиционный четырехходовой клапан имеет закрытое положение, чтобы система могла отдыхать.Это центральное положение может иметь множество конфигураций, способных удовлетворить практически любые требования. Пожалуйста, прочитайте мою статью о гидрораспределителях для получения дополнительной информации.

3 положения, 4 пути

https://mentoredengineer.com/dont-use-tandem-center-directional-control-valves-in-series/

Другое чтение

Избегайте использования тандемных центральных клапанов в серии

Соединение нескольких клапанов с открытым центром с помощью Power Beyond

Направленные регулирующие клапаны — что должен знать каждый инженер

Краткое руководство по основам гидравлических предохранительных клапанов и фильтров

Привод клапана

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

Нажать кнопку Приведение в действие рычага Механическое действие Ножной переключатель Механический переключатель

Пилотное давление и электропривод являются доминирующими факторами на рынке и останутся таковыми в течение некоторого времени.Электронные системы управления обеспечивают точное применение для пилотного срабатывания (слева), где низкое давление смещает клапан, и электропропорционального срабатывания . Правый схематический символ соответствует работе соленоида. Соленоид представляет собой непропорциональный сигнал, который полностью перемещает клапан. Для пропорциональной операции используются другие методы, и через символ будет проведена стрелка.

Активация пилотного давления Электромагнитное срабатывание

Многие клапаны смещены в одном направлении или в центральное положение .Для этого используются пружины . Со всеми этими элементами управления вам не нужно приводить в действие обе стороны.

Пружинный клапан

Если вы не хотите, чтобы клапан двигался при деактивации, вы можете добавить фиксаторов (в центре и справа), чтобы клапан оставался в одном и том же месте. Фиксаторы обычно представляют собой подпружиненный шарик (да, настоящий шарик), который фиксируется в канавке золотника клапана.

2-х позиционный фиксатор 3-х позиционный фиксатор
Разные компоненты

Есть несколько компонентов, которые не вписываются ни в одну конкретную категорию, которыми я хотел бы поделиться сейчас.Манометры Р являются наиболее распространенными. Они будут давать давление линии, где они установлены. Помните о влиянии потока в системе. Недавно мне пришлось переместить манометр, потому что падение давления из-за потока давало мне ложные показания. Я переместил датчик к интересующему меня компоненту, и ложные показания прекратились.

Манометр

Индикаторы температуры выглядят как термометры. Их можно размещать по всей системе, как манометры, но многие конструкции просто контролируют температуру резервуара с помощью визуального манометра.Визуальный манометр (не показан) показывает уровень масла и, как правило, температуру в резервуаре.

Датчик температуры

Реле давления — это реле, которые меняют состояние при достижении определенного давления. Обратите внимание, что гистерезис является проблемой с ними, поэтому, если переключатель установлен на 400 фунтов на квадратный дюйм при подъеме, он может не отключаться до 350 фунтов на квадратный дюйм при падении. Они могут иметь нормально открытую и нормально закрытую конфигурации, а также фиксированные и переменные настройки давления.

Реле давления

Последний символ — ручной запорный клапан .Как правило, это устройства низкого давления, которые используются на линиях всасывания и возврата рядом с резервуаром, чтобы обеспечить легкую замену масла и фильтра. Обязательно держите их открытыми. Плохое может случиться иначе.

Ручное отключение

Вау, символов действительно много, и, как я уже говорил, этот список не является исчерпывающим. Надеюсь, вы уже начинаете понимать, как некоторые из этих компонентов будут работать вместе, например, как гидрораспределитель будет управлять цилиндром.

4.Определите путь потока в обесточенном состоянии

Как я уже упоминал, поиск насосов на схеме — это то, с чего я начинаю. Проследите линии наружу от насоса, пока не наткнетесь на закрытый клапан. Повторяйте, пока не вернетесь к водохранилищу или не закончатся пути. Затем я смотрю, чтобы убедиться, что в системе есть три других критических компонента. Как только я убедился, что четыре компонента на месте и исправны, я начну смотреть на обесточенное состояние. Когда все компоненты обесточены, может ли поток вернуться в бак, или он создает давление в системе, или находится где-то посередине? Я обычно подчеркиваю это хайлайтером.Если у меня есть насос с фиксированным рабочим объемом, я хочу, чтобы масло возвращалось в бак почти при нулевом давлении. Если у меня есть насос с переменным рабочим объемом, все пути потока должны быть заблокированы, а давление нашего компенсатора должно быть как минимум на 200 фунтов на квадратный дюйм меньше, чем у предохранительного клапана.

В Примере 1 (ниже) жидкость с потоком через первую рабочую секцию выходит через рабочий порт А в коллектор справа. В этот момент он останавливается на всех семи клапанах. Он также проходит через ограничитель давления и останавливается на гидрораспределителе.Эта система позволяет полностью создать давление и указывает на то, что нам нужен насос переменной производительности с компенсацией давления, который у нас есть.

5. Определите, что происходит при перемещении каждого клапана

Теперь, когда мы определили наше обесточенное состояние, мы должны активировать компоненты один за другим. (Иногда может быть фактор, который также нуждается в активизации. Это относится к Примеру 2.) Отслеживайте в каждом разделе, что происходит с давлением и потоком и каков желаемый результат.

Пример 1

Секция 1 коллектора уменьшит расход (измеритель выйдет) за счет активации верхнего клапана, чтобы открыть клапан большего размера под ним. Это затем отправит поток из порта B, но не раньше, чем он будет отправлен через клапан управления потоком.

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

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

Пример 2

Как уже упоминалось, на этой схеме имеется поршневой насос и необходимо, чтобы разгрузочный клапан был закрыт, прежде чем произойдет какое-либо движение. Это делается путем подачи питания на S7, что должно быть сделано с любым другим соленоидом.

