Принцип работы гидроаккумулятор для систем водоснабжения: Гидроаккумулятор. Принцип работы, назначение и настройка.

Разное

Содержание

Выбираем гидроаккумулятор для систем водоснабжения: устройство и принцип работы

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения является неотъемлемой частью современных систем автоматической подачи воды для частного дома, коттеджа или дачи. На рынке представлено множество видов и конфигураций расширительных баков для холодной воды.

Сегодня разберем в подробностях устройство и принцип работы гидроаккумулятора, его основное предназначение, правила установки и возможные неисправности в работе. А также постараемся понять принцип действия, и как же правильно подобрать гидроаккумулятор для нашей насосной системы.

Основные виды и особенности

Гидроаккумуляторы для систем водоснабжения различаются по компоновке:

— горизонтальные
— вертикальные

По объему или емкости:

— стандартные бытовые: 24-50 литров
— средней емкости: 80-100 литров
— большой емкости: 150 литров и больше

По материалу изготовления корпуса:

— стальные эмалированные
— из нержавеющей стали

Горизонтальный гидроаккумулятор для насосной станции

Корпус стального гидроаккумулятора, как правило, окрашен эмалью синего или зеленого цвета. Расширительные баки красного цвета чаще предназначены для систем отопления.

Область применения

Гидроаккумуляторы предназначены для:

— накопления воды и поддержания ее автоматической подачи до точки водоразбора

— увеличения срока службы насоса, снимая на него нагрузку при частном его включении

— предотвращения возможных гидроударов в системе водоснабжения

Устройство и принцип работы гидроаккумулятора

Типичный гидроаккумулятор состоит из следующих элементов (см. схему ниже):

1 — штуцера с резьбой для присоединения к системе водоснабжения, его диаметр, как правило, равен 25 мм или 1 дюйм

2 — фланца для герметизации

3 — самой емкости разного объема

4 — каучуковой мембраны для воды

5 — пневматического клапана за закачки и сброса воздуха

6 — монтажной площадки для установки на нем поверхностного насоса
(при горизонтальном исполнении)

7 — ножек для устойчивости конструкции

Устройство гидробака

Принцип действия гидроаккумулятора основан в автоматической подаче воды из бака до потребителя без включения насоса. Это происходит благодаря тому, что при открытии водоразборного крана, воздух, накачанный в емкости, начинает выдавливать воду из мембраны под давлением.

Необходимое давление в баке должно составлять 1,5-2 атмосферы. По мере расходования воды потребителем, после закрытия крана, гидроаккумулятор в автоматическом режиме снова заполняется водой по всему объему.

Как подобрать гидроаккумулятор для насоса

Если планируете купить насосную станцию и не знаете с каким объемом бака ее выбрать, или уже есть поверхностный насос, но планируете приобрести для него гидроаккумулятор, то рекомендуется следующее:

— для насоса мощностью до 1000 Вт подойдет бак емкостью 24 литра
— для насоса мощностью более 1000 Вт лучше купить бак объемом 50 литров

Если приобретаете гидроаккумулятор для погружного насоса, то рекомендуется для насосов мощностью:

— до 500 Вт устанавливать бак объемом 24 литра
— до 1000 Вт подойдет 50 литров
— до 1500 Вт — 80 или 100 литров

Из-за особенностей своей конструкции, погружные насосы включаются и выключаются реже, чем поверхностные. Поэтому для них необходимо устанавливать несколько большие по объему гидроаккумуляторы.

На практике, расширительные баки объемом 24-50 литров способны полностью обеспечить потребность в хозяйственной воде небольшой семьи, на одну-две точки водоразбора. Если семья большая, можно купить гидробак большей емкости. Например, бака объемом 80-100 литров должно хватить на три-четыре точки водоразбора: кухня, ванная, душевая кабина и туалет.

Гидроаккумуляторы вертикального типа

Рекомендации по установке гидробака

1. Устанавливайте гидроаккумулятор только в отапливаемом помещении.

2. Перед запуском не забудьте сначала промыть систему водоснабжения.

3. Проверьте, закачан ли в бак воздух под достаточным давлением.

Если — нет, тогда закачайте до 2 атм. самостоятельно через воздушный пневмоклапан. Эту процедуру можно проделать, например, обычным велосипедным или автомобильным насосом.

Проблемы в работе и методы их устранения

1. Недостаточное давление воздуха.
Продуйте пневматический клапан и закачайте воздух насосом.

2. Отсутствие воздуха под давление в емкости гидроаккумулятора.
Потребуется замена либо клапана, либо мембраны.

3. Из клапана течет вода.
Необходима замена мембраны. Смотрим видео.

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения — это незаменимый атрибут современного загородного частного дома или дачи. Надеюсь, теперь вам понятен его принцип действия и особенности конструкции. И теперь вы сможете без труда подобрать гидроаккумулятор для своих условий, а также правильно его установить, и не допустить ошибок при запуске системы водоснабжения.

Читайте также:

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения устройство и принцип работы

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения — это ёмкость с водой, нужная, чтобы контролировать давление воды или сохранять некоторое её количество в запасе.

Внутри неё — резиновая мембрана, скрепленная с корпусом резервуара.
В резервуаре находится фланец. Через фланец гидробак присоединяется к водопроводу.
Между мембраной и корпусом — сжатый воздух, уровень давления — 2 бара.

Итоговые ключевые элементы конструкции данного устройства: корпус, ниппель, мембрана, фитинг и клапан.

А содержатся в нём вода и воздух.

Принцип работы гидроаккумулятора

Функционирует устройство приблизительно следующим образом.
Сперва вода из какого-то источника (хотя бы колодца) переливается в бак. Из-за своей эластичности резиновая мембрана увеличивается.

Количество воздуха между стенками и мембраной, соответственно, наоборот, уменьшается. Давление же — повышается.

Датчик давления на это реагирует и на каком-то этапе расходятся контакты, а устройство — отключается.
Это, вообще говоря, классическое решение. Воздух в баке «давит» на воду.
Например, при открытии крана под напором вода стремится вырваться и снижается давление. При сведении давления близко к 0 — оборудование деактивируется.

Это и есть полный цикл работы. Чтобы гарантировать надлежащий уровень давления, вода и воздух в баке и разделены резиновой мембраной.

Однако податливость резины нередко способствует падению давления в полости бака, выявлению проблем с его функциональностью.

Так что, чтобы избежать подобных проблем, нужно хотя бы раз в год тестировать давление воздуха при откачанной воде. Если выявляется, что оно выше нормы, следует через ниппель добавить чуть воздуха, применяя обыкновенный насос. Также важно знать о том, что целиком вода не заливает весь бак.

Реальное количество воды определяется следующими параметрами:

  • Форма устройства;
  • Изначальный уровень воздушного давления;
  • И пределы на реле давления.

Для чего используется

Такое устройство применяется для:

  • Сохранения постоянного уровня давления;
  • Сохранения запаса воды.

Какие бывают гидроаккумуляторы

Различать их можно по многим критериям. Например, по установке — горизонтальные и вертикальные.
У каждых есть особенности, например, касающиеся удаления воздуха.

Когда гидробак эффективно функционирует, воздух накапливается вокруг мембраны.
Растворенный в воде воздух есть в каждой водоснабжающей системе. Когда он попадает в резервуар, то выделяется и накапливается. Так на самых разных участках системы образуются т. н. воздушные пробки.

У вертикальных устройств с ёмкостью от ста литров воздух накапливается сверху, а потом удаляется через специальный клапан, который входит в состав конструкции всех вертикальных гидробаков. Чтобы потом удалить их в конструкции, в гидроаккумулятор, если его объём хотя бы сто литров, встраивают фитинг клапанами. Через такую конструкцию выполняется вывод накопившегося воздуха. Он постоянно удаляется, и так воздушные пробки не будут появляться.

Если, однако, гидробак меньше ста литров, то такой фитинг в нём разместить нет возможности. Преимущества таких устройств — компактность, но воздух из них необходимо удалять вручную, осматривая и разбирая.

Когда гидробак горизонтального типа, то там воздух выводится через добавочный узел. Такой узел состоит из канализационного слива, шарового крана и специального ниппеля.

Другое подразделение — баллонные и мембранные.
Действуют они по единому принципу и имеют достаточно общего в конструкциях.
Ключевая же разница в следующем.
В мембранных возможно, что вода будет попадать на стенки, таким образом опять же не исключается эффект коррозии.

В баллонных — жидкость совмещается лишь с каучуком, так что защита от неприятных эффектов намного лучше. Если понадобится, то можно заменять ёмкость в баллонных устройствах. Выполнять такую задачу можно самостоятельно, и какие-либо дополнительные устройства не потребуются. Другой плюс именно баллонных гидроаккумуляторов — их легко обслуживать и можно рассчитывать, что работать они будут долго.

Как подобрать оптимальный объем для собственных целей

Чтобы рассчитать наиболее правильный объём гидробака, следует сперва понять, где будет применяться гидроаккумулятор и с какими целями.

  • Часто гидроаккумуляторы монтируются, чтобы предотвращать постоянное включение насосов.
  • Другая причина — поддерживать давление в системе, если насос выключен.
  • Третий вариант — контроль за расходом воды.

В первом случае надлежит понимать, что частота включения насоса определяется величиной гидроаккумулятора. Мастера-знатоки не советуют включать насос чаще раза в минуту. Водоснабжающие системы часто оснащаются устройствами с эффективностью 30 литров в минуту. С учётом факта, что 50% общего объёма вода и 50% — воздух, хватит аккумулятора с объёмом в 70 литров.

Во втором — рассчитывать, насколько далеко насос будет находиться от гидроаккумулятора. Чем дальше, тем его продуктивность будет ниже.

В третьем — нужно учесть все расходные характеристики. Например, туалет расходует 1,3 литра воды поминутно, душ — от 8 до 10, раковины — 8,4.
Примем, что туалетов 2. Тогда суммарное потребление оказывается 20 литров. В час насос включается 30 раз. Так хватит гидроаккумулятора с объёмом в 80 литров, но, если есть возможность, на всякий случай не помешает и небольшой запас.

Приобретая гидробак, не помешает поинтересоваться, есть ли возможность купить для устройства сменные баллон или мембрану и если да, то сколько это будет стоить. Иногда цена получается довольно большой, и тогда стоит остановить свой выбор на товаре от другого производителя.

Похожие материалы

Разбираемся как устроен и работает гидроаккумулятор

Без этого специального резервуара при обустройстве автономного водопровода не обойтись. Гидроаккумулятор часто путают с расширительным баком, монтируемым в системах отопления. И хотя приборы внешне ничем не отличаются, расчет параметров ГА, его установка и подключение имеет свои особенности.

Назначение гидроаккумулятора

Включение этого прибора в систему водоснабжения обеспечивает:

  • стабилизацию давления в трубе. На практике это означает, что даже при открывании нескольких кранов напор останется неизменным. Следовательно, все бытовые и сантехнические приборы, подключенные к водопроводу, не будут менять режим работы, а такие «комфортные» условия позволяют им выработать обозначенный производителем ресурс без значительных поломок. Стоит добавить, что колебания давления приводят к изменению температуры жидкости, если ГВС организуется автономно. Как результат – «сюрпризы» при приеме дешевых процедур, мытье посуды и в ряде иных ситуациях при пользовании горячей водой;

  • продление периода эксплуатации насосного оборудования. Установка гидроаккумулятора резко снижает количество включений/выключений перекачивающего устройства по сигналу датчика давления, а именно это и определяет ресурс изделия;

  • исключение риска гидравлических ударов. По сути, ГА является надежной защитой трубной магистрали и бытовых приборов от повреждений и протечек из-за резких скачков давления;

  • аварийный запас воды. Проблемы с эн/снабжением загородных строений хорошо известны. Переход на резервный источник питания требует некоторого времени. Гидроаккумулятор в этот период обеспечивает находящейся в баке водой жилище, тем самым нивелирует вероятность сбоев в работе сантехнических и бытовых приборов.

Устройство ГА

Прибор представляет собой герметичный баллон, разделенный на два отсека. Один служит для аккумулирования воды, другой является воздушной камерой. Корпус оснащен патрубком (для присоединения гидроаккумулятора к трубе водопровода) и пневмоклапаном (для стравливания или закачки воздуха при настройке и в процессе эксплуатации: не у всех версий).

Конструктивные особенности

  1. Конфигурация. Все гидроаккумуляторы подразделяются на приборы с горизонтальным и вертикальным баками. Кроме отличий в монтаже, есть и еще один нюанс. Стравливать воздух в моделях горизонтальной ориентации можно лишь через краник, одновременно сливая часть воды. Это же относится и к вертикальным ГА вместимостью до 50 л. В более габаритных гидроаккумуляторах этой разновидности имеется пневмоклапан, и удаление воздушных пузырей производится намного быстрее и эффективнее.

  2. Колба. Именно она служит емкостью для накапливания излишков воды в системе и отдачу ее обратно (при необходимости), тем самым стабилизируя давление в трубе. Данное РТИ нередко называют «грушей», мембраной, внося некоторую путаницу в понятия. В чем особенность этой детали для РТИ? Дело в том, что в расширительных баках закрытого типа для систем отопления также используются колбы. А потому не все рядовые потребители, да и некоторые менеджеры знают, что подобные РТИ не являются взаимозаменяемыми. Считается, что главное – в идентичности размеров. Но это в корне неверно.

  • Для мембран гидроаккумуляторов используется только резина категории «пищевая». Так как РТИ находится в постоянном контакте с водой, это более чем важно. А вот для расширительного бака не принципиально, а потому и РТИ для него берется не столь высокого качества, и стоят изделия дешевле.

  • Специфика работы ГА такова, что его колба постоянно подвергается динамическим нагрузкам, и иногда довольно значительным. Второе требование к резине – прочность в сочетании с эластичностью. Применительно же к расширительному баку отопления это не столь важно – система инертна, работает стабильно, без резких скачков давления (даже при протечках).

При выборе гидроаккумулятора для системы ГВС нужно учитывать, что его колба изготавливается из разных материалов. Отличия – в способности выдерживать предельные температуры. Для каучука (более дешевый вариант) это +50. Мембраны бутиловые не разрушаются и при +95, но стоят дороже, и используются лишь в системах отопления, то есть для оснащения расширительных баков. Приобретать для горячего водопровода нецелесообразно – лишняя трата денег.

Принцип работы

При заполнении гидроаккумулятора водой давление в нем и системе выравнивается. При открывании любого крана расходуется жидкость, и оно падает. При достижении нижнего порогового значения насос автоматически (по сигналу с соответствующего реле) включается. Повышается напор, и колба заполняется недостающим количеством воды. Данный процесс характеризуется динамикой, и при грамотной настройке гидроаккумулятора напор в системе остается неизменным.

Но при условии, что соблюдается периодичность технического обслуживания прибора. Это главным образом касается своевременного стравливания излишков скопившегося в баке воздуха. Частота проведения технологической операции зависит от вместимости гидроаккумулятора и особенностей схемы водопровода. Общие рекомендации указываются в паспорте изделия.

Установка гидроаккумулятора

Он монтируется по нескольким типовым схемам в зависимости от особенностей системы.

Для погружного насоса

Даже минимальный расход воды инициирует включение перекачивающего устройства. Поэтому гидроаккумулятор обязательно устанавливается в схеме после обратного клапана. Это позволяет оптимизировать работу насоса и обеспечить его гарантированный ресурс.

Для станции

По сути, тот же насос, оснащенный дополнительным оборудованием. Некоторые модели изначально не укомплектованы гидроаккумулятором, поэтому он приобретается отдельно и монтируется самостоятельно. В этой схеме основная задача ГА – защита системы от скачков давления, что наблюдается при пуске насоса. Подключение – на участке магистрали до перекачивающего устройства.

Для повысительной станции

Такие схемы реализуются при большом и постоянном водопотреблении. Как правило, в состав перекачивающего устройства входит не менее двух насосов, работающих поочередно. Как видно на схеме, присоединение гидроаккумулятора производится к подающей потребителю воду трубе.

Для системы ГВС

При таком включении гидроаккумулятор выполняет функцию расширительного бака. Если прибор не установить, то вследствие изменения напора струя из душевой лейки будет нестабильной. Сантехника также станет работать некорректно, а это снижает ее ресурс и приводит к частым поломкам.

Особенности монтажа гидроаккумулятора

  • Крепление производится на прочной основе, и обязательно с использованием амортизаторов. Например, прокладок из РТИ. Нельзя забывать, что ГА постоянно в динамике, и жесткая фиксация приведет к разрушению материала поверхности или поломке крепежных деталей. Устанавливать прибор непосредственно на трубе водопровода нельзя, так как кроме вибрации добавляется и вес гидроаккумулятора вместе с жидкостью. Такой монтаж гарантированно приведет к протечкам или разрывам соединений.

  • Для сочленения гидроаккумулятора с трубопроводом нужно использовать гибкую подводку. Причина указана выше.

  • Заполнение бака водой делается постепенно, при небольшом напоре. Это необходимо для того, чтобы исключить риск повреждения колбы в случае, если она слежалась – при резком скачке давления РТИ может не успеть распрямится, и ее легко порвать.

  • Место для установки гидроаккумулятора выбирается с учетом возможности быстрого доступа к прибору, его визуального осмотра со всех сторон и проведения работ по обслуживанию (замене).

  • Если ГА небольшой по объему бака (до 50 л), то для стравливания воздушных пузырей монтируется запорная арматура (вентиль, тройник) – такие приборы пневмоклапанами не оснащаются. Значит, необходимо предусмотреть, куда и как сливать (отводить) воду из емкости.

Настройка давления в воздушном отсеке делается на основе расчетных параметров водопровода и рекомендаций производителя. Понадобится лишь насос (при необходимости), манометр (можно автомобильный) и гаечные ключи. Но все требуемые вычисления лучше доверить профессионалу – малейшая ошибка приведет к сбоям в работе системы со всеми вытекающими.

Расчет вместимости ГА

Выбирать гидроаккумулятор, ориентируясь на объем бака – дело заведомо проигрышное. Существует такое понятие – заполняемость емкости. Здесь многое зависит от давления в воздушном отсеке, и нередко в ГА вместимостью 200 л по факту воды всего лишь на треть. В таблице показано, как влияет на реальный объем разница между максимальным и минимальным значениями давления, на которые настраивается реле.

Для расчёта можно воспользоваться формулой:

V = K х Amax х (Pmax+1) х (Pmin +1) / (Pmax- Pmin) х (Pб + 1)

  • Amax – расход воды (л/мин).

  • Pmax и Pmin (бар) – пороговые значения давления, при котором насос выключается/включается.