Если подать питание на S1 и/или S3, мы сможем втянуть левый и/или правый цилиндр выдвижения.Однако, когда мы активируем S2 и/или S4, мы не хотим расширяться до тех пор, пока все цилиндры внизу не будут втянуты, чтобы избежать столкновения. Для этого используем челночный клапан, чтобы потоки из S2 и S4 не загрязняли друг друга. Затем поток продолжает оказывать давление на уравновешивающий клапан и втягивает все цилиндры.

Обратите внимание на центральное положение гидрораспределителя (3-позиционного / 4-ходового), активируемого S5 и S6. Порты P и A заблокированы, но порты B и T подключены.Это сделано специально для того, чтобы у нас был путь для выхода масла из цилиндров. Как только все эти цилиндры втянуты, только тогда будет достаточно давления, чтобы преодолеть клапан последовательности и выдвинуть цилиндр(ы) выдвижения.

Активация S5 втянет все цилиндры, как S2 и S4, но не выдвинет цилиндры выдвижения из-за челночного клапана.

Когда на S6 подается питание, мы начнем выдвигать цилиндры в заданном порядке.(Обратите внимание, что нас не волновало, как втягиваются цилиндры.) Поток будет выходить из рабочего порта B через регулирующий клапан. Поскольку у нас объемный насос, мы не хотели, чтобы оставшееся масло перепускалось через предохранительный клапан. Мы сделали это, используя компенсированное управление потоком, чтобы наш дополнительный поток направлялся прямо в резервуар (порт 2) при значительно сниженном давлении. Измеренная жидкость (порт 3) затем поступает к уравновешивающему клапану, где она будет свободно течь через обратный клапан.

В этот момент активируется группа 1.Группа 1 состоит из двух горизонтальных зажимных цилиндров и расширяется до тех пор, пока не будет создано давление 300 фунтов на квадратный дюйм. В этот момент активируется группа 2, в которой задействованы четыре вертикальных и два горизонтальных зажима. При 400 фунтов на квадратный дюйм активируется группа 3 и так далее, пока мы не доберемся до группы 6. Когда группа 6 активирована, если соленоид S8 не активен, он выдвинет цилиндр. Если S8 активен, секция не будет нажиматься, и это предотвратит попадание потока в другие секции. S8 запускается бесконтактным выключателем, который определяет длину заготовки.Если там есть материал, S8 отключится и раздел нажмет.

6. Активируйте несколько клапанов одновременно, чтобы проверить, не возникнут ли непреднамеренные последствия.

Непредвиденные последствия очень трудно увидеть и предсказать. Настоящая задача здесь состоит в том, чтобы извлечь из них уроки, чтобы не повторять их дважды. Одним из распространенных случаев является подача питания на обе стороны направляющего клапана. Обычно ущерб не наносится, но ваша система управления должна быть настроена на устранение этой опасности.При использовании релейной логики у вас может быть одно реле для подачи питания на клапан, а другое — для выбора направления.

В примере 1 произошло непреднамеренное последствие, когда я активировал Секцию 1 и порт B Секции 2. Теперь он пристально смотрит на меня, но раньше его было очень трудно увидеть, пока система не была построена. На двигателе у меня есть клапаны управления потоком для управления скоростью двигателя. Однако я хочу ограничить скорость двигателя перед его остановкой (важно место остановки.) Я делаю это, активируя Секцию 1 примерно за фут до точки остановки, тем самым снижая скорость. Однако приведенный расход ниже, чем у расходомера с контролем расхода. Результатом является низкий расход, и мой мотор останавливается. Мы предпринимаем шаги, чтобы исправить это.

В примере 2 двухпозиционные трехходовые клапаны должны быть сконфигурированы так, чтобы их положения были противоположны друг другу. Это делается для предотвращения повреждения машины.Если оборван провод к одному из соленоидов, дополнительные секции будут давить и могут привести к повреждению машины. Чтобы свести к минимуму этот риск, мы добавили дополнительную защиту проводам, проложили провода большего сечения, чем необходимо, и добавили проверку проводов в ежемесячный контрольный список профилактического обслуживания.

Заключение

Читать схемы очень страшно, но не забывайте расслабляться, вы умница и мама с папой вас очень любят. Ты получил это! Просто работайте над этим медленно и не спешите задавать вопрос.Выполняя такую ​​работу, я часто жду, пока у меня не появится хороший ряд вопросов, прежде чем обратиться за помощью. Таким образом, я потрачу больше времени на работу со схемой, так что мои вопросы будут тщательными и не будут тратить время коллеги.

Как только вы овладеете навыком чтения отпечатков, вы сможете критически оценивать и создавать свои собственные системы. Не забывайте использовать систематический подход и всегда проверяйте свою работу перед покупкой компонентов. Так что хватайте свои маркеры и находите схемы для анализа!

Родственные

Монтажные системы Flamco-Meibes | Sahara

Flamco-Meibes предлагает полный спектр гидрораспределителей, насосных агрегатов и запорной арматуры, необходимых для гидравлического подключения как небольших теплогенераторов, так и мощных котлов и тепловых пунктов.

Модульные системы до 85 кВт

Набор готовых гидравлических модулей Meibes для быстрой, компактной и эстетичной установки котельной на базе одного или нескольких котлов разных типов

Особенности:

  • Уникальная, очень маленькая гидравлика стрела с воздухоотделителем и шламоуловителем
  • Сразу готова к подключению к коллектору
  • Широкий ассортимент коллекторов, позволяющий создать гидрораспределитель от 2 до 7 отопительных контуров
  • Монтаж групп на коллектор возможен как сверху, так и под коллектором
  • Заводская линейка коллекторов включает стандартные коллекторы, байпасные коллекторы и коллекторы из нержавеющей стали
  • Большой выбор насосных групп: прямые, со смешиванием, термостатические, с теплообменником, под теплосчетчиками и т.д.
  • Аксессуары, облегчающие монтаж и расширяющие возможности системы отопления
  • Эффективная теплоизоляция модулей
  • Широкие возможности использования благодаря различным функциональным возможностям
  • Модульные системы до 2800 кВт

    Набор готовых гидравлических модулей Meibes для быстрая, компактная и эстетичная установка котлов и индивидуальных тепловых пунктов мощностью до 2,8 МВт

    Особенности:

  • Упрощенная конструкция
  • Быстрый монтаж
  • Устранение ошибок на всех этапах аппаратной части
  • Подключение Victaulic — упрощает и ускоряет монтаж элементов модульной системы
  • 2-х и 3-х контурные разветвители
  • Угловое подключение коллектора
  • Модульные насосные группы Ду25 — Ду65, широкий выбор насосов
  • Производительность до 100 куб.м., теплопроизводительность до 2.8 МВт
  • Дополнительно — комбинированное устройство с функцией газоразделения, шламоудаления и гидрострелки
  • Гидросепараторы Ду 25-200

    Разделение контуров источника тепла и теплопотребления

    Особенности:

  • Интенсивная защита от коррозии система
  • Удалить шлам из системы. Магнитные ловушки для металлических примесей (опционально)
  • Исключение взаимного гидравлического влияния насосов
  • Повышение КПД котла
  • Продление срока службы системы отопления
  • Удаление воздуха из установки
  • Патент США на системы нагрева воды используется в ГРП Патент (Патент № 9 995 508 от 12 июня 2018 г.)

    ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

    В настоящей заявке заявлено преимущество U.S. Предварительная заявка сер. № 62/081,178, поданной 18 ноября 2014 г., которая настоящим включена в настоящий документ посредством ссылки.

    ОБЛАСТЬ

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

    ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

    Пат. В патенте США № 7824290, который включен в настоящее описание посредством ссылки, раскрыты системы распределения и управления вращательной мощностью и их компоненты, а также соответствующие способы.Система распределения и управления вращательной мощностью может, например, функционировать аналогично обычному автомобильному ручному сцеплению. Другие варианты осуществления системы распределения и управления вращательной мощностью могут функционировать как бесступенчатые или бесступенчатые трансмиссии. Другие варианты осуществления системы распределения мощности и управления вращением могут функционировать как системы гибридного привода для различных типов транспортных средств, включая легковые автомобили, грузовики и автобусы. Система распределения мощности вращения и управления включает в себя, по меньшей мере, один гидростатический насос/двигатель и устройство разделения мощности вращения.

    Публикация заявки на патент США № 2014/0174691, которая включена в настоящее описание посредством ссылки, раскрывает систему нагрева, которая соединена с источником подаваемой жидкости для нагрева и имеет двигатель внутреннего сгорания, снабженный охлаждающей жидкостью двигателя и газами, которые текут к двигателю и от него и благодаря этому нагреваются. Генератор тепла предусмотрен в сообщении по текучей среде с подачей жидкого теплоносителя для циркуляции жидкого теплоносителя в генераторе тепла, вызывая жидкостное трение для создания тепла непосредственно в жидком теплоносителе и обеспечивающего нагретый жидкий теплоноситель, который не сообщается по текучей среде с двигатель.Жидкостный теплообменник обеспечен гидравлическим сообщением с подаваемой жидкостью, охлаждающей жидкостью двигателя, газами двигателя и нагретой рабочей жидкостью для передачи тепла от нагретой охлаждающей жидкости двигателя, нагретых газов двигателя и нагретой рабочей жидкости к теплу. подающая жидкость.

    Публикация заявки на патент США № 2014/0209281, которая включена в настоящий документ в качестве ссылки, раскрывает систему обогрева для обогрева, по меньшей мере, одного из трубопровода, заполненного жидкостью, и объема воздуха, включая двигатель внутреннего сгорания, снабженный охлаждающей жидкостью двигателя, который течет к двигателю и от него и при этом нагревается.Предусмотрен жидкостный теплообменник, сообщающийся по текучей среде с текучим теплоносителем, хранящимся в резервуаре, и охлаждающей жидкостью двигателя внутреннего сгорания. Жидкостный теплообменник принимает нагретую охлаждающую жидкость двигателя от двигателя внутреннего сгорания и передает тепло от нагретой охлаждающей жидкости двигателя к жидкому теплоносителю для получения нагретой текучей среды. Теплогенератор сообщается по текучей среде с жидкостным теплообменником и принимает нагретую транспортирующую жидкость из жидкостного теплообменника для дальнейшего нагрева.Затем эту нагретую переносящую жидкость можно выборочно использовать для нагрева трубопровода или объема воздуха.

    СВОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

    Эта Сводная информация представлена ​​для ознакомления с рядом концепций, которые более подробно описаны ниже в Подробном описании. Это резюме не предназначено для определения ключевых или существенных признаков заявленного объекта, а также не предназначено для использования в качестве помощи в ограничении объема заявленного объекта.

    Одним из примеров настоящего изобретения является система для беспламенного нагрева жидкости, включающая в себя гидравлический насос, имеющий входной вал, и источник вращения, соединенный для передачи крутящего момента с входным валом гидравлического насоса.Контур гидравлической жидкости находится в гидравлическом соединении с впускным портом и выпускным портом гидравлического насоса. Водяной теплообменник, имеющий резервуар, снабженный водой из источника воды, и трубопровод, снабженный нагретой жидкостью, по меньшей мере, от одного гидравлического насоса и источника питания, устроен таким образом, что тепло передается от нагретой жидкости в трубопроводе к воде. в баке.