  • K – коэффициент, определяемый суммарной мощностью перекачивающего оборудования (если в системе установлено несколько изделий).

  • Pб (бар) – давление в воздушном отсеке бака гидроаккумулятора.

Результат вычислений округляется в большую сторону, а ГА выбирается исходя из того, что его вместимость не должна быть меньше. К примеру, если при расчетах получилось 32, то покупать следует гидроаккумулятор ближайшего типоразмера, то есть на 35 л.

Установка излишне большого ГА (с запасом) нецелесообразна. При незначительном расходе вода в нем будет застаиваться, приобретая специфический запах. Вряд ли кто станет использовать ее для питья и приготовления пищи. Это еще раз подтверждает мысль, что расчеты вместимости бака стоит доверить профессионалу.

«АЛЬФАТЭП» реализует различные виды оборудования для всех инженерных коммуникаций. На страницах сайта alfatep.ru представлен, в том числе, и большой сортамент гидроаккумуляторов известных марок по заводской цене. Наши сотрудники готовы оказать консультативную помощь в выборе оптимальной версии ГА, производстве необходимых расчетов. Они же подскажут, как грамотно установить и настроить прибор. Для связи со специалистами компании можно воспользоваться разделом «Контакты» или телефоном «горячей линии» 8 (495) 109 00 95. Звонок бесплатный из любого региона России.

Гидроаккумулятор в системе водоснабжения: функции и принцип работы

Принцип работы гидроаккумулятора

   Гидроаккумулятор (греч. hydor – ‘вода,’, лат accumulator – ‘собиратель’), гидробак для водоснабжения – вспомогательный агрегат в системе водопровода, защищающий систему от гидроударов.

Гидроаккумулятор — Фото 01

Функции гидроаккумулятора:

  • уравновешивает нагрузки и силу насоса, смягчая скачки давления на этапах включения — отключения оборудования;
  • гасит гидравлические удары. Поэтому устройство гидроаккумулятора для систем водоснабжения предусматривает резьбу не меньше одного дюйма;
  • сокращает число включений насоса;
  • компенсирует утечки;
  • создаёт запас воды в аварийных или нештатных ситуациях.

Как устроен гидробак

   Устройство гидроаккумулятора для систем водоснабжения несложное – два основных элемента и вспомогательные.

Устройство гидроаккумулятора — Фото 02

   Основные:

  • корпус с клапаном, регулирующим давление;
  • мембрана. Расположена внутри корпуса, соединена с ним герметично кольцом-фланцем с резьбой для соединения с водопроводной системой;

   Вспомогательные:

  • фильтр;
  • вводы-выводы для воздуха и воды.

   Гидроаккумуляторы для водоснабжения как устройство, обеспечивающее ровный и стабильный поток воды, выпускают с мембранами двух видов: грушевидными (только вход воды) и «рукавом», он же «чулок», (вход и выход). Мембраны «чулком» ставятся на агрегаты ёмкостью от 100 л., «груши» – на меньшие ёмкости.

Конструкция мембранного бака — Фото 03

Какие бывают гидробаки

   Виды мембранных баков и их особенности классифицируют по назначению и способам монтажа.

   По назначению – промышленные, бытовые, под горячую или холодную воду.

   Гидробаки под разную температуру воды различают цветом. Для системы горячего водоснабжения (отопление) выпускают красные с мембраной, выдерживающей высокие температуры. Виды мембранных баков синих и их особенности определяются тем, что они сделаны для снабжения холодной водой; в них резина без вредных для здоровья примесей, мембрану можно менять самостоятельно.

Гидробаки под разную температуру воды — Фото 04

    По способу установки производят вертикальные и горизонтальные гидроаккумуляторы для водоснабжения.

Вертикальные и горизонтальные гидроаккумуляторы — Фото 05

   Устройство их различается методом снижения критического давления. У вертикальных сверху вмонтирован ниппель-воздухоотвод для сброса «лишнего» давления. В горизонтальных гидробаках воздух удаляется через присоединённый к трубопроводу блок с шаровым краном, выводным воздушным ниппелем в канализационный слив.

Зачем гидроаккумулятор системе водоснабжения и как он работает

   Принцип работы гидроаккумулятора в системе подачи воды основан на применении реле давления, подстроенного под установленные пороги максимума и минимума давления. Оно включает насос при падении давления ниже заданного предела (1,5 атм.), и отключает, когда давление повышается до 3 атм.

   Вода не может сжиматься. Поэтому, когда насос подключается или отключается, происходят скачки давления, увеличивающие износ деталей, сокращая период его службы.

   Принцип работы гидроаккумулятора предусматривает выравнивание давления. Включаясь, насос подаёт воду в кран и одновременно медленно заполняет гидроаккумулятор. Вода в ёмкости бака накапливается и, уплотняя воздух между мембраной и корпусом, медленно увеличивает давление, которое заполняет кран.

   При достижении 3 атм. насос отключается, вода расходуется из гидробака, давление падает до установленного предела, происходит включение насоса, он снова выдаёт воду в кран и наполняет гидроаккумулятор. Устройство гидроаккумулятора для систем водоснабжения в быту предусматривает 1-1,2 атмосферы разницы между верхним и нижним порогами.

Принцип работы гидроаккумулятора — Фото 06

   Временной промежуток между включением и выключением (предельное количество включений насоса в час) для бытовых насосов составляет 20 вкл./час. Гидробак увеличивает время между включением-выключением, сокращает количество подключений насоса.

   Гидроаккумуляторы бывают разной ёмкости: 24 л (бытовые), 100, 300, 500 – промышленные. Чем больше ёмкость, тем реже включается и выключается насос.

   Предварительное давление в ёмкости устанавливается на одну-две десятые ниже, чем давление на этапе включения насоса. Это – норма.

Гидроаккумуляторы разной ёмкости — Фото 07

Каков принцип работы гидроаккумулятора, если давление в нём меньше минимума и больше максимума?

   Если давление увеличено, гидробак вбирает в себя меньше воды, то есть уменьшается временной промежуток между включением-отключением. Если оно уменьшено, воды поступает больше, давление растёт выше допустимого предела. Это приводит к разрыву мембраны и, как следствие, – выключению гидроаккумулятора из системы.

Что ломается в гидроаккумуляторе и как поступать?

   Пневмогидробаки – устройства с большим запасом прочности для заданных давлений. Между тем причины поломок гидроаккумулятора и способы их устранения различны.

   Поломки, не связанные с нарушением мембраны:

  1. Насос часто отключается. Причины:
  • в ёмкости воздух недостаточно сжат. Нужно его подкачать;
  • незначительная разница между давлением подключения — отключения. Необходимо сменить давление на реле давления;
  • воздушное давление падает ниже контрольных цифр. Неисправен воздухоотвод, его требуется продуть, восстановив давление в корпусе.
  1. Признаки поломки корпуса гидробака:
  • из клапана на корпусе стало подкапывать;
  • вода из-под крана идёт слабой струёй, хоть давление высокое, кран «плюётся» и «фырчит» водой;
  • стрелка на манометре подскакивает вверх и падает к нулю.

Точную диагностику причин поломок корпуса гидроаккумулятора и способы их устранения надёжнее доверить профессионалам.

  1. Нет напора воды из-за низкого давления:
  • слабая концентрация воздуха в гидроакумуляторе. Требуется подкачка;
  • насос не накачивает базового давления – либо неисправен (отремонтировать), либо его параметры не соответствуют нагрузке (заменить на более мощный).
  1. Неисправный ниппель, воздух уходит, давление в гидроаккумуляторе падает. Необходимо подтянуть гайку или заменить ниппель.
  2. Повреждена мембрана:
  • течёт вода из воздушного клапана;
  • резкий перепад давления из-за быстрого слива воды из гидробака;
  • стрелка манометре падает при нажатии на ниппель.

Диагностика и ремонт гидроаккумулятора — Фото 08

Как заменять мембрану в гидроаккумуляторе?

   Мембрану для гидробака делают из высокопрочной EPDM-резины, её срок службы около 10 лет. При нормальной работе с ней ничего не случается. Она лопается или рвётся о стенку корпуса, если не контролировалось давление воздуха в баке, если воздух вышёл.

   Замена мембраны в гидроаккумуляторе выполняется несложно.

  1. Отключить насос, в системе скинуть давление.
  2. Отвинтить болты, удалить фланец, достать рваную мембрану.
  3. Поставить новую, не применяя герметик или прокладки. Применение клея в местах крепежей создаёт уменьшение трения между металлом и резиной. Следствием становится смещение края мембраны, уменьшение плотности соединения. Неплотный крепёж очень скоро приведёт к подтеканию воды.
  4. Поставить фланец, закрутить болты.
  5. Закачать воздух в гидроаккумулятор до 1,4-1,5 атм.
  6. Заполнить водой насос, включить в розетку.
  7. Закачать давление в системе.

   Приём установки новой мембраны в разборных гидроаккумуляторах для водоснабжения одинаков: устройство аппарата не зависит от его размеров.

   Гидробаки бывают с неснимающейся мембраной – производитель даёт гарантию, что она не порвётся ни при каких скачках давления. Если что-то произойдет – менять надо весь агрегат.

Установка новой мембраны — Фото 09

Принцип работы гидроаккумулятора увеличивает срок службы насоса системы водоснабжения.

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения: принципы работы, функции и особенности подключения

Функционирование водопроводной системы, даже если она автономная, далеко не всегда может похвастаться стабильностью. Среди самых неприятных и даже опасных проблем – перепады давления в трубах, которые могут спровоцировать низкий напор воды, отказ бытовой техники и гидроудары. Как защитить систему водоснабжения от таких негативных последствий? Наиболее верное решение – установить гидроаккумулятор. Чтобы подробно познакомить вас с этим прибором и сориентировать в выборе подходящей модели, далее расскажем об устройстве, принципах работы и функциях гидроаккумулятора, а также с видео разберемся в правилах подключения и настройки оборудования.

Как выполняется работа гидроаккумулятора?

Принцип работы гидроаккумулятора напрямую зависит от его устройства, поэтому схему функционирования прибора следует рассматривать с привязкой к его конструктивным особенностям. Исходя из последних, агрегаты делятся на два типа: мембранные и баллонные.

Мембранный гидроаккумулятор представляет собой емкость из двух герметичных камер, воздушной и водной, которые разделены эластичной резиновой мембраной. Работает прибор таким образом:

  • при включении насоса водная камера под заданным давлением наполняется водой, а воздух во второй камере начинает сжиматься;
  • когда уровень давления поднимается до максимальной отметки, насос отключается и при открывании крана водопровода сильно сжатый воздух выдавливает воду из мембраны в трубы;
  • по мере опустошения бака давление уменьшается и, когда оно доходит до минимального показателя, насос возобновляет свою работу и вновь начинает закачивать воду в соответствующую камеру.

Мембранный гидроаккумулятор

Баллонный гидроаккумулятор – это толстостенный резервуар, внутри которого расположен эластичный баллон из каучука. Он функционирует так:

  • после включения насоса баллон наполняется водой, а вокруг него под заданным давлением собирается воздух;
  • при увеличении силы давления до максимально установленной отметки насос выключается;
  • когда пользователь открывает кран, воздух из околобаллоного пространства начинает вытеснять воду и она поступает в трубы;

Баллонный гидроаккумулятор

  • когда резервуар пустеет, давление опускается и насос снова активизируется.

Совет. Если решите остановиться на мембранном аккумуляторе, выбирайте модель со съемной мембраной – в случае деформации ее можно легко заменить.

Для чего нужен гидроаккумулятор водоснабжения?

Главные функции гидроаккумулятора в водопроводной системе:

  1. Защита насосного оборудования от скоропостижного износа – так как в баке накапливается вода, насос включается не после каждого открывания крана, а лишь в случае полного опустошения резервуара. Подобная схема работы позволяет насосу запасти цикл неиспользованных включений/выключений, тем самым продлив срок своей эксплуатации.
  2. Поддержка стабильного давления в системе водоснабжения – гидроаккумулятор обеспечивает постоянный уровень давления в системе даже после остановки насоса.
  3. Защита системы от резких скачков напора воды – гидробак поддерживает неизменный напор воды при одновременном открывании сразу нескольких водопроводных кранов.
  4. Демпфирование гидравлических ударов – прибор делает невозможным гидроудары при активизации насоса, что защищает трубы от преждевременной деформации.
  5. Создание резерва воды – благодаря запасам накопительного бака у домочадцев сохраняется возможность пользоваться водой даже в случае перебоев с электроэнергией, что особенно часто случается в загородных поселениях.

Как выбрать гидроаккумулятор?

Основополагающий критерий гидроаккумулятора для любой системы водоснабжения – объем. Как определить оптимальную вместительность резервуара для своих нужд? Тут нужно принимать во внимание четыре важнейших фактора: мощность насосного оборудования; количество домочадцев, которые пользуются водопроводом; число точек забора, включая не только краны и выходы под сантехнику, но и выходы для бытовой техники; максимальное число включений/отключений насосного оборудования за час.

При выборе устройства важно правильно рассчитать объем

Специалисты вывели определенные ориентиры для расчета объема гидроаккумулятора. Например, если число домочадцев не превышает трех человек, а насос развивает мощность около 2 куб.м./ч, то вам будет достаточно бака вместительностью 24 л. Если число потенциальных пользователей варьируется от четырех до восьми, а мощность насоса составляет 2,5 куб.м./ч, покупайте гидрорезервуар объемом 50 л.

Но это мы рассмотрели минимальные объемы баков для удовлетворения бытовых нужд. Если же вы покупаете гидроаккумулятор с целью резервирования большой массы воды на случай длительных отключений электроэнергии, их объем может быть неограниченным. Хорошее решение для таких ситуаций – приобретение бака с возможностью подсоединения к нему дополнительных резервуаров.

Совет. Покупая бак, не забывайте, что чем меньше его объем, тем чаще возникает необходимость включения насоса и тем выше риск его преждевременного износа. Как правило, количество максимальных включений/выключений насосов колеблется в рамках 20-30 циклов за час – все, что выше неизбежно приводит к скорой деформации прибора.

Какая схема подключения гидроаккумулятора?

Основные этапы монтажа гидроаккумулятора в систему водоснабжения:

  1. Обозначьте место расположения бака и зафиксируйте его на рабочей поверхности с помощью крепежей на резиновых прокладках. Заземлите оборудование.
  2. Подготовьте пятивыводной штуцер. Подсоедините его к гидроаккумулятору посредством фитинга.
  3. Подключите к штуцерным выходам манометр, шланг/трубку от насоса, реле давления и трубу водопроводной сети.

Совет. При подключении рабочих компонентов к штуцеру важно обеспечить максимальную герметичность резьбовых соединений – для плотной фиксации деталей можно использовать ФУМ-ленту.

После установки гидроаккумулятора его нужно настроить:

Подключение гидроаккумулятора

  1. Проверьте давление внутри бака – оно должно быть 1,5 атм. Для замеров используйте манометр – желательно, чтобы это был или электронный, или механический автомобильный прибор, так как они наиболее точные. Если давление ниже нормы, подкачайте воздух в соответствующий отсек бака.
  2. Настройте реле давления – поднимите крышку прибора и посредством большой гайки Р выставьте максимальное давление, а посредством малой ∆P – минимальное. Для обеспечения нормальной работы бытовой электротехники и сантехники достаточно диапазона давлений 1,5-2,8/3 атм.
  3. Запустите систему – после старта работы гидроаккумулятора проследите за двумя моментами: протечками в местах соединений и увеличением давления. Если протечек нет, а давление стабильно поднялось до максимальной отметки и насос выключился, значит, оборудование функционирует правильно.

Таким образом, если хотите, чтобы ваша система водоснабжения постоянно радовала эффективной работой, без гидроаккумулятора точно не обойтись. Перед вами основные тонкости выбора и подключения оборудования – советуем отложить самодеятельность и ориентироваться на вышепредложенные правила, чтобы избежать ошибок и удачно запустить водопроводную систему с новым прибором.

Как устроен гидроаккумулятор: видео

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения: фото

гидроаккумулятор для систем водоснабжения: устройство и принцип работы

Монтаж автономной системы водоснабжения частного дома в обязательном порядке требует установки в систему водопровода гидроаккумулятора, устройства позволяющего обеспечить работу бытовой техники и значительно повысить эффективность использования воды и при этом существенно сэкономить на потреблении электроэнергии. Однако, как показывает практика, при самостоятельном монтаже водопровода не только правильно подключить сам гидроаккумулятор, важно чтобы он был максимально правильно подобран по своим параметрам и соответствовал требованиям эксплуатации и остального оборудования автономного водопровода.

Содержание

Что такое гидроаккумулятор
Для чего необходим гидроаккумулятор
Виды гидроаккумуляторов
Виды мембран и их свойства

 Что такое гидроаккумулятор

Свое название гидроаккумулятор берет из двух слов греческого происхождения «гидро» – в переводе означает вода, а вот «аккумулятор» – накопитель. Так что в прямом переводе гидроаккумулятор это не что иное, как накопитель воды. Гидроаккумулятор это общепринятое название, также довольно часто применяется и другое название этого вида оборудования – мембранный бак. Такое название раскрывает более детально устройство гидроаккумулятора.

Классический вид гидроаккумулятора, представляет собой пустотелый сосуд, внутри которого находится разделяющая мембрана или эластичная прокладка. Эта мембрана делит внутреннее пространство на две части. Одна из частей, имеет золотниковый клапан, через который закачивается в полость инертный газ или специально подготовленный воздух. Вторая половина, имеет входной фланец, к которому подключается система водопровода, и при открытии крана эта половина бака заполняется водой.

Следует знать, что встречается два вида оборудования – гидроаккумуляторы, имеющие мембрану и баки, имеющие вместо мембраны полноразмерный резиновый резервуар, практически равный по объему бака.

В системе автономного водопровода гидроаккумулятор устанавливается не отдельно, в обязательном порядке к нему монтируется и другое оборудование, которое позволяет обеспечивать надежную работу всей системы:

  • Манометр;
  • Блок управления насосным оборудованием;
  • Трубопровод, соединяющийся с насосом и системой водопровода;
  • Фильтр механической очистки воды.

Золотниковый ниппель, установленный со стороны куда закачивается газ обеспечивает необходимое давление газа внутри резервуара, и предназначен для закачивания в него инертного газа или подготовленного осушенного воздуха. Подключение баллона с газом осуществляется через специальный переходник, а для закачки воздуха применяется автомобильный компрессор или обычный насос.