    В соответствии с другим примером настоящего изобретения система для беспламенного нагрева жидкости включает в себя гидравлический насос, имеющий входной вал и источник вращения, соединенный с передачей крутящего момента с входным валом гидравлического насоса.Контур гидравлической жидкости находится в гидравлическом соединении с впускным портом и выпускным портом гидравлического насоса. По меньшей мере один клапан в контуре гидравлической жидкости выборочно ограничивает выходной поток из выпускного отверстия гидравлического насоса, тем самым обеспечивая сопротивление насосному движению и нагревая гидравлическую жидкость в гидравлическом насосе. Водяной теплообменник, имеющий бак, снабженный водой из источника воды, и первую группу трубопроводов, снабженных нагретой гидравлической жидкостью от гидравлического насоса, устроен таким образом, что тепло передается от нагретой гидравлической жидкости в первой группе трубопроводов к воде. в баке.

    КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

    Настоящее изобретение описано со ссылкой на следующие фигуры. Одни и те же номера используются на чертежах для обозначения одинаковых элементов и одинаковых компонентов.

    РИС. 1 иллюстрирует один пример системы беспламенного нагрева жидкости в соответствии с настоящим изобретением.

    РИС. 2 иллюстрирует другой пример системы беспламенного нагревания жидкости в соответствии с настоящим изобретением.

    РИС.3 иллюстрирует другой пример системы беспламенного нагрева жидкости в соответствии с настоящим изобретением.

    РИС. 4 иллюстрирует другой пример системы беспламенного нагревания жидкости в соответствии с настоящим изобретением.

    РИС. 5 иллюстрирует один пример гидравлического насоса, который можно использовать в системе согласно настоящему изобретению.

    РИС. 6 иллюстрирует один пример радиатора/водяного теплообменника, который можно использовать в системе согласно настоящему изобретению.

    ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

    В настоящем описании некоторые термины использованы для краткости, ясности и понимания. Из этого не следует выводить никаких ненужных ограничений, кроме требований известного уровня техники, поскольку такие термины используются только в описательных целях и предназначены для широкого толкования.

    В некоторых случаях мобильные системы обогрева используются для нагрева жидкостей, таких как вода или жидкие растворы на водной основе, которые в совокупности называются «технологической водой», для распределения по бакам и резервуарам.Например, одно из таких применений, широко известное как гидравлический разрыв пласта или «работа по гидроразрыву пласта», включает закачку больших количеств нагретого водного раствора в подземный пласт нефтяной или газовой скважины для гидроразрыва пласта с целью выпуска нефти или газа. Такие ГРП обычно используются для начала добычи в низкопроницаемых коллекторах или для повторного стимулирования добычи в старых добывающих скважинах. Нагретая вода обычно смешивается со смесью химических добавок, пропантов (легкий песок), пенопластов и гуарового геля, которая помогает растворить песок в скважине.Этот жидкий раствор для гидроразрыва нагнетается в скважину с высоким расходом и давлением, чтобы разрушить пласт (например, 10 000 фунтов на квадратный дюйм при скорости до 100 баррелей в минуту) и помочь газу или нефти течь к поверхности. Вода дополнительно загрязняется, пока она находится в земле во время гидроразрыва пласта. Часть загрязняющих веществ можно легко отделить от воды после ее возврата на поверхность; однако в воде содержится большое количество соли, которую нелегко удалить. Поэтому использованную загрязненную воду необходимо отводить от нефтяной скважины, а затем утилизировать на свалке.Таким образом, для операции фрекинга необходимо постоянно использовать новую воду.

    Чтобы сэкономить на использовании больших объемов пресной воды, используемой для гидроразрыва пласта, а также для устранения необходимости в огромных площадках для захоронения отходов, необходим способ удаления солей из использованной воды гидроразрыва, чтобы можно было использован повторно. Это раскрытие относится к удалению соли из воды в любой ситуации путем кипячения воды и конденсации полученного пара, но наиболее конкретно к удалению соли из воды, используемой для гидроразрыва пласта на нефтяных месторождениях.

    Гидравлический разрыв пласта выполняется на удаленных скважинах и обычно требует короткого периода времени. Следовательно, строительство стационарного теплового пункта на участке экономически нецелесообразно, и вместо него можно использовать мобильную систему отопления. Такая мобильная система обогрева должна быть спроектирована с учетом действующих правил техники безопасности правительства США, которые предусматривают, что нагрев открытым пламенем не может осуществляться в непосредственной близости от колодца. Хотя соображения безопасности имеют первостепенное значение, соблюдение таких правил «отсутствия пламени» требует дополнительного времени и затрат для обеспечения необходимого нагрева жидкости.Соответственно, крайне желательны усовершенствования в обеспечении беспламенной автономной мобильной системы для нагрева загрязненной воды до температуры кипения.

    Система по настоящему изобретению имеет несколько дополнительных применений помимо кипячения загрязненной воды, чтобы из нее можно было удалить соль. Один из них — подогрев воздуха в холодные месяцы. Другой — нагреть чистую воду, используемую для фрекинга. Другой – производить электроэнергию. Таким образом, настоящее изобретение относится к нагреву многих различных типов текучих сред, таких как жидкости, газы и другие текучие вещества, такие как дизельное топливо или продукты на основе гликоля, для осуществления теплообмена между одной текучей средой или между текучей средой. и окружающий воздух.

    Используя конструкцию, аналогичную той, что представлена ​​в патенте ‘290, включенном в настоящее описание посредством ссылки выше, гидравлический насос 44 соединен с двигателем внутреннего сгорания или каким-либо другим источником энергии 10 , таким как двигатель внешнего сгорания или электрический или пневматический двигатель. См. фиг. 1. Приводной фланец 34 источника питания 10 соединен для передачи крутящего момента с входным валом насоса 46 , который, в свою очередь, соединен с блоком цилиндров гидравлического насоса 44 , например например, через шариковую направляющую 40 (см. также РИС.5) находится в насосе 44 . Контур гидравлической жидкости 12 соединен с гидравлическим насосом 44 посредством первого и второго (выходного и впускного) патрубков 122 , 123 на насосе 44 . Жидкость в гидравлическом контуре 12 нагревается под действием насоса 44 . Гидравлическая жидкость, используемая в насосе 44 и контуре 12 , может представлять собой любую подходящую жидкость, известную специалистам в данной области техники.В одном варианте осуществления гидравлическая жидкость, используемая в любой из представленных здесь систем, может представлять собой сорт дизельного топлива, подходящий для таких применений. Клапаны контура гидравлической жидкости 12 используются для избирательного управления потоком жидкости. Клапаны также используются для создания противодавления в системе и нагрузки на источник питания 10 , тем самым создавая больше тепла в контуре гидравлической жидкости 12 в дополнение к теплу, вызванному трением жидкости при протекании жидкости через ограничения клапана.Это будет описано более подробно со ссылкой на фиг. 5.

    Гидравлический насос 44 , показанный на РИС. 5 представляет собой гидростатический аксиально-поршневой насос. Другие конструкции гидравлических насосов, известные специалистам в данной области техники, такие как радиально-поршневые насосы, могут использоваться вместо показанного аксиально-поршневого насоса или в дополнение к нему. Предпочтительно тип используемого гидравлического насоса включает возвратно-поступательные поршни, такие как в аксиально-поршневых насосах и радиально-поршневых насосах. На фиг. 5, первичный вал 46 (вращаемый источником питания 10 ) соединен шлицами с блоком цилиндров 112 гидравлического насоса 44 таким образом, что блок цилиндров 112 вращается вместе с первичным валом 46. .Блок цилиндров 112 выполнен с возможностью вращения вокруг оси вращения входного вала 46 внутри корпуса 113 гидравлического насоса 44 . Корпус 113 может находиться в стационарном положении. Внутри корпуса 113 находится наклонная наклонная шайба 114 , которая в варианте осуществления на ФИГ. 5, находится под фиксированным углом и крепится к корпусу 113 . Внутри блока цилиндров 112 имеется множество осевых отверстий 115 , таких как осевые отверстия 115 a и 115 b .Внутри множества осевых отверстий 115 находится множество расположенных с возможностью скольжения поршней 117 , таких как поршни 117 а и 117 b . Каждый из множества поршней , 117, имеет башмак , 119, для сопряжения с возможностью скольжения с наклонной шайбой , 114, .

    Поскольку поршни 117 вращаются вместе с блоком цилиндров 112 , они соприкасаются с наклонной шайбой 114 , каналом 120 для гидравлической жидкости и каналом 07 121 9890 для гидравлической жидкости, встроенными в корпус. .Канал 120 для гидравлической жидкости может быть одиночным каналом или сетью взаимосвязанных каналов, сообщающихся по текучей среде с первым портом 122 . Канал 121 для гидравлической жидкости может быть одиночным каналом или сетью взаимосвязанных каналов, сообщающихся по текучей среде со вторым портом 123 . Автомат перекоса 114 удерживается неподвижно относительно корпуса 113 и вместе с ним. Таким образом, когда поршни 117 перемещаются по наклонной шайбе 114 во время вращения блока цилиндров 112 , они испытывают сжимающую силу в течение половины каждого оборота блока цилиндров 112 (за счет осевого перемещения внутри соответствующее осевое отверстие 115 ).Эта сжимающая сила соответствует вращению каждого отдельного поршня 117 , когда он вращается для перемещения в осевом направлении поршня 117 относительно его осевого отверстия 115 из выдвинутого положения, как показано поршнем 117 b , в сжатое положение. положение поршня 117 a . Соответственно, вращение блока цилиндров , 112, заставляет поршни , 117, совершать осевое возвратно-поступательное движение в своих соответствующих осевых отверстиях , 115, посредством зацепления с наклонной шайбой , 114, .

    Гидравлический проход жидкости 120 расположен так, чтобы все осевые отверстия 115 , такие как осевые доны 115 A , которые содержат поршни 117 , такие как поршня 117 A , которые проходящий такт сжатия (из-за их взаимодействия с шайбой 114 при вращении блока цилиндров 112 внутри корпуса 113 , и где такт сжатия для поршня 117 будет из положения, соответствующего осевого положения поршня 117 b до положения, соответствующего осевому положению поршня 117 a ) находятся в жидкостном сообщении с первым портом 122 .Корпус 113 также содержит канал гидравлической жидкости 121 , который расположен так, что все осевые отверстия 115 , такие как осевое отверстие 115 b , которые содержат поршни 7 17 09 117

  • , 8 b , которые проходят такт расширения (когда блок цилиндров 112 вращается внутри корпуса 113 , и где такт расширения поршня 117 происходит из положения, соответствующего осевому положению поршня 117 a в положение, соответствующее осевому положению поршня 117 b ) сообщаются по текучей среде со вторым портом 123 .В связи с этим, когда блок цилиндров 112 вращается внутри корпуса 113 , все осевые отверстия 115 будут вращаться, входя и выходя из гидравлического сообщения с каналами 120 и 121 для гидравлической жидкости. Соответственно, когда поршни 117 , такие как поршень 117 и , проходят такт сжатия, гидравлическая жидкость может нагнетаться через канал 120 для гидравлической жидкости, а первый порт 122 может быть выходом высокого давления. порт гидравлического насоса 44 .Аналогичным образом, когда поршни 117 , такие как поршень 117 b , совершают такт расширения, гидравлическая жидкость может втягиваться (или нагнетаться под давлением) в канал 121 для гидравлической жидкости и во второй порт 123 может быть впускным отверстием относительно низкого давления гидравлического насоса 44 .