Для чего необходим гидроаккумулятор

Система автономного водопровода как и традиционный централизованный водопровод постоянно находится под давлением, при открытии крана вода под давлением вырывается наружу, но при этом, в отличие от централизованного водопровода в автономной системе нет водонапорной башни, чтобы постоянно поддерживать необходимое давление. Роль водонапорной башни в системе замкнутого водопровода выполняет гидроаккумулятор. Наполняя часть бака водой, мембрана сдавливает воздушную часть гидроаккумулятора. После того как давление в водопроводе достигает максимума, подача воды прекращается и давление стабилизируется. Однако при открытии крана вода выходит наружу под давлением, это давление создается сжатой мембраной, которая под действием сжатого воздуха начинает выдавливать воду из системы. Небольшое количество воды, отобранное из системы, незначительно снизит давление внутри, и если давление не уменьшается до нижнего уровня, когда включится насос, гидроаккумулятор и дальше будет поддерживать давление в водопроводе при меньшем количестве воды.

Условно работу гидроаккумулятора можно представить следующим образом:

  • Давление в системе водопровода ниже минимального уровня – автоматика включает насос, и вода начинает поступать в систему.
  • При поступлении воды в систему наполняется бак гидроаккумулятора и постепенно сжимается мембрана, увеличивая давление в воздушной камере.
  • После закрытия крана, насос продолжает подавать воду в систему, пока гидроаккумулятор не заполнится полностью и автоматика не отключит насос при достижении давления наибольшего показателя. Давление в воздушной камере и водяном резервуаре достигает максимального показателя.
  • При открытии крана, вода из водяного резервуара гидроаккумулятора начинает поступать в систему под давлением воздушной камеры. При достижении минимального показателя, автоматика снова включает насос и начинается подача воды в систему.

Таким образом гидроаккумулятор позволяет обеспечивать постоянное давление воды в системе водопровода. Однако на этом его функции не заканчиваются. Наличие эластичной мембраны или резинового резервуара дает возможность быстро реагировать на  резкое повышение давления в системе, например при включении насосного оборудования, когда большой объем воды поступает в систему. Обычно при таком гидроударе в системе замкнутого автономного водопровода, без гидроаккумулятора ломались бы запорные клапана бытовой техники, краны смесителей, появлялись протечки в резьбовых соединениях.

Автономная система водопровода, без гидроаккумулятора, требовала бы включения насосного оборудования при каждом открытии крана, пусть даже на 2-3 секунды, что неизбежно привело к преждевременному износу как насоса, так и автоматики включения. При этом гидроудары были бы постоянным явлением.

 Виды гидроаккумуляторов

Обустройство индивидуальных домов зачастую требует специфического подбора оборудования для монтажа системы водопровода. Для наиболее полного и качественного выполнения этих задач разработаны несколько видов гидроаккумуляторных баков как по назначению, так и по другим характеристикам.

Одной из важных классификаций мембранных баков для автономного водопровода выступает объем резервуара:

  • Малые баки от 10 до 35 литров;
  • Средние баки от 35 до 70 литров;
  • Большие баки свыше 70 литров объема резервуара для воды.

Для установки в помещении имеется две разновидности, различаемые в зависимости от способа установки:

  • Горизонтальные баки:
  • Вертикальные баки.

Также по способу установки баки могут быть:

  • Баки устанавливаемые в составе насосных станций, со специальными креплениями для насосного оборудования на корпусе;
  • Отдельно стоящие баки, устанавливаемые как отдельные элемент.

Классификация баков может быть и по цвету корпуса:

  • Синий цвет – бак предназначен для установки и использования в системе с холодной водой;
  • Красный бак – конструкция может использоваться для аккумулирования горячей воды.

Красный цвет бака используется в качестве гидроаккумулятора в системе горячего водоснабжения, резина резервуара такого бака более эластична и поэтому использовать ее для установки с холодной водой не рекомендуется.

Вертикальные и горизонтальные баки имеют ряд отличий, которые существенно влияют на работоспособность оборудования и специфику обслуживания. И для горизонтальных и для вертикальных баков при работе с холодной водой часто наблюдается ситуация, когда после 2-3 месяцев работы, в баке скапливается довольно большое количество воздуха. Поступая вместе с водой в бак, воздух постепенно заполняет объем водяного резервуара, препятствуя накоплению воды. Такая ситуация приводит к ухудшению работы гидроаккумулятора и неправильной работе автоматики и частому включению насоса. Иногда в объеме бака 35 литров поступает всего 25 литров воды, а все остальное пространство заполняется воздухом.

Удаление воздуха из резервуара зависит от его конструкции – для больших объемов вертикальных баков, в которых водяной резервуар находится сверху, воздух их камеры стравливается при помощи ниппеля установленного недалеко от входного патрубка. Для горизонтальных баков и баков небольшого объема рекомендуется дополнительно установить шаровый кран и сделать отвод для слива воды непосредственно из бака в канализацию. При отключении подачи электричества в систему управления насосом рекомендуется открыть один из кранов и спустить воду из гидроаккумулятора. После этого снова включить электричество и заполнить водой всю систему снова.

Виды мембран и их свойства

Основным рабочим элементом гидроаккумуляторов выступают эластичные мембраны, с помощью которых внутренне пространство делится на две части. Для баков разного объема и назначения сегодня выпускается два основных вида мембран – фигурные мембраны и плоские мембраны.

Плоские мембраны устанавливаются в основном в баки небольшого объема. Особенностью установки таких баков является  то, что они в обычных условиях не ремонтируются, это необходимо учитывать при выборе бака.

Фигурная резиновая мембрана может быть установлена в различных видах гидроаккумуляторов. Основное преимущество этой мембраны заключается в том, что ее можно просто заменить самому при ремонте бака.

В зависимости от объема и назначения бака фигурные мембраны могут быть:

  • Для установки в баках для холодной воды;
  • Для баков горячей воды;
  • Мембраны для технической воды;
  • Мембраны для питьевой воды.

Назначение и тип гидроаккумулятора требует подбора правильной мембраны для установки. Все мембраны рассчитываются на 100 000 рабочих циклов работы. Но это в классическом варианте, когда вода отвечает большинству стандартов, и не имеет дополнительных механических включений.

На практике, мембрана для питьевой воды при установке в качестве элемента в водопроводе, подающем техническую воду, выдерживает не более чем половину циклов полного наполнения–спуска.

Особенно тяжело мембраны горизонтальных баков и вертикальных баков с верхним расположением водяного резервуара переносят накопление песка и других нерастворимых осадков. Известь, песок и частицы глины, оседая на стенках резинового резервуара постепенно скапливаются и приводят к прорыву мембраны. Именно поэтому обязательно в систему подачи воды перед гидроаккумулятором необходимо устанавливать фильтр для очистки воды от вкраплений.

Узким местом гидроаккумуляторов является также место крепления впускного фланца и корпуса бака. Особенностью этого узла является специфика его установки, ведь впускной фланец не только присоединяется к корпусу, а и зажимает мембрану. Неправильная затяжка болтов, неравномерная затяжка и сдвиг мембраны приводит к потере герметичности и появлению протечек. При замене мембраны рекомендуется проводить поочередную затяжку всех болтов постепенно, контролируя при этом натяжку мембраны.

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения — какой выбрать и как установить своими руками

Для создания ровного и постоянного потока воды в частных системах водоснабжения используют гидроаккумуляторы, напорные или расширительные баки. Данные приборы сглаживают скачки давления при работе (включение/выключение) насосного оборудования или разборе ресурса потребителями.

Устройство гидроаккумулятора

Резервуар такого бака делится на два отсека мощной и эластичной мембраной. В одно отделение (нижнее) через штуцер с фильтром поступает вода. Другая часть общей ёмкости бака (верхняя) заполнена воздухом. Работа начинается с включения насоса. Рост давления в сети провоцирует нагнетание жидкости в нижний отсек, при этом мембрана начинает растягиваться. Когда давление падает, то она выдавливает воду назад. Так происходит сглаживание разрушительных толчков воды в напорных трубах и узлах.

Видео обзор — Принцип работы гидроаккумулятора

Специальный релейный блок автоматически отключает насос, когда напорный резервуар заполнен полностью. И какое-то время энергия мембраны не даёт напору снизиться. Когда гидроаккумулятор пустеет — насос запускается вновь. Подобное обустройство избавляет качающий воду агрегат от краткосрочных и частых запусков/отключений. Это снижает скорость износа его деталей. Чтобы всё работало правильно, напорный бак  должен по вместимости соответствовать объему необходимого разбора воды. В норме бак обязан вмещать от четверти до половины литража, который трубы способны пропустить в минуту.

Правильно подобранный объем устройства обеспечивает частоту его срабатывания от пяти до пятнадцати раз в течение часа. В таком режиме работы крайне необходимо применение надежной и эластичной мембраны, которая выдержит большие нагрузки.

Поскольку гидроаккумуляторы работают в бытовых системах водоснабжения, то материал, из которого они изготавливаются, должен быть нетоксичным, с разрешением для использования в контакте с чистой питьевой водой.

Вода, попадающая в гидроаккумуляторы для водоснабжения, в основном поступает из подземных скважин или колодцев. Отсюда ее насыщенность кислородом, который в процессе работы системы выделяется, скапливаясь в мембране. Для этого у большинства современных приборов такого типа на верхней части корпуса расположен предохранительный клапан, стравливающий при необходимости воздух. Как правило, гидроаккумуляторы применяют на линиях холодного водоснабжения, поэтому температурный режим, в котором они используются, является более щадящим.

Целесообразно устанавливать такой напорный элемент до того как контур водоснабжения начнёт разветвляться. Лучшее место – сразу после входа подающей воду трубы в пределы жилья. Также не помешает и монтаж обратного клапана.. Тем более если таковой отсутствует в составе насоса. Кроме того рекомендуют и установку манометра для контроля за создаваемым давлением.

Установка оборудования в систему водоснабжения

Гидроаккумуляторы бывают вертикального и горизонтального исполнения. Выбирают из них тот, который компактней впишется в отведённом месте. Позиция для монтажа выбирается как можно выше. Так всей схеме проще функционировать. Дело в том что, подняв агрегат на высоту, например в 5 м, мы получаем водяной столб, который «помогает» рабочей мембране добавочным давлением в ½ атмосферы.

Такие устройства, как гидроаккумуляторы для водоснабжения, являются вспомогательными устройствами систем холодного и горячего водопровода. Они обеспечивают необходимый для функционирования магистрали напор воды. Работа таких систем уменьшает количество включений насоса и понижает вероятность гидравлических ударов. Также в них находится некоторый запас воды, что окажется немаловажным во время отключения электричества.

Как правильно выбрать ?

Выбирать гидроаккумуляторы для водоснабжения нужно, учитывая объем воды, который использует данная системы. По своей конфигурации они делятся на два типа:

  • вертикальные, основное преимущество – занимают меньше места;
  • горизонтальные, удобнее гидроаккумуляторов первого типа, так как у них есть крепления для установки наружного насоса.

Также важным в выборе гидроаккумулятора является вопрос о его объеме. Бак с небольшим объемом будет делать включения насоса более частыми. Еще такие устройства маленького объема подвержены частым скачкам давления внутри системы. Большой бак позволит хранить достаточное количество воды.

Особенно следует учитывать момент с частым включением насоса. Из-за частых включений происходит его перегрев, что, соответственно, значительно снижает ресурс работы.

Однако тут можно и обратить внимание на выбор самого насоса. У погружных насосов существует ограничение на 20-30 пусков в час, а вот наружные не так привередливы к частым пускам, поэтому прекрасно работают и с малообъемными баками.

Субъективным фактором, ответственным за правильный выбор размеров гидроаккумулятора, является примерный расчет того, сколько раз будет включаться насос в течение часа. Или же, сколько человек одновременно будут пользоваться водой в помещении, использующем работу системы водоснабжения. На сегодняшний день существует запатентованная методика расчета объема гидроаккумулятора, которую разработали итальянские инженеры. Предназначается она непосредственно для частных домов с канализацией, наличием ванных и другого оборудования, которое потребляет достаточное количество воды.

Гидроаккумуляторы для водоснабжения: виды, функции, правила выбора

Гидроаккумуляторы для водоснабжения

Открывая кран в загородном доме, хозяин редко задумывается, откуда берется вода. Конечно, всем известно, что источником живительной влаги в системе водоснабжения является колодец, и что вода из него поступает в дом с помощью гидронасоса. Но далеко не все помнят один из основных элементов системы.Между тем для бесперебойного водоснабжения и увеличения срока службы системы гидроаккумуляторы для водоснабжения просто необходимы.

Содержание

  • Функция гидроаккумуляторов в системе водоснабжения
  • Устройство и принцип работы гидроаккумуляторов
  • Типы гидроаккумуляторов: как сделать правильный выбор

Функция гидроаккумуляторов в системе водоснабжения

Гидравлический аккумулятор для систем водоснабжения, или напорный бак, предназначен для аккумулирования воды и поддержания давления, необходимого для нормального функционирования системы, а также действует как амортизатор для гидравлических ударов, возникающих в результате запуска насоса или открытие запорной арматуры.Именно такая конструкция отвечает за создание нужного давления для правильной работы водопровода.

Ни одна замкнутая система водоснабжения не обходится без гидроаккумулятора

Интересно: гидроудары страшны не только «плевками» из крана. Они могут существенно повредить не только элементы водопровода, но и сантехнику.

Конечно, использование аккумуляторов не является обязательным условием. В открытой системе, в основе которой лежит большая емкость для воды, расположенная на некотором возвышении, в этом устройстве вообще нет необходимости.

А вот для дачного дома обычно применяется замкнутая схема водоснабжения с гидроаккумулятором. Это позволяет избежать большого количества проблем.

Важно: устройство значительно увеличивает срок службы насоса за счет уменьшения количества кратковременных запусков системы. Кроме того, установка гидроаккумулятора компенсирует расширение воды в трубах, что позволяет избежать возникновения избыточного давления.

Устройство и принцип действия гидроаккумуляторов

Напорный бак состоит из герметичного кожуха из металла и резиновой мембраны, аналогичной баллону, но отличающейся высокой прочностью.Все пространство между эластичной мембраной и телом заполнено безопасным для живых организмов инертным газом. Гидроаккумуляторы устанавливаются на трубопровод и присоединяются к нему посредством фланцевого соединения.

Аккумулятор для водопровода

Как работает напорный бак? Сначала вода попадает в эластичную мембрану и растягивает ее, в результате чего газ, находящийся между телом и мембраной, сжимается, увеличивая давление на мембрану.Именно благодаря эластичности эластичной мембраны и давлению газа в водопроводе поддерживается нужный уровень давления. При достижении необходимого давления внутри резинового бака насос будет отключен с помощью специального реле. Когда клапан открывается, давление падает, и насос снова включается.

Постоянная подача воды в гидроаккумулятор позволяет избежать кратковременных запусков насоса, ведущих к его быстрому износу. Как правило, объем резервуара давления выбираются таким образом, что она вмещает по меньшей мере, четверть максимального расхода воды минуты в доме.Конечно, за это время вы мало что сделаете, но ополоснуть руки или набрать кружку воды за пятнадцать секунд вполне возможно. К тому же ситуация, когда в доме есть максимальный забор воды, встречается крайне редко, поэтому запаса воды в гидроаккумуляторе может хватить даже на мытье посуды.

Типы гидроаккумуляторов: как сделать правильный выбор

Гидроаккумуляторы делятся на два типа:

Название типа устройства полностью соответствует способу установки.Выбор будет проще, если в помещении можно использовать только один вид, но если габариты помещения позволяют использовать как вертикальные, так и горизонтальные напорные баки, останавливаться на каком-либо одном очень сложно.

Вертикальный гидроаккумулятор для водоснабжения

В этом случае следует обратить внимание на то, как воздух удаляется из резиновой мембраны. Наверное, всем известно, что вода всегда содержит растворенный воздух, который со временем выделяется и образует воздушные пробки в разных местах водопровода.

Полость перепонки не исключение. Так, для стравливания этого воздуха на каждом гидроаккумуляторе для систем водоснабжения инструкция предусматривает наличие дополнительного штуцера.

Горизонтальный гидроаккумулятор для водоснабжения

Вертикальные гидроаккумуляторы накапливают воздух в своей верхней части и легко снимаются с помощью такого нехитрого приспособления, но в напорных баках горизонтального типа дополнительный участок водопровода, в том числе шаровой клапан, воздушный ниппель и слив в канализацию, обязателен.

Совет: стравливать воздух из гидроаккумулятора следует не реже одного раза в месяц.

Удаление воздуха актуально только для баков емкостью более 100 литров, выбор гидроаккумулятора меньшего размера ограничен только простотой установки модели. Воздушные пробки в небольших сосудах под давлением удаляются путем периодического полного опорожнения.

Совет: вы можете выпустить воздух из небольших аккумуляторов через кран для умывальника или любую другую точку, но сначала вы должны полностью отключить питание устройства.Для достижения лучшего результата повторите эту процедуру несколько раз.

К сожалению, большинство импортных напорных резервуаров на практике оказываются абсолютно не адаптированными к особенностям наших систем водоснабжения. Поэтому такая техника очень быстро выходит из строя. Аккумуляторы для водоснабжения Джилекс выпускает российская компания, которая разработала отличное оборудование, идеально подходящее для бытовых условий. К тому же эти устройства имеют более низкую цену по сравнению с импортными аналогами.

Аккумуляторы | Гидравлика и пневматика

Загрузить эту статью в формате .PDF

Аккумуляторы обычно устанавливаются в гидравлических системах для хранения энергии и сглаживания пульсаций. Обычно в гидравлической системе с аккумулятором может использоваться насос меньшего размера, поскольку аккумулятор накапливает энергию от насоса в периоды низкой нагрузки. Эта энергия доступна для мгновенного использования и высвобождается по запросу со скоростью, во много раз превышающей ту, которая может быть подана одним насосом.

Рис. 1. Типичные виды в разрезе баллонных и поршневых аккумуляторов. Нажмите на картинку для увеличения.

Аккумуляторы

также могут действовать как поглотители перенапряжения или пульсации, подобно тому, как воздушный купол используется в пульсирующих поршневых или ротационных насосах. Аккумуляторы амортизируют гидравлический удар, уменьшая удары, вызванные быстрым срабатыванием или внезапным запуском и остановкой силовых цилиндров в гидравлическом контуре.

Существует четыре основных типа гидроаккумуляторов: поршневой грузонагруженный, диафрагменный (или баллонный), пружинный и гидропневматический поршневой.Первым был использован грузоподъемный тип, но он намного больше и тяжелее по своей вместимости, чем современные поршневые и баллонные типы. Как утяжеленные, так и пружинные типы сегодня встречаются нечасто. Гидропневматические аккумуляторы, рис. 1, являются наиболее часто используемым в промышленности типом.