    Чтобы убедиться, что каждый из множества поршней 117 , подвергающихся такту расширения, остается в постоянном контакте с наклонной шайбой 114 , контур гидравлической жидкости 12 может подавать гидравлическую жидкость ко второму порту 123 под заданное давление.Это давление может создаваться, например, подкачивающим насосом. Подкачивающим насосом может быть насос, отдельный от гидравлического насоса 44 , или он может быть интегрирован в гидравлический насос 44 .

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

    Корпус 113 гидравлического насоса 44 может содержать дренажное отверстие для гидравлической жидкости 126 , соединенное с контуром гидравлической жидкости 12 через канал возврата вытекшей жидкости 127 .Дренаж 126 может использоваться для сбора любой гидравлической жидкости, вытекшей из блока цилиндров 112 либо, например, в результате утечки через поршни 117 , либо в результате утечки через поверхность раздела между блоком цилиндров 112. и корпус 113 . В связи с этим контур гидравлической жидкости 12 и гидравлический насос 44 могут образовывать замкнутую систему, в которой не требуется внешний источник гидравлической жидкости и отсутствуют утечки гидравлической жидкости из системы.Кроме того, кроме пути 127 возврата просочившейся жидкости, контур 12 гидравлической жидкости и гидравлический насос 44 могут образовывать гидравлическую систему, которая полностью заполнена гидравлической жидкостью и, следовательно, не содержит существенных газовых карманов.

    Хотя наклонная шайба 114 на РИС. 5 показан под фиксированным углом, может использоваться наклонная шайба с переменным углом наклона. Такой механизм автомата перекоса может включать в себя автомат перекоса, наклоняемый на оси с помощью исполнительного механизма.Такие устройства хорошо известны специалистам в данной области техники. Кроме того, например, если требуется уменьшить вращающуюся массу системы, можно использовать конфигурацию, в которой блок цилиндров 112 удерживается неподвижно, а наклонная шайба 114 вращается входным валом 46 . Такие системы обычно включают в себя распределительную пластину, прикрепленную шпонкой к наклонной шайбе 114 и вращающуюся вместе с ней, чтобы обеспечить надлежащие гидравлические соединения между впускным и выпускным отверстиями.

    Как показано на РИС. 1, как только она выходит из гидравлического насоса 44 через клапан 124 , часть нагретой гидравлической жидкости проходит по контуру 12 жидкости (где она может дополнительно нагреваться дополнительными клапанами) к части нагрева воздуха. 13 системы, где он проходит через радиатор 14 , который охлаждается вентилятором 16 . Когда вентилятор 16 продувает воздух мимо радиатора 14 , воздух вокруг радиатора 14 нагревается.Затем жидкость поступает в накопительный резервуар 18 , а затем обратно в гидравлический насос 44 , чтобы завершить контур гидравлической жидкости. С помощью по меньшей мере трехходового клапана часть потока от насоса 44 вместо этого направляется на регулируемый гидравлический двигатель 20 , который приводит в действие вентилятор радиатора 16 через выходной вал 21 . Затем этот поток направляется на воссоединение с основным потоком и проходит через радиатор 14 для охлаждения.Согласно одному варианту осуществления эта конкретная часть системы используется в качестве беспламенного нагревателя для нагревания воздуха.

    Согласно варианту осуществления по фиг. 1, часть потока гидравлической жидкости также направляется в водонагревательную часть 15 системы, где она направляется через водяной теплообменник 28 , такой как, например, бойлер. Котел/водяной теплообменник 28 состоит из резервуара для воды, содержащего отдельные охлаждающие устройства радиаторного типа, через которые проходят жидкости, такие как нагретая гидравлическая жидкость.Нагретая жидкость нагревает воду в бойлере/водяном теплообменнике 28 для удаления соли из воды, как будет описано ниже. В соответствии с настоящим примером поток жидкости от гидравлического насоса 44 может быть направлен на каждый из гидравлических двигателей 20 , радиатор 14 и теплообменник бойлер/вода 28 через четырехходовой клапан или через ряд двух- или трехходовых клапанов в контуре гидравлической жидкости 12 .В качестве альтернативы поток жидкости может быть направлен только к воздухонагревательной части 13 системы или только к водонагревательной части 15 системы путем перекрытия одного или нескольких направлений одного или нескольких мульти- путевые клапаны. Клапаны могут управляться вручную или электрически, например, путем соединения с пользовательским устройством ввода , 116, (см. фиг. 5).

    Опять же, используя многоходовой клапан или ряд многоходовых клапанов, часть потока от гидравлического насоса 44 может быть направлена ​​к гидравлическому двигателю 22 , соединенному с гидравлическим насосом и приводимому им в действие через контур гидравлической жидкости 12 .Гидравлический двигатель 22 имеет выходной вал 23 , с помощью которого он приводит в действие водяной насос 24 , который перекачивает воду из источника воды 26 в бак котла/водяного теплообменника 28 . Устройство может состоять из отдельного двигателя и насоса или из комбинированного устройства насос/двигатель. Поток через гидравлический двигатель 22 затем направляется обратно в главный контур гидравлической жидкости 12 и возвращается к гидравлическому насосу 44 через радиатор 14 и резервуар для гидравлической жидкости 18 .Отдельный водяной контур 25 содержит загрязненную воду гидроразрыва в источнике использованной воды 26 , из которого вода проходит через водяной насос 24 в котел/водяной теплообменник 28 . В теплообменнике бойлер/вода 28 соленая вода нагревается нагретой гидравлической жидкостью до температуры кипения и превращается в пар. При этом соль, которая находилась в загрязненной воде, падает на дно бака теплообменника, откуда ее можно легко удалить в более позднее время.Пар направляется через радиатор 30 для охлаждения, и как только пар достаточно охладится, он снова возвращается в свою жидкую форму в виде незагрязненной воды и хранится в резервуаре для чистой воды 32 . Затем ее можно повторно использовать в качестве пресной воды для дальнейшего гидроразрыва пласта.