Функции

Накопитель энергии — Гидропневматические аккумуляторы содержат газ вместе с гидравлической жидкостью. Жидкость обладает небольшими динамическими характеристиками накопления энергии; объем обычных гидравлических жидкостей может быть уменьшен примерно на 1.7% под давлением 5000 фунтов на квадратный дюйм. (Однако эта относительная несжимаемость делает их идеальными для передачи энергии, обеспечивая быстрое реагирование на потребность в мощности.) Следовательно, когда высвобождается только 2% от общего содержащегося объема, давление оставшегося масла в системе падает до нуля.

С другой стороны, газ, являющийся партнером гидравлической жидкости в гидроаккумуляторе, можно сжимать до небольших объемов при высоких давлениях. В сжатом газе накапливается потенциальная энергия, которая выделяется по запросу.Такую энергию можно сравнить с энергией поднятого копра, готового передать свою огромную энергию на сваю. В гидроаккумуляторе поршневого типа энергия сжатого газа оказывает давление на поршень, разделяя газ и гидравлическую жидкость. Поршень, в свою очередь, выталкивает жидкость из цилиндра в систему и в место, где будет выполняться полезная работа.

Поглощение пульсаций — Насосы, конечно, вырабатывают необходимую мощность, которая может использоваться или храниться в гидравлической системе.Многие насосы передают эту мощность пульсирующим потоком. Поршневой насос, обычно используемый из-за его способности выдерживать высокое давление, может создавать пульсации, вредные для системы высокого давления. Аккумулятор, правильно расположенный в системе, существенно смягчит эти колебания давления.

Амортизация — Во многих гидравлических системах приводной элемент гидравлической системы внезапно останавливается, создавая волну давления, которая распространяется обратно через систему. Эта ударная волна может создавать пиковое давление, в несколько раз превышающее нормальное рабочее давление.Это может вызвать нежелательный шум или даже сбой системы. Правильно расположенная в системе газовая подушка гидроаккумулятора минимизирует этот шок.

Примером этого применения является амортизация ударов, вызванных внезапной остановкой погрузочного ковша на гидравлическом фронтальном погрузчике. Без гидроаккумулятора ковш весом более 2 тонн может полностью оторвать от земли задние колеса погрузчика. Сильные удары по раме и оси трактора, а также износ оператора преодолеваются за счет добавления в гидравлическую систему соответствующего гидроаккумулятора.

Дополнительная подача насоса — Аккумулятор, способный накапливать энергию, может дополнять гидравлический насос при подаче энергии в систему. Насос накапливает потенциальную энергию в аккумуляторе во время простоев рабочего цикла. Аккумулятор передает эту резервную мощность обратно в систему, когда цикл требует аварийной или пиковой мощности. Это позволяет системе использовать насос гораздо меньшего размера, что приводит к экономии затрат и мощности.

Поддержание давления — Изменения давления происходят в гидравлической системе, когда жидкость подвергается повышению или понижению температуры.Также может быть падение давления из-за утечки гидравлической жидкости. Аккумулятор компенсирует такие изменения давления путем подачи или приема небольшого количества гидравлической жидкости. Если основной источник питания выйдет из строя или остановится, аккумулятор будет действовать как вспомогательный источник энергии, поддерживая давление в системе.

Распределение жидкости — Аккумулятор может использоваться для подачи небольших объемов жидкостей, таких как консистентные смазки и масла, по команде.

Эксплуатация

При правильном размере и предварительной зарядке аккумуляторы обычно переключаются между ступенями (d) и (f), рисунок 2.Поршень не будет контактировать ни с одной крышкой в ​​поршневом аккумуляторе, а баллон не будет контактировать с тарельчатым клапаном или сжиматься, так что он разрушительно загибается в верхней части своего корпуса.

Производители указывают рекомендуемое давление предварительной зарядки для своих аккумуляторов. В приложениях для хранения энергии баллонный аккумулятор обычно предварительно заряжается до 80% минимального давления в гидравлической системе, а поршневой аккумулятор — до 100 фунтов на квадратный дюйм ниже минимального давления в системе. Давление предварительной зарядки определяет, сколько жидкости останется в гидроаккумуляторе при минимальном давлении в системе.

Рисунок 2. Шесть этапов работы гидроаккумуляторов: этап (а), аккумулятор пустой — газ отсутствует; стадия (б) — аккумулятор предварительно заправлен сухим азотом; стадия (c), давление в системе превышает давление предварительной зарядки, и гидравлическая жидкость течет в аккумулятор; стадия (d), пики давления в системе, максимальное количество жидкости поступило в аккумулятор, и открывается сброс системы; стадия (e), падение давления в системе, давление предварительной зарядки выталкивает жидкость из аккумулятора в систему; и на стадии (f) давление в системе достигает минимума, необходимого для выполнения работы.

Правильная предварительная заправка включает точное заполнение газовой стороны аккумулятора сухим инертным газом, например азотом, при отсутствии гидравлической жидкости на жидкостной стороне. Зарядка аккумулятора затем начинается, когда гидравлическая жидкость попадает в жидкостную сторону, и происходит только при давлении, превышающем давление предварительной зарядки. Во время зарядки газ сжимается для хранения энергии.

Правильное давление предварительной зарядки является наиболее важным фактором продления срока службы аккумулятора. Тщательность, с которой необходимо выполнять и поддерживать предварительную зарядку, является важным фактором при выборе типа аккумулятора для приложения, при прочих равных.Если пользователь неосторожно относится к настройкам давления газа и предохранительного клапана или регулирует давление в системе без соответствующей регулировки давления предварительной зарядки, срок службы может сократиться, даже если был выбран правильный тип гидроаккумулятора. Если был выбран неправильный аккумулятор, преждевременный выход из строя почти наверняка.

Монтажное положение

Оптимальное положение для установки любого гидроаккумулятора — вертикальное с гидравлическим отверстием вниз. Поршневые модели могут быть горизонтальными, если жидкость остается чистой.Когда твердые загрязнители присутствуют или ожидаются в значительных количествах, горизонтальный монтаж может привести к неравномерному или ускоренному износу уплотнения. Максимальный срок службы может быть достигнут в горизонтальном положении с помощью нескольких поршневых уплотнений для уравновешивания параллельной поверхности поршня.

Рис. 3. Горизонтально установленный аккумулятор может вызвать неравномерный износ баллона и задержать жидкость в гидравлическом клапане.

Баллон-аккумулятор также может быть установлен горизонтально, рис. 3, но неравномерный износ баллона, когда он трется о корпус при плавании в жидкости, может сократить срок службы.Степень повреждения зависит от чистоты жидкости, частоты цикла и степени сжатия (определяемой как максимальное давление в системе / минимальное давление в системе). В крайних случаях жидкость может быть захвачена вдали от гидравлического конца, что снижает производительность или может удлинить баллон, чтобы принудительно закрыть тарелку преждевременно.

Размеры и выходы

Доступные размеры и емкость также влияют на выбор типа аккумулятора. Поршневые аккумуляторы определенной емкости часто поставляются с различными диаметрами и длинами, таблица 1.Кроме того, поршни могут быть изготовлены по индивидуальной длине за небольшую надбавку к цене или без нее. Баллонные гидроаккумуляторы предлагаются только одного размера на каждую емкость, с меньшим объемом доступной емкости.

Таблица 1 — Относительные выходы, аккумулятор на 10 галлонов
Степень сжатия

1/2

Давление в системе, фунт / кв. Дюйм Рекомендуемая предварительная зарядка, фунт / кв. Дюйм Мощность, галлон
максимум 1 минимум 2 мочевой пузырь 3 поршень 4 мочевой пузырь 5 поршень 6
1.5
2,0
3 000
3 000
2 000
1 500
1,600
1,200
1 900
1 400
2,53
3,80
3,00
4,41
3,0
6,0
3 000
3 000
1,000
500
800
900
400
5,06
5,70
6,33

По своей природе более высокая мощность поршневого гидроаккумулятора может сделать его лучшей альтернативой при ограниченном пространстве.В таблице 1 приведены выходные данные для поршневых и баллонных аккумуляторов емкостью 10 галлонов, работающих изотермически в качестве вспомогательных источников энергии в диапазоне минимальных давлений в системе. Различия в давлении предварительной зарядки, столбцы 3 и 4 (определяемые 80% минимального давления в системе для моделей баллонов, на 100 фунтов на кв. Дюйм ниже минимального для поршня) приводят к существенной разнице в выходах, столбцы 5 и 6.

Для предотвращения чрезмерной деформации баллона и высоких температур баллона также обратите внимание в Таблице 1, что баллонные аккумуляторы должны иметь степень сжатия более 3: 1.

Составные части

Рис. 4. Поршневые аккумуляторы, используемые вместе с газовыми баллонами.

Хотя модели баллонов не доступны для размеров более 40 галлонов, поршневые конструкции в настоящее время поставляются на один резервуар объемом до 200 галлонов. Экономика и доступное пространство для установки побудили инженеров рассмотреть возможность установки нескольких компонентов. Два из них подходят для большинства приложений с высокой производительностью.

Установка на Рисунке 4 состоит из нескольких газовых баллонов, обслуживающих один поршневой аккумулятор через газовый коллектор.Размер аккумуляторной части должен быть таким, чтобы поршень не ударял по крышкам во время езды на велосипеде. Одним из недостатков этой конструкции является то, что отказ одного уплотнения может вызвать утечку газа из системы. Поскольку газовые баллоны часто дешевле аккумуляторов, одним из преимуществ такой установки может быть более низкая стоимость.

Рис. 5. Несколько аккумуляторов могут быть объединены в коллектор для обеспечения больших потоков в системе.

Несколько гидроаккумуляторов поршневой или баллонной конструкции могут быть установлены на гидравлическом коллекторе, рис. 5.При использовании поршневых аккумуляторов поршень с наименьшим трением будет двигаться первым и иногда может опускаться на гидравлический колпачок. В медленных или редко используемых системах это несущественно.

Газобаллонные установки

Рис. 6. Небольшой аккумулятор может выполнять свою работу, если он удаленно подключен к дополнительному газовому баллону.

Удаленное хранение газа обеспечивает гибкость в больших и малых системах, рис. 6. Концепция газового баллона обычно описывается этой простой формулой: размер аккумулятора минус необходимый выход жидкости равен размеру газового баллона.Например, приложение, в котором требуется аккумулятор на 30 галлонов, может потребовать от 8 до 10 галлонов выходной жидкости. Таким образом, это приложение может быть удовлетворено аккумулятором на 10 галлонов и газовым баллоном на 20 галлонов.

Аккумулятор, используемый с удаленным хранением газа, обычно имеет порт того же размера на стороне газа, что и на стороне гидравлики, чтобы обеспечить беспрепятственный поток газа в газовый баллон и из него. Газовый баллон имеет эквивалентный порт на одном конце и газозаправочный клапан на другом. Эти двухкомпонентные аккумуляторы могут быть сконфигурированы или изогнуты под любым углом, чтобы соответствовать доступному пространству.

Концепция газового баллона подходит как для баллонных, так и для поршневых аккумуляторов. Обратите внимание, что для баллонных аккумуляторов требуется специальное устройство, называемое перегородкой на стороне газа, чтобы предотвратить выдавливание баллона в трубопровод газового баллона.

Опять же, размер поршневого гидроаккумулятора должен быть таким, чтобы предотвратить его опускание на дно в любом конце цикла. Размеры мочевого пузыря должны быть такими, чтобы не допускать наполнения более чем на 85% или опорожнения более чем на 85%. Скорость потока между переносящим барьером баллона и его газовым баллоном будет ограничиваться горловиной трубки барьерного переноса.Из-за этих недостатков баллонные аккумуляторы / баллонные аккумуляторы следует зарезервировать для специальных применений.

Расход и время отклика

Таблица 2 предлагает максимальные скорости потока для представительных размеров и типов гидроаккумуляторов. Большие стандартные конструкции баллонов ограничены до 220 галлонов в минуту, хотя скорость может быть увеличена до 600 галлонов в минуту с использованием дорогостоящего порта с высокой пропускной способностью. Тарельчатый клапан регулирует расход; чрезмерный поток приводит к преждевременному закрытию тарелки. Несколько аккумуляторов, установленных на общем коллекторе, необходимы для достижения расхода более 600 галлонов в минуту.

Таблица 2 — Максимальный рекомендуемый расход гидроаккумулятора
Поршень
Диаметр цилиндра, дюйм
Емкость камеры галлонов в минуту при 3000 фунт / кв.

1 кварт
1 галлон
2½ галлона
100
400
800
60
150
220


600
7
9
12
больше 2½ галлона 1,200
2,000
3,400
220
220
220
600
600
600

Допустимые скорости потока для поршневых аккумуляторов обычно превышают значения для баллонных конструкций.Поток ограничен скоростью поршня, которая не должна превышать 10 футов / сек, чтобы избежать повреждения уплотнения поршня. В высокоскоростных приложениях высокие температуры контакта уплотнения и быстрая декомпрессия азота, проникшего в материал уплотнения, могут вызвать пузыри, трещины и ямки в резине.

Баллонные гидроаккумуляторы

быстрее реагируют на изменения давления в системе, чем поршневые, по двум причинам:

1. Резиновые баллоны не должны преодолевать статическое трение, которое должно преодолевать поршневое уплотнение, и 2. Массу поршня не нужно ускорять и замедлять.
Однако на практике разница в ответах может быть не такой большой, как принято считать, и, вероятно, несущественной для большинства приложений.

Амортизатор

Рис. 7. Испытательная схема для генерации и измерения ударных волн в системе.

Тесты, проведенные в Университете Висконсина, Мэдисон, показывают, что для контроля шока не обязательно нужен аккумулятор в мочевом пузыре. При номинальном расходе системы 30 галлонов в минуту в испытательном контуре, рис. 7, направленный регулирующий клапан с внутренним управлением, расположенный на расстоянии 118 футов от насоса, закрывается, создавая удар.Когда ударная волна проходит от клапана обратно по гидравлическим линиям, огибает углы и различные ограничения, некоторая часть ее энергии расходуется при ускорении массы жидкости в линиях.

Рисунок 8. На графике показаны результаты ударно-волновых испытаний.

С 1 дюйм. трубка, установка предохранительного клапана на 2750 фунтов на квадратный дюйм и отсутствие аккумулятора в цепи, осциллограмма A , рисунок 8, показывает скачок давления на 385 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана. Добавление поршневого гидроаккумулятора на 1 галлон к клапану снижает переходный процесс до 100 фунтов на кв. Дюйм сверх уставки предохранительного клапана, график B .Замена баллонного гидроаккумулятора на 1 галлон сокращает переходной процесс до 78 фунтов на кв. Дюйм сверх уставки предохранительного клапана, трасса C , всего на 22 фунта на квадратный дюйм лучше, чем защита поршневого типа.

Рис. 9. Результаты второго испытания с использованием трубки меньшего диаметра.

Второй аналогичный тест с 5/8 дюйм. Настройка трубопровода и предохранительного клапана на 2650 фунтов на квадратный дюйм приводит к скачку давления на 2011 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана без аккумулятора, график A , рис. 9. Поршневой аккумулятор демпфирует переходный процесс до 107 фунтов на квадратный дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана, график B , в то время как баллонный гидроаккумулятор гасит переходный процесс до 87 фунтов на кв. Дюйм по сравнению с настройкой предохранительного клапана, кривая C .Разница между типами аккумуляторов в подавлении ударов снова была незначительной.

Сервооборудование

Другое распространенное заблуждение гласит, что для всех приложений сервопривода требуется баллонный аккумулятор. Опыт показывает, что только небольшой процент сервоприводов требует времени отклика 25 мс или меньше, область, где разница в отклике между поршневыми и баллонными гидроаккумуляторами становится существенной. Накопители мочевого пузыря должны использоваться для приложений, требующих ответа менее 25 мс, и любого типа, когда ответ 25 мс или более является адекватным.

Настройка и обслуживание: предварительная зарядка

На недавно отремонтированных баллонных гидроаккумуляторах внутренний диаметр корпуса следует смазать системной жидкостью перед предварительной заправкой. Эта жидкость действует как подушка, смазывает и защищает мочевой пузырь, когда он раскручивается и раскручивается. Когда начинается предварительная зарядка, следует медленно вводить начальные 50 фунтов на квадратный дюйм азота.

Рис. 10. Звездообразование на конце баллона (а) может указывать на потерю эластичности материала баллона из-за охрупчивания холодным газом азота во время предварительной зарядки.Если мочевой пузырь проталкивается под тарелку (b), мочевой пузырь может выдержать С-образный разрез тарелки.

Несоблюдение этих мер предосторожности может привести к немедленному отказу мочевого пузыря. Азот под высоким давлением, быстро расширяющийся и, следовательно, холодный, может направлять длину сложенного пузыря и концентрироваться на дне. Охлажденная хрупкая резина, быстро расширяющаяся, может разорваться в виде звездообразования, рис. 10 (а). Мочевой пузырь также может быть зажат под тарелкой, в результате чего на дне мочевого пузыря получится С-образный разрез, рис. 10 (b).

Сторона жидкости поршневых аккумуляторов должна быть пустой во время предварительной зарядки, чтобы объем на стороне газа был максимальным. Во время предварительной зарядки могут возникнуть небольшие повреждения, если таковые имеются.

Слишком высокое давление предварительной зарядки или снижение минимального давления в системе без соответствующего снижения давления предварительной зарядки может вызвать проблемы в работе или повреждение аккумуляторов. При чрезмерном давлении предварительной зарядки поршневой аккумулятор будет циклически переключаться между ступенями (e) и (b), рисунок 2, и поршень будет находиться слишком близко к гидравлической торцевой крышке.Поршень может упасть при минимальном давлении в системе, что приведет к снижению производительности и, в конечном итоге, к повреждению поршня и его уплотнения. Часто слышно удары поршня; звук служит предупреждением о надвигающихся проблемах.

Слишком высокий предварительный заряд в баллонном аккумуляторе может привести к попаданию баллона в тарельчатый узел при переключении между стадиями (e) и (b), рис. 2. Это может вызвать усталостный отказ пружины и тарельчатого клапана в сборе или защемление и отрежьте мочевой пузырь, если пакет застрял под тарелкой, когда он был принудительно закрыт.Слишком высокое давление предварительной зарядки является наиболее частой причиной отказа мочевого пузыря.

Слишком низкое давление предварительной зарядки или повышение давления в системе без компенсирующего увеличения давления предварительной зарядки также может вызвать проблемы в работе с возможным повреждением аккумулятора. Без предварительной зарядки в поршневом гидроаккумуляторе поршень, скорее всего, попадет в крышку газового конца и, вероятно, останется там. Единичный контакт вряд ли приведет к повреждению.

Для баллонных аккумуляторов слишком низкая предварительная зарядка или ее отсутствие может иметь серьезные последствия.Баллон может быть раздавлен до верхней части оболочки, затем может выдавиться в газовый клапан и быть проколот. Одного такого цикла достаточно, чтобы разрушить мочевой пузырь. Таким образом, поршневые гидроаккумуляторы более терпимы к неправильной подзарядке.

Загрузить статью в формате .PDF

ГЛАВА 16: Аккумуляторы | Гидравлика и пневматика

Гидропневматические аккумуляторы

Гидроаккумуляторы

Накопители

позволяют хранить полезные объемы практически несжимаемой гидравлической жидкости под давлением.Символы и упрощенные разрезы на Рисунке 16-1 показывают несколько типов аккумуляторов, используемых в промышленных приложениях. Они не являются полными представлениями, но они иллюстрируют общие принципы работы.

Контейнер емкостью 5 галлонов, полностью заполненный гидравлическим маслом при давлении 2000 фунтов на квадратный дюйм, будет сливать всего несколько кубических дюймов жидкости, прежде чем давление упадет до 0 фунтов на квадратный дюйм. Если бы тот же самый контейнер был заполнен наполовину маслом, а наполовину азотом, он мог бы выпустить более 1 1/2 галлона жидкости, в то время как давление упало бы только на 1000 фунтов на квадратный дюйм.В этом большое преимущество гидропневматических аккумуляторов.

Типы аккумуляторов

Без сепаратора : Некоторые оригинальные гидроаккумуляторы представляли собой емкости высокого давления со смотровым стеклом, показывающим уровень жидкости. Они были заполнены примерно наполовину маслом и наполовину азотом — без разделительного барьера между ними. Перед остановкой насоса запорный клапан на выпускном отверстии аккумулятора был закрыт, чтобы предотвратить утечку жидкости и газа. Этот тип аккумуляторов сегодня не используется в новых схемах, но многие из них все еще находятся в эксплуатации.

Баллон с газовым наполнением : Многие аккумуляторы теперь используют резиновый баллон для разделения газа и жидкости. Тарельчатый клапан в выпускном отверстии предотвращает выдавливание баллона при выключенном насосе. Первоначальный дизайн был в стиле ремонта днища, показанном слева на Рисунке 16-1. Он по-прежнему предлагается большинством производителей. Теперь доступен вид ремонта сверху, который делает замену мочевого пузыря простой и быстрой.

Поршень с газовым наддувом : Поршневой аккумулятор с газовым наддувом имеет свободно плавающий поршень с уплотнениями для разделения жидкости и газа.Он работает и работает аналогично баллонному типу, но имеет некоторые преимущества в определенных областях применения. Поршневой аккумулятор с газовым зарядом может стоить вдвое дороже, чем баллонный аккумулятор такого же размера.

Подпружиненный поршень : подпружиненный поршневой аккумулятор идентичен газонагнетательному агрегату, за исключением того, что пружина прижимает поршень к жидкости. Его главное преимущество — отсутствие утечки газа. Основным недостатком является то, что такая конструкция не подходит для высокого давления и большого объема.

Вес с нагрузкой : Все газовые аккумуляторы теряют давление из-за выхода жидкости. Это связано с тем, что газообразный азот был сжат поступающей из насоса жидкостью, и газ должен расширяться, чтобы вытолкнуть жидкость наружу. Нагруженный вес гидроаккумулятор, показанный на Рисунке 16-1, не теряет давление, пока гидроцилиндр не опустится до дна. Таким образом, 100% жидкости используется при полном давлении в системе. Основным недостатком весовых аккумуляторов является их физический размер. Они занимают много места и очень тяжелые, если требуется большой объем.Они хорошо работают в центральных гидравлических системах, потому что обычно для них есть место в зоне силового агрегата. Однако центральные гидравлические системы перестают быть популярными, поэтому лишь на некоторых предприятиях используются весовые аккумуляторы. (Прокатные станы — это одно из приложений, где место для размещения больших предметов не является проблемой.) Обратите внимание, что часто требуется долгое время, чтобы заполнить этих монстров.

Мембранные аккумуляторы : Существуют также мембранные аккумуляторы с упругими или металлическими диафрагмами.Они используются там, где хранимый объем небольшой.

Рис. 16-1. Поперечные сечения и обозначения гидроаккумуляторов

Почему используются аккумуляторы?

Для увеличения потока насоса: Чаще всего аккумуляторы используются для увеличения потока насоса.Некоторым контурам требуется большой объемный поток на короткое время, а затем в течение длительного периода используется мало жидкости или вообще не используется. Вообще говоря, когда половина или более машинного цикла не использует поток насоса, приложение является вероятным кандидатом для схемы аккумулятора.

Схема на рисунке 16-2 использует несколько аккумуляторов для пополнения потока насоса, потому что время выдержки составляет 45 секунд из 57,5-секундного времени цикла. Насос фиксированного объема на 22 галлона в минуту в этом контуре работает под давлением в течение большей части цикла, чтобы заполнить цилиндр и аккумуляторы.Без аккумуляторов для этой схемы потребовался бы насос на 100 галлонов в минуту, приводимый в движение двигателем мощностью 125 л.с. Первоначальная стоимость меньшего насоса и двигателя плюс аккумуляторы очень близка к стоимости более крупного насоса и двигателя. Однако экономия энергии в течение всего срока службы машины делает изображенную схему намного более экономичной.

Рис. 16-2. Контур аккумулятора, который дополняет поток насоса

Один недостаток использования аккумуляторов для дополнения потока насоса состоит в том, что контур должен работать при давлении выше, чем необходимо для выполнения работы.В схеме на Рисунке 16-2 для выполнения работы необходимо давление не менее 2000 фунтов на квадратный дюйм. Это означает, что гидроаккумуляторы должны быть заполнены до более высокого давления, чтобы они могли подавать дополнительную жидкость без падения давления ниже минимального. В этом контуре используется максимальное давление 3000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы накапливать достаточно жидкости для цикла цилиндра в отведенное время и при этом сохранять достаточную силу для выполнения работы. Регулирование потока в контуре необходимо, чтобы цилиндр не вращался слишком быстро. Аккумулятор нагнетает жидкость с любой скоростью, с которой трубопровод может справиться, при любом перепаде давления при открытии пути потока.

В схеме на Рисунке 16-2 используется насос фиксированного объема и клапан разгрузки и сброса гидроаккумулятора. Клапан направляет поток насоса к гидроаккумуляторам, когда давление падает примерно на 15% ниже максимального установленного давления. При установленном давлении открывается разгрузочный клапан, и весь поток насоса переходит в резервуар при падении давления от 25 до 50 фунтов на квадратный дюйм. Когда насос работает в байпасном режиме, обратный клапан предотвращает разгрузку гидроаккумуляторов в резервуар. Разгрузочный клапан (который представляет собой обратный клапан с высоким коэффициентом заполнения) удерживается закрытым давлением холостого хода насоса до тех пор, пока насос не отключится.

Для поддержания давления: Еще одно распространенное применение гидроаккумуляторов — поддержание давления в контуре, пока насос не нагружен. Это особенно полезно при использовании насосов фиксированного объема в длительных циклах выдержки. Схема пресса для ламинирования на Рисунке 16-3 зажимает материал и удерживает его с усилием от одной до пяти минут. Если бы насос протекал через предохранительный клапан под высоким давлением в течение этого времени, выделялось бы много тепла, тратя энергию. С насосом с компенсацией давления потери энергии будут меньше, но система все равно может перегреться за короткое время.

Рис. 16-3. Использование гидроаккумулятора для поддержания давления и / или компенсации утечки

Добавление гидроаккумулятора, регулятора расхода и реле давления к контуру насоса фиксированного объема позволяет насосу разгружаться, когда давление равно или превышает минимальную установку реле давления. Если утечка в клапане или уплотнениях цилиндра позволяет давлению упасть примерно на 5%, реле давления переключает гидрораспределитель, чтобы создать давление на торец крышки цилиндра и восстановить давление до максимума. Единственный раз, когда насос нагружается, — это когда требуется жидкость.Эта схема будет непрерывно ламинировать детали и не требует теплообменника. Регулятор расхода должен быть установлен на пониженную скорость, чтобы гидроаккумулятор не опорожнялся слишком быстро, когда гидрораспределитель перемещается для втягивания плиты. Поток для компенсации утечки незначительный и не требует высокой скорости.

Разгрузочный клапан гидроаккумулятора, показанный на Рисунке 16-3, представляет собой запирающий обратный клапан с высоким коэффициентом сжатия, который удерживается закрытым за счет низкого давления, когда насос разгружен. Он открывается для разряда любой накопленной энергии при выключении насоса.

Для поглощения ударов: быстро движущиеся гидравлические контуры могут создавать скачки давления, вызывающие сотрясение при резком прекращении потока. В таких подверженных ударам контурах можно установить гидроаккумуляторы, чтобы снизить разрушающее давление и скачки расхода до приемлемого уровня или полностью их устранить. (Аккумуляторы могут справиться с другими проблемами скачков давления с помощью некоторых дополнительных клапанов для особых случаев.)

На рисунке 16-4 показан аккумулятор, установленный для устранения скачков давления, вызванных внезапной блокировкой потока.Заправка азотом в этой установке должна быть на 5-10% выше рабочего давления. Это предотвращает попадание гидроаккумулятора в контур, кроме случаев скачков давления. Здесь лучше всего работает баллонный аккумулятор, поскольку он быстро реагирует на изменения давления. (Соблюдайте осторожность при применении аккумуляторов в ситуациях, связанных с ударами. Можно фактически усилить удар, а не уменьшить или устранить его.)

Рис. 16-4. Использование гидроаккумулятора для устранения ударов, вызванных внезапной остановкой потока

В качестве аварийного источника питания: Некоторым машинам с гидравлическим приводом всегда может потребоваться остановка в открытом положении, чтобы не повредить продукт или оборудование.Когда из-за сбоя питания гидравлический насос отключается и машина оказывается в каком-то положении, отличном от открытого, должен быть какой-то способ открыть ее. Резервный насос с приводом от двигателя может восполнить счет и в некоторых случаях может быть лучшим средством. Другой вариант — использовать аккумуляторы, которые заряжаются перед первым циклом и хранятся в таком состоянии до выключения машины. Накопленная энергия готова для перевода машины в открытое положение в случае сбоя питания.

Схема на Рисунке 16-5 управляет шиберной заслонкой бункера для отходов, которая открывается гидравлически, чтобы заполнить транспортную тележку.Схема расположена в удаленном месте, подверженном сбоям в электроснабжении, поэтому она предназначена для автоматического закрытия ворот в случае отключения электроэнергии.

Рис. 16-5. Использование аккумулятора в качестве аварийного источника питания

На принципиальной схеме показан цилиндр в состоянии покоя с работающим насосом. Когда агрегат запускается, соленоиды C и C2 на нормально открытых 2-ходовых распределителях находятся под напряжением. Они остаются под напряжением, пока включен насос. Первый поток насоса проходит через обратный клапан и заполняет аккумулятор достаточным количеством жидкости, чтобы выдвинуть цилиндр из любого открытого положения.При наличии электроэнергии ворота можно открывать и закрывать, чтобы сбросить отходы в ожидающий грузовик. Если грузовик заполняется и происходит сбой питания, насос останавливается и все соленоиды обесточиваются. В этот момент аккумулятор подсоединяется к концу крышки цилиндра, и жидкость в конце штока цилиндра имеет свободный путь к резервуару.

Обратите внимание на ручной слив, подключенный к линии между обратным клапаном и аккумулятором. Этот слив необходимо открыть перед работой с контуром. Табличка на машине предупреждает обслуживающий персонал о потенциальной опасности, если аккумулятор не слит.Аварийные источники питания — единственная аккумуляторная цепь, которая в большинстве случаев не может быть разряжена автоматически.

Меры предосторожности для аккумулятора

  • Всегда используйте какой-либо способ слить воду из аккумулятора при выключении. (В конце этого раздела показано несколько способов автоматического слива аккумулятора. Кроме того, всегда есть старый резервный, ручной слив.) Никогда не работайте с контуром с аккумулятором, пока не убедитесь, что он сброшен.
  • Убедитесь, что поток в гидроаккумуляторе ограничен разумной скоростью во время работы и выключите, чтобы избежать повреждения машины или трубопроводов.Аккумуляторы будут выпускать жидкость с любой скоростью, которую позволяет выходящий путь потока. Такой высокий поток длится недолго, но ущерб, который он наносит, наносится быстро.
  • Всегда изолируйте насос от гидроаккумулятора с помощью обратного клапана, чтобы жидкость не могла протекать обратно в насос. Без обратного клапана обратный поток из гидроаккумулятора может двигать насос в обратном направлении, а в некоторых случаях приводить к превышению скорости и разрушению.
  • Проверяйте давление предварительной зарядки гидроаккумулятора при установке и не реже одного раза в день в течение первой недели работы.Если в течение этого времени заметной потери давления не наблюдается, сделайте следующую проверку через неделю. Если все в порядке, то после этого делайте плановую проверку каждые три-шесть месяцев. Когда предварительная зарядка аккумулятора падает ниже номинального давления, объем доступной жидкости уменьшается, и, наконец, цикл замедляется.

Один из способов проверить предварительную зарядку гидроаккумулятора — выключить насос, дать возможность гидроаккумулятору полностью слить масло обратно в бак, а затем подсоединить элементы комплекта для зарядки, рисунок 16-6.Сначала снимите колпачок газового клапана и установите на газовый клапан манометр, шланг и тройниковую рукоятку. Затем поверните тройник внутрь, чтобы открыть клапан и снять показания манометрического давления. Однако каждый раз, когда выполняется эта операция, существует вероятность того, что клапан не переустановится, и газ начнет течь.

Рис. 16-6. Зарядка аккумулятора или проверка его давления предварительной зарядки с помощью комплекта для зарядки

Чтобы избежать потенциальной утечки газа, на рис. 16-7 показаны два неинвазивных метода проверки предварительной зарядки.Оба варианта выполняются быстро, просто и могут быть выполнены практически в любое время без длительного перерыва в производстве. Любой из этих способов дает быструю и достаточно тщательную проверку без вторжения в водопровод. Они не на 100% точны, но будут находиться в пределах ± 5% от показаний манометра — и их делает почти любой. Метод слева является наименее точным, особенно при использовании манометра, заполненного глицерином.

Только запуск насоса Метод слева показывает скачок давления после запуска насоса, а затем устойчивый подъем до установленного давления.Этот первый скачок представляет собой давление предварительной зарядки, а устойчивый подъем происходит во время сжатия газа в баллоне или за поршнем. Время между первым скачком давления и достижением давления в системе зависит от объема гидроаккумулятора и производительности насоса.

Рис. 16-7. Две неинвазивные процедуры для проверки давления предварительной зарядки гидроаккумулятора

Отключение насоса при полном давлении Метод является самым простым и наиболее точным, особенно если клапан сброса гидроаккумулятора управляется вручную.Жидкость можно спускать медленно с помощью ручного слива, поэтому манометр медленно достигает давления перед заправкой.

При использовании этого метода система должна находиться под давлением, а аккумулятор заряжен как минимум выше давления предварительной зарядки. При отключении системы открывается автоматический или ручной слив, и давление начинает падать. Поскольку манометр показывает давление масла, и единственная причина, по которой оно существует, заключается в том, что над ним находится захваченный газ, давление упадет до определенной точки, а затем внезапно упадет до нуля. Считайте давление, когда манометр внезапно упадет до нуля, чтобы определить предварительную заправку газом.

Этот метод является наиболее точным, но он не точен, как показания манометра, поэтому используйте его для беглой проверки так часто, как это необходимо, чтобы увидеть, удерживается ли газовый заряд.

Давление предварительной зарядки гидроаккумулятора

Обычно газовые аккумуляторы предварительно заряжаются примерно до 85% минимального рабочего давления системы. Это гарантирует, что баллон или поршень не будут выпускать всю жидкость во время каждого цикла. Если вся жидкость откачивается с высокой скоростью, баллоны могут попасть в тарельчатые клапаны, а поршни могут деформироваться при ударе металла по металлу.

В некоторых приложениях это значение 85% может быть низким из-за низкого минимального давления в системе. В таком случае используйте гидроаккумулятор поршневого типа, потому что поршень может перемещаться вверх по каналу почти на любое расстояние без повреждений. Баллонный аккумулятор не следует использовать, если давление предварительной зарядки меньше половины максимального давления. Это позволяет избежать настолько сильного сжатия мочевого пузыря, что при трении самого себя в нем образуются дыры.

Применение аккумуляторов

Многие приложения могут использовать аккумулятор любого типа с одинаково удовлетворительными результатами.Однако бывают случаи, когда один конкретный стиль более отзывчив или предлагает более длительный срок службы. Как упоминалось в предыдущем разделе, величина давления предварительной зарядки является одной из причин выбора баллонного или поршневого гидроаккумулятора.

Аккумуляторы с тяжелой нагрузкой медленно реагируют на повышение давления, поэтому они не работают как амортизаторы. Аккумуляторы с тяжелой нагрузкой уменьшают, но не останавливают скачки давления. Поршневые гидроаккумуляторы не так быстры, как баллонные, при быстром повышении давления.Поэтому в таких ситуациях лучшим выбором будет баллонный аккумулятор.

Некоторые контуры гидроаккумуляторов устанавливаются для гашения скачков высокого давления на выходе поршневых насосов. Поршневой аккумулятор в этом приложении не может реагировать достаточно быстро, чтобы выполнить свою работу. Кроме того, короткий ход поршня и уплотнений может вызвать чрезмерный износ отверстия и уплотнений. В схеме этого типа лучше всего работает баллонный аккумулятор.

Калибровочные аккумуляторы

Большинство поставщиков аккумуляторов предлагают в своей литературе информацию о размерах аккумуляторов для любой из вышеперечисленных схем.Многие предлагают компьютерные программы, требующие только ввода системных требований. Затем программа рассчитывает размер аккумулятора и выводит номер детали. Одна компания предлагает формулу и программное обеспечение для использования в Интернете.

Клапаны сброса гидроаккумулятора

Во всех вышеупомянутых приложениях с гидроаккумулятором (кроме случая аварийного электроснабжения) жидкость из гидроаккумулятора сливалась автоматически при остановке. Это очень важно, потому что аккумуляторы накапливают энергию, которая может представлять угрозу безопасности и может вызвать повреждение машины.Вот примеры различных типов разгрузочных клапанов и схем гидроаккумулятора.