    В одном примере, когда гидравлическая жидкость возвращается в контур гидравлической жидкости 12 от каждого из гидравлических двигателей 20 , бойлер/водяной теплообменник 28 и гидравлический двигатель 22 , она впоследствии направляется через радиатор 14 и резервуар для гидравлической жидкости 18 , прежде чем снова подавать к гидравлическому насосу 44 .Таким образом, любое остаточное тепло гидравлической жидкости рассеивается в окружающую среду.

    В другом варианте осуществления настоящей системы пар, создаваемый бойлерным/водяным теплообменником 28 , может использоваться в качестве топлива для приведения в действие парового двигателя. Например, см. пунктирную рамку 29 .

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

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

    На фиг. 4, другим вариантом осуществления может быть перекачка нагретого хладагента источника энергии с помощью водяного насоса источника энергии 10 в теплообменник 28 бойлер/вода. Подогретый теплоноситель может подаваться в теплообменник «котел/вода» 28 по отдельному охлаждающему устройству (трубопроводу) радиаторного типа и использоваться для нагрева загрязненной воды гидроразрыва пласта.

    Использование всех четырех этих методов одновременного нагрева загрязненной воды для гидроразрыва пласта (т.е. гидравлическая жидкость от насоса 44 , выхлоп от источника питания 10 , электричество от генератора 38 и нагретая охлаждающая жидкость от источника питания 10 ) обеспечивает более быстрый поток и более быстрый нагрев, и, таким образом, большее количество солей удаляется из использованной воды источник 26 за более короткий период времени. Конечно, любая комбинация двух или трех из этих методов также приведет к более быстрому нагреву, чем использование только одного метода. Например, ссылаясь на фиг. 6, бойлер/водяной теплообменник 28 может иметь бак 200 , снабженный водой из источника воды 26 , и трубопровод 202 , снабженный нагретой жидкостью по крайней мере от одного из гидравлических насосов 44 и источник питания 10 .Котел/водяной теплообменник 28 может быть устроен так, что тепло передается от нагретой жидкости в трубопроводе 202 к воде в баке 200 .

    РИС. 6 показан пример теплообменника бойлер/вода 28 , который может использовать все четыре метода нагрева. Котел/водяной теплообменник 28 включает в себя большой закрытый бак 200 , имеющий ряд охлаждающих устройств или трубопроводов радиаторного типа 202 a 202 d , предусмотренных в нем.Таким образом, котел/водяной теплообменник 28 напоминает жаротрубный котел, в котором вода содержится в большом резервуаре 200 , а нагретые жидкости проходят через резервуар 200 по трубам. (например, трубопроводы 202 ). Загрязненная вода для гидроразрыва пласта подается через шланг, трубу или аналогичный объект в резервуар 200 из источника использованной воды 26 через водяной насос 24 . Тепло передается от относительно более горячего содержимого трубопроводов 202 через проводящие стенки трубопроводов к относительно более холодной воде в резервуаре 200 .В одном примере трубопровод 202 a снабжен нагретой гидравлической жидкостью от гидравлического насоса 44 . Нагретая гидравлическая жидкость проходит через трубопровод 202 a с заданной скоростью, а затем выходит из трубопровода 202 a и возвращается в радиатор 14 через контур 12 гидравлической жидкости. Другой трубопровод 202 b может быть снабжен выхлопом от источника 10 питания, который затем может выходить из трубопровода 202 b в атмосферу.Другой трубопровод 202 c может быть снабжен нагретой охлаждающей жидкостью (например, водой или гликолем) от источника питания 10 и может возвращаться из трубопровода 202 c в систему охлаждения источника питания . 10 для повторного нагрева. Другой трубопровод 202 d может содержать электрический нагревательный элемент 204 , который питается электричеством от генератора 38 . Конечно, может быть предусмотрено множество трубопроводов , 202, и различные комбинации источников тепла, предусмотренные через или в трубопроводах , 202, для наиболее эффективного нагрева воды в баке , 200, .Например, могут быть предусмотрены первая, вторая, третья и четвертая группы трубопроводов , 202, , при этом первая группа содержит трубопроводы, снабженные нагретой гидравлической жидкостью, вторые группы содержат трубопроводы, снабженные нагретым выхлопом, и так далее. Хотя это и не показано здесь для ясности, несколько каналов могут быть предусмотрены в рядах и столбцах позади тех каналов, которые показаны. Ряд или столбец трубопроводов может определять группу, или разнесенный рисунок трубопроводов может определять группу, в зависимости от источника тепла, предназначенного для протекания через трубопровод (или окруженного трубопроводом) и его нагревательной способности.

    Количество и расстояние между трубопроводами должно быть достаточным для достаточного нагрева воды в резервуаре 200 для превращения ее в пар в течение эффективного периода времени. Может быть желательно разместить трубопроводы или группы трубопроводов отдельно друг от друга в зависимости от источника тепла, чтобы некоторые трубопроводы, которые менее горячие, чем другие, все же рассеивали тепло в воду. По мере нагревания воды пар может выходить из резервуара 200 сверху и направляться к радиатору 30 .В одном примере вся вода в резервуаре 200 должна быть превращена в пар, прежде чем соль, оставшаяся на дне резервуара, может быть соскоблена из резервуара 200 или удалена иным образом. В других примерах бак 200 имеет отдельные отсеки, которые позволяют нагревать разные порции воды в разное время, так что тепло от жидкостей источника питания, гидравлической жидкости и электрических нагревательных элементов постоянно улавливается для обработки воды путем поворота. его парить.