На рисунке 16-8 показана одна часто используемая схема. Нормально открытый двухходовой регулирующий клапан с электромагнитным управлением входит в линию насоса между стопорным обратным клапаном и аккумулятором. Электромагнитный клапан подключен так, что он находится под напряжением при запуске насоса и обесточивается при остановке насоса. Отверстие перед 2-ходовым клапаном контролирует поток, когда гидроаккумулятор разряжается, чтобы предотвратить повреждение клапана.Такая конструкция одинаково хорошо работает с насосами с фиксированным рабочим объемом или с насосами с компенсацией давления.

Рис. 16-8. Цепь, в которой используется электромагнитный клапан для разгрузки аккумулятора

Предупреждение: некоторые электромагнитные клапаны, даже если они предназначены для непрерывной работы, сильно нагреваются при длительном включении питания. Такой перегрев может вызвать образование отложений лака и заблокировать внутренние части клапана в закрытом состоянии после отключения насоса. Это означает, что захваченная энергия не разряжается, и аккумулятор может причинить вред любому, кто работает в цепи.

Схема сброса на Рисунке 16-9 предназначена только для насосов с компенсацией давления. Комплектный набор клапанов изолирует гидроаккумулятор во время работы насоса и автоматически опорожняет его при остановке. Пакет состоит из обратного клапана изоляции, обратного клапана пилот-к-конца, и управление потоком отверстия.

Рис. 16-9. Контур с гидравлическим управлением, который изолирует и опорожняет аккумулятор, питаемый насосом с компенсацией давления.

При запуске насоса поток направляется в контур и аккумулятор.Давление на выходе насоса смещает запорный клапан пилот-к-близко, блокируя поток в резервуар. Когда аккумулятор полон, насос компенсирует отсутствие потока, и контур ожидает нового цикла. Когда давление падает, насос возвращается в рабочий режим и компенсирует поток, идущий в контур. При отключении насоса давление в пилотном клапане на закрывающем пилотном обратном клапане падает, и клапан переключается на открытие. Теперь накопленная в аккумуляторе энергия передается в резервуар через отверстие. Этот контур очень надежен, поскольку закрытие и / или открытие клапанов зависит от давления в системе или насоса.

Насос фиксированного объема должен быть подключен к резервуару при очень низком давлении, когда его поток не работает. Общая схема разгрузки насоса фиксированного объема и разгрузки аккумулятора показана на Рисунке 16-10. Разгрузочный предохранительный клапан с внутренним управлением и встроенным обратным клапаном направляет весь поток насоса в контур и гидроаккумулятор до тех пор, пока система не достигнет установленного давления. Когда управляющий шар начинает разгружаться, давление в системе давит на разгрузочный поршень и выталкивает его из седла.Это снимает все давление с верхней части тарелки предохранительного клапана. Насос разгружается в резервуар под давлением от 25 до 100 фунтов на квадратный дюйм, пока давление в системе не упадет примерно на 15%. После этого падения сила пружины толкает разгрузочный поршень назад, и поток насоса снова возвращается в контур.

Рис. 16-10. Контур с гидравлическим управлением, который изолирует, разгружает и опорожняет аккумулятор, питаемый насосом постоянной производительности.

Разгрузочный клапан гидроаккумулятора блокирует попадание жидкости в резервуар во время работы насоса и открывается для сброса накопленной энергии при его отключении.Разгрузочный клапан гидроаккумулятора представляет собой запорный клапан с высоким коэффициентом (до 200: 1), который закрывается из-за ненагруженного или рабочего давления насоса. При соотношении площадей 200: 1 между тарельчатым клапаном и пилотным поршнем давление 25 фунтов на кв. Дюйм в порту управления остановится до 5000 фунтов на квадратный дюйм при отключении тарельчатого клапана. Это удерживает жидкость в контуре гидроаккумулятора до тех пор, пока насос не будет остановлен. Затем вся хранящаяся под давлением жидкость быстро и безопасно стекает в резервуар. (Один поставщик предлагает разгрузочный предохранительный клапан и разгрузочный клапан гидроаккумулятора в одном корпусе.Эта комбинация упрощает прокладку труб, обеспечивая тот же эффект.)

Другое применение аккумуляторов

Аккумуляторы также используются в системах, где тепловое расширение может вызвать чрезмерное давление. Цилиндры с заблокированными портами в зоне с высокой температурой окружающей среды могут перейти под высокое давление, если нет места для расширяющейся жидкости.

Еще одно применение аккумуляторов — это барьер между двумя разными жидкостями. Насос, в котором используется гидравлическая жидкость, поддерживает давление в контуре, в котором используется вода или другая несовместимая среда.

Один поставщик предлагает аккумуляторы низкого давления в качестве дыхательных устройств для герметичных резервуаров. Это предотвращает попадание переносимых по воздуху загрязняющих веществ в гидравлическое масло при повышении и понижении уровня жидкости.

Дополнительные схемы и другую информацию об аккумуляторах см. В готовящейся к выпуску электронной книге автора Fluid Power Circuits Explained.

Аккумуляторы: гидроаккумуляторы | Плюсы авиации

Гидравлический накопитель энергии

Крис Гросеник

(нет
справа) Аккумуляторы обеспечивают резервное питание
для тормозов, шасси, аварийных приложений,
и запуска ВСУ.Средний пневматический заряд
в аккумуляторе составляет от 1000 до 2000 фунтов на квадратный дюйм.

Хотя аккумуляторы тесно связаны с гидравлическими системами, они находят применение и в других системах самолетов. Они бывают разных размеров и, в зависимости от применения системы, либо заряжаются газом, либо используют механическую силу для хранения энергии в виде жидкости под давлением. Пневматические аккумуляторы под давлением используются в основном в гидравлических системах, а механические аккумуляторы используются в различных приложениях, таких как топливо для запуска ВСУ и консистентная смазка для систем смазки стабилизатора поперечной устойчивости.Конструкция гидроаккумуляторов варьируется и развивалась с годами, при этом наиболее преобладающей является цилиндрическая форма.

Принципы работы
Аккумуляторы представляют собой простые устройства, состоящие из поршня, цилиндрической формы.
рукав и две заглушки. Поршень может свободно перемещаться по всей длине гильзы цилиндра, подобно бесштоковому поршню в гидравлическом приводе. Давление из гидравлической системы самолета поступает на сторону жидкости и толкает поршень к пневматической стороне цилиндра.Когда поршень отталкивается от конца жидкости, он сжимает захваченный газ на пневматической стороне. Когда давления выравниваются, поршень перестает двигаться, и аккумулятор теперь накапливает заданное количество жидкости под давлением. Обратный клапан от источника давления и переключающие / запорные клапаны удерживают жидкость под давлением до тех пор, пока она не понадобится для выполнения работы. Основные физические принципы, которые здесь работают, — это теоретическая несжимаемость одной жидкости (гидравлическое масло) и высокая сжимаемость другой жидкости (азота или воздуха).

Конструкция гидроаккумулятора
Большинство гидроаккумуляторов имеют цилиндрическую форму с пневматической и жидкостной сторонами, разделенными внутренним свободно плавающим поршнем. В зависимости от доступного пространства внутри самолета пневматическая сторона может использовать трубопровод для определения местоположения манометра и сервисного клапана. Старые модели аккумуляторов были сферическими с диафрагмами баллонного типа для отделения пневматики от гидравлики. В некоторых гидроаккумуляторах вместо пневматического давления используется пружина, обеспечивающая движение поршня.Этот тип используется в основном в системах с низким давлением, таких как топливные системы APU, механизмы распределения консистентной смазки и гидравлика на стороне всасывания насоса.

Другой тип гидроаккумулятора — самовмещающийся. Этот гидроаккумулятор имеет три камеры с двумя головками поршней, соединенными между собой общим штоком. Этот тип гидроаккумулятора используется в гидравлических системах, где объем резервуара невелик или важна скорость работы. Самолеты-истребители и вертолеты имеют такую ​​конфигурацию из-за ограниченного пространства и небольших объемов гидравлической системы.Новейшая технология аккумуляторов — это гелиевые сильфоны, которые используются в истребителях продвинутого поколения. Этот аккумулятор не требует технического обслуживания и требует замены в случае утечки пневматического заряда или выхода его из строя по иным причинам. Емкость гидроаккумулятора варьируется от 500 кубических дюймов (C-5, самовмещающийся) до 50 кубических дюймов (многие применения в самолетах), и конструкция гидравлической системы определяет, какая емкость требуется.

Приложения
Аккумуляторы обеспечивают резервное питание для тормозов, шасси, аварийного
приложения и запуск APU.Они также используются в качестве системных демпферов, поглощающих скачки давления в гидравлических системах с поршневыми насосами большого объема. В демпфирующей роли, аккумулятор вертикально в давление трубки ниже по потоку от насоса (ов), а емкость для этой функции обычно составляет 100 кубических дюймов. Аккумуляторы объемом от 10 до 25 кубических дюймов используются в качестве местных демпферов, и в зависимости от системных требований подсистемы, такие как органы управления полетом или шасси, могут нуждаться в защите от скачков давления или характеристик потока, обусловленных конструкцией водопровода.У больших самолетов есть как минимум один тормозной аккумулятор, а у некоторых — до четырех.

Аккумуляторы тормозов используются для буксировки с земли, и поэтому они широко используются. При потере гидравлической системы в полете, тормозной аккумулятор может стать разницей между тем, чтобы остаться на асфальте и превратиться в 100-тонную грязевую тележку. Еще одним компонентом многих тормозных систем является компенсатор возвратной системы. Это устройство представляет собой пружинный аккумулятор, который компенсирует изменения объема в системе возврата тормоза, когда включен стояночный тормоз, или когда конструкция системы требует места для расширения в возвратной трубке.Изменения температуры в этой застрявшей жидкости могут вызвать повышенное давление (нагрев) или потерю тормозов (холод). Большинство коммерческих самолетов используют электрическую энергию для запуска APU, но военные используют гидравлический аккумулятор для запуска на многих планерах. С гидравлическим запуском философия конструкции такова, что, когда войска находятся в глуши, они могут вручную накачать аккумулятор и покинуть город, не имея дело с потенциально разряженными батареями.

Обслуживание и устранение неисправностей аккумулятора
Следует помнить о двух общих правилах обслуживания.Во-первых, перед обслуживанием необходимо очистить аккумулятор от заряда жидкости. Во-вторых, следуйте инструкциям по обслуживанию, предоставленным производителем самолета, чтобы убедиться, что аккумулятор будет иметь правильную емкость или характеристики демпфирования.

Таблицы обслуживания обычно прикрепляются к самолету рядом с сервисным клапаном, и в качестве газа выбирается азот. В гидроаккумуляторах возникают утечки пневматики в трубках, манометрах и сервисном клапане. Когда это происходит, поршень перемещается к пневматическому порту до тех пор, пока на пневматической стороне не остается места для правильного заряда.Эта проблема проявляется, когда требуется постоянное обслуживание или количество циклов компонентов меньше ожидаемого. Еще один признак утечки — быстрое падение давления в пневматике после обслуживания. Один из способов устранения этой проблемы — присоединить источник пневматического давления к сервисному клапану и подать давление от 2000 до 3000 фунтов на квадратный дюйм. Используйте жидкость для обнаружения утечек (мыльную воду), чтобы найти утечку в пневматике; много раз сервисный клапан протекает из-за того, что поворотная гайка была перетянута за предел от 50 до 70 дюймов на фунт, и седло клапана повреждено.Сбросьте давление и устраните утечку, а затем повторно подайте пневматическое давление от 2000 до 3000 фунтов на квадратный дюйм. Переключайте компоненты до тех пор, пока они не перестанут работать, а затем обслуживайте пневматическую сторону до нужного давления. Этот процесс заставляет избыточное
жидкость из гидроаккумулятора, чтобы его было достаточно для получения правильного пневматического заряда.

Еще одна проблема с гидроаккумуляторами — внутренняя утечка. Это труднее обнаружить в самолетах с вентилируемыми резервуарами или резервуарами под давлением, но это совершенно очевидно в самолетах, оборудованных резервуарами поршневого типа.Когда система находится под давлением, жидкость просачивается через уплотнения поршня и заполняет пневматическую полость, а когда система сбрасывается, газ утекает в другую сторону в гидравлическую систему. Если есть подозрение на утечку такого типа, откройте сервисный клапан и, если вытечет большое количество жидкости, необходимо заменить поршневые уплотнения. Допускается утечка небольшого количества жидкости при открытии сервисного клапана, поскольку поршни имеют канавки и отверстия для удержания небольшого количества гидравлической жидкости для смазки уплотнений и стенок цилиндра.

Иногда поршень застревает в стенке цилиндра, и никакое давление не может его высвободить. Обычно это легко обнаружить, потому что пневматическое давление не изменится, и компоненты не будут работать без давления в системе. Также проверьте монтажные зажимы, их обычно необходимо затянуть до определенных значений, и если они будут слишком тугими, это может привести к деформации цилиндра, достаточной для заедания поршня. Аккумуляторы, используемые в режиме демпфирования, труднее устранять из-за заедания поршня, потому что здесь нет очевидной проблемы.В зависимости от самолета удаление и стендовая проверка могут быть единственным способом найти застрявший поршень в этом типе применения. При замене аккумуляторов необходимо удалить воздух из аккумуляторов, особенно это касается самовмещающихся аккумуляторов. Из-за обратную камеру и добавленного объем жидкости, любой воздух, находящийся в камере под давлением или возврата влияет на пневматический заряд, позволяя более пневматический объем, чем требуется. Захваченный воздух в пространствах для жидкости сжимает больше, чем жидкость, и заставляет поршень приближаться к концу жидкости.Самолеты, использующие этот тип аккумулятора, имеют уникальную гидравлическую прокачку.
процедуры по устранению этой проблемы.

На некоторых самолетах правильное обслуживание резервуара зависит от заряда жидкости в гидроаккумуляторе. Ознакомьтесь с инструкциями по обслуживанию резервуара, чтобы узнать, нужно ли опорожнять аккумулятор перед добавлением жидкости, иначе может произойти выброс жидкости за борт. Всегда обращайтесь к руководству по техническому обслуживанию самолета перед выполнением любой из этих процедур, чтобы убедиться, что они могут быть выполнены безопасно. Многие руководства по обслуживанию не содержат подробных процедур поиска и устранения неисправностей аккумулятора, поэтому знание системы и компонентов очень полезно в таких ситуациях.

Вопросы безопасности
Аккумуляторы хранят большие объемы сжатого газа и жидкости и
опасны для неподготовленных и неосведомленных. Средний пневматический заряд в аккумуляторе составляет от 1000 до 2000 фунтов на квадратный дюйм. Этого давления более чем достаточно, чтобы проколоть кожу и вызвать серьезные проблемы со здоровьем — даже смерть. Еще одна опасность — полностью заряженный аккумулятор. При сохранении давления жидкости 3000 фунтов на квадратный дюйм или более небольшая утечка может разрезать одежду и кожу, как бритва.Никогда не проверяйте наличие утечек в гидравлической или пневматической системе голыми руками. При обнаружении утечек полагайтесь на зрение и слух. Как правило, большие утечки пневматики сразу обнаруживаются при использовании мыльной воды, а утечки гидравлической системы под давлением создают туман, похожий на дым. Всегда надевайте защитные очки при обслуживании любого пневматического компонента. Иногда манометры, трубопроводы и компоненты выходят из строя при повторном повышении давления, и неожиданный выброс воздуха из обслуживающего оборудования может повредить вам глаза.

Учитывайте энергию, хранящуюся в этих устройствах, и опасности, которые они создают, и всегда обращайтесь к руководству по техническому обслуживанию самолета, чтобы узнать о конкретных методах работы и мерах предосторожности при работе с пневматическими и гидравлическими системами.


Дополнительные ресурсы

http://fluidsciences.perkinelmer.com/index.asp
Army TM 55-1520-240-23-2, CH-47D Руководство по техническому обслуживанию
Boeing 757 Руководство по техническому обслуживанию
F-15 Гидравлическое Systems, The Boeing Company и Крис Гросеник,

Что такое гидроаккумуляторы? Как они работают?

Введение:

«Энергию нельзя ни создать, ни уничтожить, но ее можно преобразовать из одного в другое.Эта энергия также может храниться в устройстве или оборудовании, так что их можно использовать в другой форме. Например, мы знаем о функции маховика в роторной машине. Он получает энергию от первичного двигателя, сохраняет полученную энергию и, при необходимости, возвращает энергию в ту же систему. Другой пример накопления и преобразования энергии, который является самой последней разработкой в ​​автомобильной промышленности, — это K.E.R.S , или система рекуперации кинетической энергии. Система использует кинетическую энергию, когда автомобиль снижает скорость, и возвращает ее самому автомобилю для ускорения.Таким образом, энергия сохраняется в какой-то форме и возвращается в систему в другой форме. Я пытаюсь здесь подчеркнуть, что «энергия накапливается». Вы когда-нибудь задумывались, как хранится энергия? Прочтите здесь, чтобы узнать об одном из наиболее широко используемых устройств накопления энергии — гидроаккумуляторе.

Что такое гидроаккумулятор?

Это простое гидравлическое устройство, которое накапливает энергию в виде давления жидкости. Это сохраненное давление может внезапно или периодически сбрасываться в соответствии с требованиями.В случае гидравлического подъемника или гидравлического крана требуется большое количество энергии, когда подъемник или кран движется вверх. Эта энергия поступает от гидроаккумулятора. Но когда лифт движется в нисходящем направлении, это не требует огромного количества энергии. В это время масло или гидравлическая жидкость, перекачиваемые из насоса, хранятся в гидроаккумуляторе для использования в будущем.

Работа гидроаккумулятора:

Аккумулятор обычно имеет цилиндрическую камеру, в которой находится поршень.Этот поршень либо подпружинен, либо на нем удерживается определенный расчетный вес, либо даже находится под давлением пневматики. Гидравлический насос перекачивает жидкость в аккумулятор, который представляет собой не что иное, как герметичный контейнер. Объем контейнера фиксированный и не может быть изменен. Но количество гидравлической жидкости, перекачиваемой внутри контейнера, постоянно увеличивается. Таким образом, давление гидравлической жидкости внутри контейнера начинает увеличиваться.

На рисунке слева показан гидроаккумулятор, который состоит из неподвижного вертикального цилиндра, содержащего ползун.На гидроцилиндр возлагается тяжелый груз. Вход цилиндра соединен с насосом, который непрерывно подает воду или гидравлическую жидкость под давлением в цилиндр. Выход цилиндра соединен с машиной (которая может быть подъемником или краном).

Ползун в начале находится в самом нижнем положении. Насос непрерывно подает гидравлическую жидкость под давлением. Если гидравлическая жидкость под давлением не требуется машине, она будет храниться в цилиндре.Это поднимет гидроцилиндр, на который поставлен тяжелый груз. Когда гидроцилиндр находится в самом верхнем положении, цилиндр заполнен гидравлической жидкостью, а гидроаккумулятор накопил максимальное количество энергии давления. Когда машине (крану или лифту) требуется большое количество энергии, аккумулятор подает эту энергию, и гидроцилиндр начинает опускаться.

Но есть ли ограничение по давлению?

Как упоминалось ранее, на гидроцилиндр или гидроцилиндр удерживается нагрузка против давления пружины или иногда даже давления воздуха.Таким образом, сила пружины, веса или давления воздуха определяет давление жидкости, хранящейся внутри контейнера. Насос нагнетает жидкость внутри контейнера до тех пор, пока вес не будет полностью поднят или пружина полностью не сжата, после чего насос останавливается автоматически (или иногда вручную).

Какая польза от этой накопленной энергии давления?

Гидравлическая жидкость, хранящаяся внутри контейнера, имеет энергию в виде давления. Эту энергию давления можно использовать для многих операций.Например, в отраслях промышленности в трубопроводах предусмотрено бесконечное количество клапанов, и оператор не может управлять каждым клапаном вручную, а иногда невозможно запомнить расположение всех клапанов. Мнемосхема расположена в диспетчерской, что позволяет видеть все клапаны с высоты птичьего полета. Эти клапаны обычно имеют дистанционное гидравлическое управление. Система обычно имеет масляный резервуар, насос, аккумулятор, трубопроводы и клапаны.Насос нагнетает гидравлическое масло через гидроаккумулятор и трубопроводы, тем самым управляя соответствующими клапанами. Когда операции завершены, насос подает масло под давлением в аккумулятор, который сохраняет масло под давлением для дальнейшего использования.

Зачем нам аккумулятор?

Если бы не было аккумулятора, гидравлический насос работал бы непрерывно, чтобы удовлетворить потребность в работе клапана. Насос будет часто запускаться и останавливаться, что влияет на производительность и состояние насоса.Также в аккумуляторе накапливается энергия, которую можно использовать в аварийной ситуации, когда нет других источников питания. Это можно сравнить с использованием конденсаторов в электрических цепях. В отелях и других отраслях промышленности вода обычно хранится в гидроаккумуляторах, называемых «гидрофоры», которые способны подавать воду на большую высоту, уменьшая нагрузку на насосы — например, если есть заводы, на которых резервуары для воды не могут быть размещены сверху. здания из-за некоторых ограничений и поэтому размещаются на земле.Для подачи воды на большую высоту требуется насос сравнительно большей производительности. Но его можно заменить на насос меньшей производительности и гидрофор, который является аккумулятором. Вода накапливается против давления воздуха внутри аккумулятора, и всякий раз, когда потребность в воде возникает на большей высоте, вода перекачивается с помощью давления воздуха внутри аккумулятора, просто открывая соответствующие клапаны. Это снижает потребность в насосе большей производительности и позволяет избежать непрерывного цикла пуска-останова насосов.

Использование аккумуляторов:

Для пополнения потока насоса : Как обсуждалось ранее, наиболее распространенным использованием аккумуляторов является увеличение потока насоса. Определенные контуры машинного оборудования требуют большого количества потока масла в течение короткого времени, а затем используют мало жидкости или вообще не используют ее в течение длительного периода. Таким образом, обычно, когда контур не требует подачи масла, насос поддерживает давление в гидроаккумуляторе для будущего использования.

Для поглощения удара: Иногда резкое изменение положения клапана или работы может вызвать волну давления, которая вызывает сотрясение.Давление в быстро движущихся гидравлических контурах может вызывать скачки давления, которые также вызывают удар при резкой остановке потока. При установке в подверженных ударам зонах гидравлических контуров гидроаккумуляторы служат в качестве устройств гашения скачков давления.

В качестве аварийного источника питания _: _ Суда обычно имеют аварийные средства запуска спасательных средств. Двигатели спасательных шлюпок запускаются вручную или иногда гидравлически. Они действуют как вспомогательные средства запуска во время чрезвычайной ситуации.

Кредиты изображений:

www.hydraulicspneumatics.com

www.albeedigital.com

www.roymech.co.uk

Полное руководство по гидравлическим системам: понимание гидравлики

От лифта на работе до самосвала, который проезжает по улице, везде гидравлика. Эта мощная система приводит в движение одни из самых тяжелых механизмов.Гидравлика может поднимать огромные грузы и работать на высоких скоростях. Они популярны на строительных площадках и во множестве других приложений.

Существует много типов гидравлических систем, все из которых работают на одних и тех же принципах использования энергии. Гидравлические насосы создают давление в жидкости, и ее движение используется для приведения в действие всего, от кранов до автомобилей. В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать о гидравлических системах.

Как работает гидравлическая система?

Вы, наверное, уже знакомы с некоторыми основными принципами работы гидравлической системы.По своему опыту вы, вероятно, знаете, что твердые тела обычно невозможно раздавить. Если вы возьмете твердый предмет, например ручку или кусок дерева, и попытаетесь сжать его, с материалами ничего не случится. Они не сжимаются и не сжимаются. Точно так же действует и жидкость. Он несжимаемый, это означает, что он не сжимается, когда вы надавливаете на него. Он занимает столько же места, сколько и без давления. Представьте воду в шприце. Если вы закроете его конец пальцем и попытаетесь надавить, ни вода, ни поршень никуда не денутся.

Что касается гидравлики, то именно несжимаемость играет важную роль в ее работе. В том же шприце, если вы обычно нажимаете на поршень, вы будете выпускать воду с высокой скоростью через узкий конец, даже если вы не оказывали такое сильное давление. Когда вы нажимаете на поршень, вы оказываете давление на воду, которая будет пытаться уйти, как бы это ни было, в данном случае под высоким давлением через очень узкий выход. Это приложение показывает нам, что мы можем умножить силу, которую затем можно использовать для питания более сложных устройств.

В очень упрощенной системе гидравлическая система состоит из трубопровода с грузом или поршнем на одном конце для сжатия жидкости. Когда этот груз давит на жидкость, он выталкивает ее из гораздо более узкой трубы на другом конце. Вода не сжимается, а вместо этого проталкивается через трубу и выходит за ее узкий конец на высокой скорости. Эта система работает и в обратном направлении. Если мы приложим силу к узкому концу на большем расстоянии, это создаст силу, способную сдвинуть что-то гораздо более тяжелое на другом конце.

Блез Паскаль, французский математик, физик и изобретатель, стандартизировал эти свойства в середине 1600-х годов. Принцип Паскаля гласит, что в замкнутом пространстве любое изменение давления, приложенного к жидкости, распространяется через жидкость во всех направлениях. Другими словами, если вы приложите давление к одному концу емкости с водой, такое же давление будет приложено к другой стороне. Этот принцип позволяет увеличить силу и воздействовать на более крупный и тяжелый объект.

С этой системой есть небольшой компромисс. Обычно вы можете приложить больше силы или больше скорости к одному концу, чтобы увидеть противоположный результат на другом. Например, если вы надавите на узкий конец с высокой скоростью и малым усилием, вы приложите большое усилие, но низкую скорость, к широкому концу. Расстояние, на которое может пройти ваш узкий конец, также будет влиять на то, как далеко переместится широкий. Торговое расстояние и сила типичны для многих систем, и гидравлика не исключение.

Увеличение силы — важный фактор при подъеме тяжелых предметов. Если поршень на более широкой стороне в шесть раз больше размера меньшего, тогда сила, приложенная к жидкости от большего поршня, будет в шесть раз сильнее на меньшем конце. Например, сила в 100 фунтов вниз на более широком конце создает силу в 600 фунтов вверх на узком конце. Это умножение силы позволяет гидравлическим системам быть относительно небольшими. Они отлично подходят для питания огромных машин, не занимая слишком много места.

Гидравлика также может быть очень гибкой, и существует много различных типов гидравлических систем. Вы можете перемещать жидкости по очень узким трубам и обводить их вокруг другого оборудования. Они имеют разные размеры и формы и могут даже разветвляться на несколько путей, позволяя одному поршню приводить в действие несколько других. Автомобильные тормоза обычно являются примером этого. Педаль тормоза приводит в действие два главных цилиндра, каждый из которых достигает двух тормозных колодок, по одной на все колеса. Вы можете найти гидравлику, приводящую в действие различные компоненты через цилиндры, насосы, прессы, подъемники и двигатели.

Гидравлические системы имеют несколько основных компонентов, управляющих их работой:

  • Резервуар: В гидравлических системах обычно используется резервуар для хранения излишков жидкости и питания механизма. Важно охладить жидкость, используя металлические стенки для отвода тепла, выделяемого при трении, с которым она сталкивается. Резервуар без давления также может позволить захваченному воздуху покинуть жидкость, что способствует повышению эффективности. Поскольку воздух сжимается, он может отклонить движение поршней и снизить эффективность работы системы.
  • Жидкость: Гидравлические жидкости могут быть разными, но обычно это масла на нефтяной, минеральной или растительной основе. Жидкости могут иметь разные свойства в зависимости от их применения. Например, тормозная жидкость должна иметь высокую температуру кипения из-за механизма сильного нагрева, через который она проходит. Другие характеристики включают смазку, радиационную стойкость и вязкость.

Давайте посмотрим, как обычно работает гидравлика в тяжелом оборудовании:

  • Двигатель: Обычно работает на бензине и позволяет гидравлической системе работать.В больших машинах это должно быть способно генерировать много энергии.
  • Насос: Гидравлический масляный насос направляет поток масла через клапан в гидроцилиндр. Эффективность насоса часто измеряется в галлонах в минуту и ​​фунтах на квадратный дюйм (psi).
  • Цилиндр: Цилиндр принимает жидкость под высоким давлением от клапанов и приводит в движение движение.
  • Клапан: Клапаны помогают перемещать жидкость по системе, контролируя такие параметры, как давление, направление и поток.

Прочие машины, в которых используется гидравлика, включают автомобили на строительных площадках. Экскаваторы, краны, бульдозеры и экскаваторы могут управляться прочными гидравлическими системами. Например, экскаватор приводит в движение свою массивную стрелу гидроцилиндры с гидравлическим приводом. Жидкость закачивается в тонкие трубы, удлиняя гидроцилиндры и, соответственно, рычаг. Гидравлическая мощность, стоящая за этим, может использоваться для подъема огромных грузов. Помимо строительных машин, гидравлика используется во всем, от лифтов до двигателей, даже в системах управления самолетами.

В чем разница между открытыми и закрытыми гидравлическими системами?

Открытые и закрытые системы гидравлики относятся к различным способам снижения давления в насосе. Это поможет снизить износ.

В открытой системе насос всегда работает, перемещая масло по трубам без создания давления. Как вход насоса, так и обратный клапан подсоединены к гидравлическому резервуару. Их также называют системами с «открытым центром» из-за открытого центрального пути регулирующего клапана, когда он находится в нейтральном положении.В этом случае гидравлическая жидкость возвращается в резервуар. Жидкость, поступающая из насоса, поступает в устройство, а затем возвращается в резервуар. В контуре также может быть предохранительный клапан для отвода лишней жидкости в резервуар. Обычно устанавливаются фильтры, чтобы жидкость оставалась чистой.

Открытые системы, как правило, лучше подходят для приложений с низким давлением. Кроме того, они дешевле и проще в обслуживании. Одно из предостережений заключается в том, что они могут создать избыточное тепло в системе, если давление превышает настройки клапана.Еще одно место для дополнительного тепла — это резервуар, который должен быть достаточно большим, чтобы охлаждать жидкость, протекающую через него. В открытых системах также можно использовать несколько насосов для подачи питания на различные системы, такие как рулевое управление или управление.

Замкнутая система соединяет обратный клапан непосредственно со входом гидравлического насоса. В нем используется единственный центральный насос для непрерывного перемещения жидкости. Клапан также блокирует поступление масла из насоса, вместо этого отправляя его в аккумулятор, где оно остается под давлением.Масло остается под давлением, но не движется, пока не будет активировано. Нагнетательный насос подает холодное отфильтрованное масло на сторону низкого давления. Этот шаг поддерживает давление в контуре. Закрытая система часто используется в мобильных приложениях с гидростатической трансмиссией и использует один насос для питания нескольких систем.

Они могут иметь резервуары меньшего размера, потому что им просто нужно достаточно жидкости для нагнетательного насоса, который относительно невелик. Открытая система может обрабатывать больше приложений с высоким давлением.Закрытая система предлагает немного больше гибкости, чем открытая система, но также требует немного более высокой цены и более сложного ремонта. Закрытые системы могут работать с меньшим количеством жидкости в гидравлических линиях меньшего размера, а клапаны могут использоваться для изменения направления потока.

Вы даже можете преобразовать открытую систему в закрытую, заменив некоторые компоненты и добавив пространство для подачи масла после обратного пути.

Типы гидравлических насосов

Есть несколько различных типов гидравлических насосов.Они могут значительно различаться по способам перемещения жидкости и степени вытеснения.

Почти все гидравлические насосы представляют собой поршневые насосы прямого действия , что означает, что они подают точное количество жидкости. Их можно использовать в приложениях с высокой мощностью более 10 000 фунтов на квадратный дюйм. Поршневые поршневые насосы зависят от давления в зависимости от количества перемещаемой жидкости, в то время как поршневые насосы прямого действия — нет. Насосы без положительного давления чаще встречаются в пневматике и системах низкого давления.К ним относятся центробежные и осевые насосы.

Насосы прямого вытеснения могут иметь постоянный или переменный рабочий объем. Большинство насосов имеют постоянный рабочий объем.

  • В с фиксированным рабочим объемом насос обеспечивает одинаковое количество жидкости в каждом цикле насоса.
  • В модели с переменным рабочим объемом насос может подавать различное количество жидкости в зависимости от скорости, на которой он работает, или физических свойств насоса.

A Шестерня Насос недороги и более устойчивы к загрязнению жидкостью, что делает их пригодными для работы в суровых условиях.Однако они могут быть менее эффективными и изнашиваться быстрее.

  • Шестеренчатые насосы с внешним зацеплением: В них используются две зубчатые передачи с узким зацеплением внутри корпуса. Одна — ведущая, или приводная, шестерня, а другая — ведомая, или свободнопоточная. Жидкость задерживается в пространстве между шестернями и вращается через корпус. Поскольку он не может двигаться назад, он проходит через выпускной насос.
  • Насос с внутренним зацеплением: Конструкция с внутренним зубчатым колесом позволяет разместить внутреннее зубчатое колесо, возможно, с проставкой в ​​форме полумесяца, внутри шестерни внешнего ротора.Жидкость перемещается между шестернями за счет эксцентриситета — отклонения шестерни от круглости. Внутренняя шестерня с меньшим количеством зубцов вращает внешнюю шестерню, а прокладка входит между ними, создавая уплотнение. Жидкость всасывается, проходит через шестерни, герметизируется и выпускается.

Далее идет пластинчатых насосов . Они могут быть неуравновешенными или сбалансированными, фиксированными или переменными. Они бесшумны и работают при давлении ниже 4000 фунтов на квадратный дюйм.

  • Неуравновешенный лопастной насос: Этот насос с фиксированным рабочим объемом имеет ведомый ротор и лопатки, которые выдвигаются в радиальных пазах.Уровень эксцентриситета ротора определяет уровень смещения. По мере вращения пространство между лопатками увеличивается, создавая вакуум для втягивания жидкости. Захваченная жидкость перемещается по системе через вращающиеся лопатки и выталкивается наружу по мере того, как пространство между ними уменьшается.
  • Уравновешивающий лопастной насос: Уравновешивающий лопастной насос, также с фиксированным рабочим объемом, перемещает ротор через эллиптическое кулачковое кольцо. Он использует два входа и выхода на каждый оборот.
  • Пластинчатый насос с регулируемым рабочим объемом: Рабочий объем в этом типе насоса может изменяться за счет эксцентриситета между ротором и корпусом.Наружное кольцо кожуха подвижное.

Наша последняя категория насосов — это поршневые насосы , которые отлично подходят для высокопроизводительных приложений.

  • Рядные аксиально-поршневые насосы: Рядные насосы совмещают центр блока цилиндров с центром приводного вала. Угол наклона пластины автомата перекоса / кулачка помогает определить величину смещения. Впускной и выпускной патрубки расположены в пластине клапана, которая попеременно подключается к каждому цилиндру.Когда поршень движется вверх мимо впускного отверстия, он втягивает жидкость из резервуара. Точно так же он будет выталкивать жидкость из выпускного отверстия по мере прохождения через него.
  • Аксиально-поршневые насосы с наклонной осью: Насосы с наклонной осью выровнены по центру блока цилиндров под углом к ​​центру приводного вала. Эта конструкция работает аналогично продольному осевому насосу.
  • Радиально-поршневые насосы: Радиально-поршневые насосы используют семь или девять радиальных цилиндров, а также реактивное кольцо, штифт и приводной вал.Поршни установлены радиально вокруг приводного вала, а входное и выходное отверстия находятся в шкворне, типе шарнира.

Узнайте больше о гидравлике

Гидравлика находит широкое применение и может использоваться во всевозможных компонентах оборудования, которое используется в строительстве, транспортировке и т. Д. Сила воды использовалась веками, и теперь с помощью клапанов, поршней и цилиндров гидравлика может работать в самых разных форматах.Открытые и закрытые, фиксированные или переменные, положительные и неположительные — все они могут перемещать огромные веса и использовать преимущества современной техники. Если вы занимаетесь каким-либо бизнесом, возможно, вы сможете заставить работать гидравлику на вас.

В Hard Chrome Specialists мы предлагаем услуги по ремонту всех типов гидравлических систем, а также нанесение покрытия, электрополировку и изготовление на заказ. Мы надеемся, что вы узнали сегодня что-то новое о том, как работает гидравлика, и немного больше узнали об этой невероятно мощной системе.Если вы хотите узнать больше о гидравлике, свяжитесь с нами сегодня!

\ п

\ п

Существует много типов гидравлических систем, все из которых работают на одних и тех же принципах использования энергии. Гидравлические насосы создают давление в жидкости, и ее движение используется для приведения в действие всего, от кранов до автомобилей. В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать о гидравлических системах.

\ п

\ п

Как работает гидравлика?

\ п

Вы, наверное, уже знакомы с некоторыми основными принципами работы гидравлической системы.По своему опыту вы, вероятно, знаете, что твердые тела обычно невозможно раздавить. Если вы возьмете твердый предмет, например ручку или кусок дерева, и попытаетесь сжать его, с материалами ничего не случится. Они не сжимаются и не сжимаются. Точно так же действует и жидкость. Он несжимаемый, это означает, что он не сжимается, когда вы надавливаете на него. Он занимает столько же места, сколько и без давления. Представьте воду в шприце. Если вы закроете его конец пальцем и попытаетесь надавить, ни вода, ни поршень никуда не денутся.