    Поскольку бойлер/водяной теплообменник 28 состоит из резервуара для воды 200 , содержащего отдельные охлаждающие трубопроводы радиаторного типа 202 , нагретое масло, выхлоп и охлаждающая жидкость отделены друг от друга и не попадают в прямой контакт. Теплопередача скорее происходит по трубопроводам 202 , расположенным вблизи или в контакте с загрязненной водой в баке 200 котла/теплообменника 28 . Нагревательные элементы с электроприводом также поддерживаются отдельно от трубопроводов, содержащих нагретые жидкости, а также от прямого контакта с загрязненной водой в баке 200 .

    Другим применением описанной здесь системы может быть ее использование уличными отделами для удаления избыточного скопления снега путем его таяния для последующей утилизации. Снег можно растопить, например, горячим воздухом от радиатора 14 , горячим воздухом от радиатора 30 или паром от бойлера/водяного теплообменника 28 .

    В другом варианте осуществления настоящего изобретения водяной насос 24 может использоваться для перекачки жидкости гликолевого типа, которая хранится в контейнерах на буровых площадках для использования в методе гидроразрыва пласта.Жидкость гликолевого типа может прокачиваться через котел/теплообменник 28 для нагрева жидкости гликолевого типа за счет передачи тепла от нагретой гидравлической жидкости, выхлопных газов и/или охлаждающей жидкости почти так же, как при загрязненном гидроразрыве пласта. вода будет нагреваться.

    В одном варианте осуществления вся система, показанная на ФИГ. 1-4, могут быть сконструированы на передвижном прицепе с колесами, подобно системам обогрева, описанным в публикациях ‘691 и ‘281, включенных в настоящее описание выше. Это позволяет системе быть мобильной и легко транспортируемой на буровую площадку, которая, как упоминалось выше, обычно не используется достаточно долго, чтобы требовать постоянного оборудования.

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

    Пневматический электромагнитный клапан в гидравлической системе

    Введение в гидравлическую систему

    Гидравлическую систему можно разделить на силовые элементы, приводы, элементы управления, вспомогательные элементы и рабочую среду.

    1. Силовой элемент преобразует механическую энергию в энергию давления жидкостей.Наиболее часто используемым силовым элементом является гидравлический насос.

    2. Привод преобразует энергию давления (давление p, расход q) жидкости в механическую энергию (крутящий момент T, скорость или скорость линейного перемещения, выходная сила F). Обычно используемые элементы имеют гидравлический двигатель и гидравлический цилиндр.

    3. Элемент управления используется для управления давлением, расходом и направлением жидкости, а также для управления выходной силой, скоростью и направлением привода, защитой от перегрузки и программным управлением.Обычно используемым элементом является гидравлический клапан.

    Электромагнитный клапан управляется электромагнитом, который является одним из видов гидравлического клапана и является широко используемым элементом управления.

    Знакомство с электромагнитным клапаном

    Символы электромагнитного клапана также имеют фиксированные символы и имена, как и схематические символы. Нужно только запомнить простые имена и символы.

    Существует два общепринятых международных метода маркировки символов электромагнитных клапанов, а именно метод маркировки цифрами и метод маркировки буквами.Их соотношения следующие:

    1 = P = воздухозаборник
    5 = R = выпуск воздуха
    3 = S = выпуск воздуха
    2 = a = рабочее отверстие 1 (выход воздуха)
    4 = b = рабочее отверстие 2 (выход воздуха)

    Положение, также известное как рабочее положение. Квадратная рамка используется для отображения рабочего положения клапанов, а также рабочего состояния электромагнитных клапанов.

    Путь, измеряет количество интерфейсов, внешне подключенных к квадратной раме. Количество интерфейсов относится к количеству путей.

    Стрелки в рамке указывают на то, что масляные или газовые линии подключены. Однако направление стрелки не обязательно указывает фактическое направление потока жидкости или воздуха.

    Символ ┻ или ┳ в квадратной рамке означает, что путь не соединен.

    Пневматический электромагнитный клапан в гидравлической системе

    Этот электромагнитный клапан представляет собой 3-позиционный 4-ходовой пневматический электромагнитный клапан. Трехпозиционный означает, что клапан имеет три квадратных рамки, и стрелки в каждой рамке указывают по-разному, указывая на то, что они находятся в разных состояниях, когда они соединены.Пневматический электромагнитный клапан имеет внешние интерфейсы P, T, A и B, также называемые четырехходовыми, которые соответственно представляют вход масла, выход масла, выход масла A и выход масла B. Четыре пути пневматического электромагнитного клапана закреплены на каждом позиция. Электромагнит на концах a и b обеспечивает питание, а пружина используется для сброса.

    Как правило, электромагнитный клапан имеет два или более рабочих положения. Одно из них – нормальное рабочее положение, а именно положение золотника без рабочей силы.Среднее положение в приведенном выше символе является нормальным положением 3-ходового пневматического электромагнитного клапана, проще говоря, это также исходное положение клапана, когда он не включен или не начал работать. Нормальным положением 2-позиционного пневматического электромагнитного клапана с пружинным сбросом является состояние соединения в раме возле пружины. При построении схемы системы линии нефти/газа обычно должны быть подключены к нормальному положению пневматического электромагнитного клапана.

    Когда пневматический электромагнитный клапан работает в среднем нормальном положении, впускное отверстие для масла P не подключено, и масло не поступает в клапан.Масляные порты A и B соединены с масляным входом T, приводы, соединенные с масляными портами A и B, будут в свободном состоянии.

    Когда пневматический электромагнитный клапан работает в левом рабочем положении, вход масла P соединяется с выходом масла B привода, масло поступает в клапан и объем масла в камере увеличивается. Масляный порт А сбрасывает масло к выходу масла Т, объем масла в камере, связанной с масляным портом А, уменьшается. Привод перемещается к масляному порту A.

    Когда пневматический электромагнитный клапан работает в правильном рабочем положении, масляный впуск P соединяется с масляным впуском A привода, масло поступает в клапан и объем масла в камере увеличивается.