\ п

\ п

Что касается гидравлики, то именно несжимаемость играет важную роль в ее работе. В том же шприце, если вы обычно нажимаете на поршень, вы будете выпускать воду с высокой скоростью через узкий конец, даже если вы не оказывали такое сильное давление. Когда вы нажимаете на поршень, вы оказываете давление на воду, которая будет пытаться уйти, как бы это ни было, в данном случае под высоким давлением через очень узкий выход. Это приложение показывает нам, что мы можем умножить силу, которую затем можно использовать для питания более сложных устройств.

\ п

\ п

В очень упрощенной системе гидравлическая система состоит из трубопровода с грузом или поршнем на одном конце для сжатия жидкости. Когда этот груз давит на жидкость, он выталкивает ее из гораздо более узкой трубы на другом конце. Вода не сжимается, а вместо этого проталкивается через трубу и выходит за ее узкий конец на высокой скорости. Эта система работает и в обратном направлении. Если мы приложим силу к узкому концу на большем расстоянии, это создаст силу, способную сдвинуть что-то гораздо более тяжелое на другом конце.

\ п

\ п

Блез Паскаль, французский математик, физик и изобретатель, стандартизировал эти свойства в середине 1600-х годов. Принцип Паскаля гласит, что в замкнутом пространстве любое изменение давления, приложенного к жидкости, распространяется через жидкость во всех направлениях. Другими словами, если вы приложите давление к одному концу емкости с водой, такое же давление будет приложено к другой стороне. Этот принцип позволяет увеличить силу и воздействовать на более крупный и тяжелый объект.

\ п

\ п

С этой системой есть небольшой компромисс. Обычно вы можете приложить больше силы или больше скорости к одному концу, чтобы увидеть противоположный результат на другом. Например, если вы надавите на узкий конец с высокой скоростью и малым усилием, вы приложите большое усилие, но низкую скорость, к широкому концу. Расстояние, на которое может пройти ваш узкий конец, также будет влиять на то, как далеко переместится широкий. Торговое расстояние и сила типичны для многих систем, и гидравлика не исключение.

\ п

\ п

Увеличение силы — важный фактор при подъеме тяжелых предметов. Если поршень на более широкой стороне в шесть раз больше размера меньшего, тогда сила, приложенная к жидкости от большего поршня, будет в шесть раз сильнее на меньшем конце. Например, сила в 100 фунтов вниз на более широком конце создает силу в 600 фунтов вверх на узком конце. Это умножение силы позволяет гидравлическим системам быть относительно небольшими. Они отлично подходят для питания огромных машин, не занимая слишком много места.

\ п

\ п

Гидравлика также может быть очень гибкой, и существует много различных типов гидравлических систем. Вы можете перемещать жидкости по очень узким трубам и обводить их вокруг другого оборудования. Они имеют разные размеры и формы и могут даже разветвляться на несколько путей, позволяя одному поршню приводить в действие несколько других. Автомобильные тормоза обычно являются примером этого. Педаль тормоза приводит в действие два главных цилиндра, каждый из которых достигает двух тормозных колодок, по одной на все колеса.Вы можете найти гидравлику, приводящую в действие различные компоненты через цилиндры, насосы, прессы, подъемники и двигатели.

\ п

\ п

Гидравлические системы имеют несколько основных компонентов, управляющих их работой:

\ п

    \ n

  • Резервуар: В гидравлических системах обычно используется резервуар для удержания излишков жидкости и питания механизма. Важно охладить жидкость, используя металлические стенки для отвода тепла, выделяемого при трении, с которым она сталкивается.Резервуар без давления также может позволить захваченному воздуху покинуть жидкость, что способствует повышению эффективности. Поскольку воздух сжимается, он может отклонить движение поршней и снизить эффективность работы системы.
  • \ п

  • Жидкость: Гидравлические жидкости могут быть разными, но обычно это масла на нефтяной, минеральной или растительной основе. Жидкости могут иметь разные свойства в зависимости от их применения. Например, тормозная жидкость должна иметь высокую температуру кипения из-за механизма сильного нагрева, через который она проходит.Другие характеристики включают смазку, радиационную стойкость и вязкость.
  • \ п

\ п

\ п

Давайте посмотрим, как обычно работает гидравлика в тяжелом оборудовании:

\ п

\ п

    \ n

  • Двигатель: Обычно работает от бензина и позволяет гидравлической системе работать. В больших машинах это должно быть способно генерировать много энергии.
  • \ п

  • Насос: Гидравлический масляный насос направляет поток масла через клапан в гидроцилиндр.Эффективность насоса часто измеряется в галлонах в минуту и ​​фунтах на квадратный дюйм (psi).
  • \ п

  • Цилиндр: Цилиндр принимает жидкость под высоким давлением от клапанов и приводит в движение движение.
  • \ п

  • Клапан: Клапаны помогают перемещать жидкость по системе, контролируя такие параметры, как давление, направление и поток.
  • \ п

\ п

\ п

Прочие машины, в которых используется гидравлика, включают автомобили на строительных площадках.Экскаваторы, краны, бульдозеры и экскаваторы могут управляться прочными гидравлическими системами. Например, экскаватор приводит в движение свою массивную стрелу гидроцилиндры с гидравлическим приводом. Жидкость закачивается в тонкие трубы, удлиняя гидроцилиндры и, соответственно, рычаг. Гидравлическая мощность, стоящая за этим, может использоваться для подъема огромных грузов. Помимо строительных машин, гидравлика используется во всем, от лифтов до двигателей, даже в системах управления самолетами.

\ п

\ п

Open vs.Закрытые гидравлические системы

\ п

Открытые и закрытые системы гидравлики относятся к различным способам снижения давления в насосе. Это поможет снизить износ.

\ п

\ п

В открытой системе насос всегда работает, перемещая масло по трубам без создания давления. Как вход насоса, так и обратный клапан подсоединены к гидравлическому резервуару. Их также называют системами с «открытым центром» из-за открытого центрального пути регулирующего клапана, когда он находится в нейтральном положении.В этом случае гидравлическая жидкость возвращается в резервуар. Жидкость, поступающая из насоса, поступает в устройство, а затем возвращается в резервуар. В контуре также может быть предохранительный клапан для отвода лишней жидкости в резервуар. Обычно устанавливаются фильтры, чтобы жидкость оставалась чистой.

\ п

\ п

Открытые системы, как правило, лучше подходят для приложений с низким давлением. Кроме того, они дешевле и проще в обслуживании. Одно из предостережений заключается в том, что они могут создать избыточное тепло в системе, если давление превышает настройки клапана.Еще одно место для дополнительного тепла — это резервуар, который должен быть достаточно большим, чтобы охлаждать жидкость, протекающую через него. В открытых системах также можно использовать несколько насосов для подачи питания на различные системы, такие как рулевое управление или управление.

\ п

\ п

Замкнутая система соединяет обратный клапан непосредственно со входом гидравлического насоса. В нем используется единственный центральный насос для непрерывного перемещения жидкости. Клапан также блокирует поступление масла из насоса, вместо этого отправляя его в аккумулятор, где оно остается под давлением.Масло остается под давлением, но не движется, пока не будет активировано. Нагнетательный насос подает холодное отфильтрованное масло на сторону низкого давления. Этот шаг поддерживает давление в контуре. Закрытая система часто используется в мобильных приложениях с гидростатической трансмиссией и использует один насос для питания нескольких систем.

\ п

\ п

Они могут иметь резервуары меньшего размера, потому что им просто нужно достаточно жидкости для нагнетательного насоса, который относительно невелик.Открытая система может обрабатывать больше приложений с высоким давлением. Закрытая система предлагает немного больше гибкости, чем открытая система, но также требует немного более высокой цены и более сложного ремонта. Закрытые системы могут работать с меньшим количеством жидкости в гидравлических линиях меньшего размера, а клапаны могут использоваться для изменения направления потока.

\ п

\ п

Вы даже можете преобразовать открытую систему в закрытую, заменив некоторые компоненты и добавив пространство для подачи масла после обратного пути.

\ п

\ п

Типы гидравлических насосов

\ п

Есть несколько различных типов гидравлических насосов. Они могут значительно различаться по способам перемещения жидкости и степени вытеснения.

\ п

\ п

Почти все гидравлические насосы представляют собой поршневые насосы прямого вытеснения , что означает, что они подают точное количество жидкости. Их можно использовать в приложениях с высокой мощностью более 10 000 фунтов на квадратный дюйм. Поршневые поршневые насосы зависят от давления в зависимости от количества перемещаемой жидкости, в то время как поршневые насосы прямого действия — нет. Насосы без положительного давления чаще встречаются в пневматике и системах низкого давления. К ним относятся центробежные и осевые насосы.

\ п

\ п

Насосы прямого вытеснения могут иметь постоянный или переменный рабочий объем. Большинство насосов имеют постоянный рабочий объем.

\ п

    \ n

  • В модели с фиксированным рабочим объемом насос обеспечивает одинаковое количество жидкости в каждом цикле насоса.
  • \ п

  • В модели с переменным рабочим объемом насос может подавать различное количество жидкости в зависимости от скорости, на которой он работает, или физических свойств насоса.
  • \ п

\ п

\ п

A Шестерня Насос недорого и более устойчив к загрязнению жидкостью, что делает их пригодными для работы в суровых условиях. Однако они могут быть менее эффективными и изнашиваться быстрее.

\ п

    \ n

  • Шестеренчатые насосы с внешним зацеплением: В них используются две зубчатые передачи с плотным зацеплением внутри корпуса.Одна — ведущая, или приводная, шестерня, а другая — ведомая, или свободнопоточная. Жидкость задерживается в пространстве между шестернями и вращается через корпус. Поскольку он не может двигаться назад, он проходит через выпускной насос.
  • \ п

  • Насос с внутренним зацеплением: Конструкция с внутренним зацеплением позволяет размещать внутреннее зубчатое колесо, возможно, с проставкой в ​​форме полумесяца, внутри шестерни внешнего ротора. Жидкость перемещается между шестернями за счет эксцентриситета — отклонения шестерни от круглости.Внутренняя шестерня с меньшим количеством зубцов вращает внешнюю шестерню, а прокладка входит между ними, создавая уплотнение. Жидкость всасывается, проходит через шестерни, герметизируется и выпускается.
  • \ п

\ п

\ п

Далее идет пластинчатых насосов . Они могут быть неуравновешенными или сбалансированными, фиксированными или переменными. Они бесшумны и работают при давлении ниже 4000 фунтов на квадратный дюйм.

\ п

    \ n

  • Неуравновешенный лопастной насос: Этот насос с фиксированным рабочим объемом имеет ведомый ротор и лопатки, которые выдвигаются в радиальных пазах.Уровень эксцентриситета ротора определяет уровень смещения. По мере вращения пространство между лопатками увеличивается, создавая вакуум для втягивания жидкости. Захваченная жидкость перемещается по системе через вращающиеся лопатки и выталкивается наружу по мере того, как пространство между ними уменьшается.
  • \ п

  • Уравновешивающий лопастной насос: Уравновешивающий лопастной насос, также с фиксированным рабочим объемом, перемещает ротор через эллиптическое кулачковое кольцо. Он использует два входа и выхода на каждый оборот.
  • \ п

  • Пластинчатый насос с регулируемым рабочим объемом: Рабочий объем в этом типе насоса может изменяться за счет эксцентриситета между ротором и корпусом.Наружное кольцо кожуха подвижное.
  • \ п

\ п

\ п

Наша последняя категория насосов — это поршневые насосы , которые отлично подходят для высокопроизводительных приложений.

\ п

    \ n

  • Рядные аксиально-поршневые насосы: Рядные насосы совмещают центр блока цилиндров с центром приводного вала. Угол наклона пластины автомата перекоса / кулачка помогает определить величину смещения. Впускной и выпускной патрубки расположены в пластине клапана, которая попеременно подключается к каждому цилиндру.Когда поршень движется вверх мимо впускного отверстия, он втягивает жидкость из резервуара. Точно так же он будет выталкивать жидкость из выпускного отверстия по мере прохождения через него.
  • \ п

  • Аксиально-поршневые насосы с наклонной осью: Насосы с наклонной осью выровнены по центру блока цилиндров под углом к ​​центру приводного вала. Эта конструкция работает аналогично продольному осевому насосу.
  • \ п

  • Радиально-поршневые насосы: Радиально-поршневые насосы используют семь или девять радиальных цилиндров, а также реактивное кольцо, штифт и приводной вал.Поршни установлены радиально вокруг приводного вала, а входное и выходное отверстия находятся в шкворне, типе шарнира.
  • \ п

\ п

\ п

Узнайте больше о гидравлике

\ п

Гидравлика находит широкое применение и может использоваться во всевозможных компонентах оборудования, которое используется в строительстве, транспортировке и т. Д. Сила воды использовалась веками, и теперь с помощью клапанов, поршней и цилиндров гидравлика может работать в самых разных форматах.Открытые и закрытые, фиксированные или переменные, положительные и неположительные — все они могут перемещать огромные веса и использовать преимущества современной техники. Если вы занимаетесь каким-либо бизнесом, возможно, вы сможете заставить работать гидравлику на вас.

\ п

\ п

В Hard Chrome Specialists мы предлагаем услуги по ремонту всех типов гидравлических систем, а также нанесение покрытия, электрополировку и изготовление на заказ. Мы надеемся, что вы узнали сегодня что-то новое о том, как работает гидравлика, и немного больше узнали об этой невероятно мощной системе.Если вы хотите узнать больше о гидравлике, свяжитесь с нами сегодня! »
}

сетей водоснабжения и электроснабжения | НИЗКИЙ ← ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

Во второй половине девятнадцатого века водяные двигатели широко использовались в Европе и Америке. Эти небольшие водяные турбины были подключены к крану и могли приводить в действие любую машину, которая теперь работает от электричества. Как мы видели в предыдущей статье, работа двигателей с водопроводной водой была не очень экологичной. Из-за низкого и нерегулярного давления воды в городской водопроводной сети эти двигатели потребляли недопустимо большое количество питьевой воды.

В то время как использование водяных двигателей в США подошло к концу в начале двадцатого века, европейцы нашли решение проблемы высокого расхода воды водяными двигателями и сделали еще один шаг вперед в передаче гидравлической энергии. Они создали специальные сети «энергетической воды», которые распределяли воду под давлением только для целей движущей силы, и переключились на гораздо более высокое и более регулярное давление воды, что стало возможным благодаря изобретению гидроаккумулятора.

Почти все эти водопроводные сети оставались в эксплуатации до 1960-х и 1970-х годов.Гидравлическая передача энергии очень эффективна по сравнению с электричеством, когда она используется для управления мощными, но редко используемыми машинами, которые могут быть распределены по географической области размером с город.

Изображение: гидроаккумулятор. Картина: Les Chatfield

«Использование воды — как ни странно игнорируемая тема в инженерной литературе. Как романтический или популярный аспект инженерной мысли, гидравлическая энергия никогда не привлекала внимания общественности, как паровой двигатель, локомотив или даже двигатель внутреннего сгорания.”Иэн Макнил, Hydraulic Power , 1972

Теоретические основы гидравлической передачи энергии были заложены в 1647 году французским вундеркиндом Блезом Паскалем. С помощью экспериментов он обнаружил, что вода — в отличие от воздуха — практически несжимаема и передает давление одинаково во всех направлениях.

Значение «гидростатического парадокса» было продемонстрировано в «машине умножения сил» Паскаля, проиллюстрированной ниже. Он состоит из двух вертикальных цилиндров, соединенных между собой трубой.Вся система заполнена водой и герметично закрыта. Один цилиндр содержит плунжер малого диаметра, а другой цилиндр содержит плунжер, площадь поперечного сечения которого в 100 раз больше.

Машина для умножения сил.

Паскаль продемонстрировал, что если на маленький поршень поместить груз, он сможет поднять груз, помещенный на верх большого поршня, который в 100 раз тяжелее. Таким образом, машина Паскаля позволила умножить силы — в приведенном выше примере отношение выходной силы к входящей силе равно 100 к 1.Другими словами, вы можете создать выходное усилие в 100 кг при входном усилии всего в 1 кг.

Машина для умножения сил

Умножение силы было совсем не новым в 1600-х годах. Более простые устройства, такие как шкивы, зубчатые передачи, кабестаны, лебедки и ступенчатые колеса — все вариации рычага, которому 7000 лет, — также могут получать высокое выходное усилие из небольшого входного усилия. Например, римляне построили краны с механическим преимуществом до 70 к одному, что означает, что один человек, приложив усилие всего 25 кг, мог поднять вес до 1 кг.75 тонн.

Однако гидравлическая версия рычага имеет одно выдающееся преимущество перед более ранними механизмами: потери на трение очень малы и не зависят от механического преимущества. Следовательно, возможный коэффициент размножения почти бесконечно больше, и оба поршня могут находиться на значительном расстоянии друг от друга — примерно до 25 км, как мы увидим.

В гидравлике потери на трение не зависят от механического преимущества, поэтому возможный коэффициент увеличения силы почти бесконечен.

Увеличение усилия может быть выполнено либо путем увеличения соотношения диаметров обоих поршней, либо путем приложения большей мощности к меньшему поршню.Как и в случае с более ранними механизмами, то, что достигается за счет механического преимущества, теряется в соотношении скоростей.

Если небольшое гидравлическое усилие преобразуется в большее усилие, его скорость работы будет уменьшена точно в обратной пропорции, потому что пройденное расстояние увеличивается в той же пропорции, что и сила. Например, человек, нажимающий на маленький поршень на 10 сантиметров, переместит другой поршень вверх только на 1/100 этого расстояния.

Следовательно, в закрытой системе более тяжелый груз можно было поднимать только на очень ограниченное расстояние, зависящее от длины плунжера.Однако этот предел снимается, когда в систему добавляется больше воды, и меньший поршень, вместо того, чтобы опускаться только один раз, совершает несколько ходов — другими словами, когда он работает как насос. В этом случае больший поршень будет продолжать подниматься.

Гидравлический пресс

Паскаль смог доказать свою точку зрения только косвенно, поскольку доступные в то время материалы были недостаточно прочными, чтобы выдержать давление. Пройдет еще полтора века, прежде чем умножение гидравлической силы будет реализовано на практике.Первым его применением было не подъемное устройство, а скорее наоборот: гидравлический пресс, который создает сжимающую силу.

Обычный шнековый пресс того времени, мало развитый с тех пор, как римляне использовали его для прессования оливок и винограда, требовал больших усилий для работы, имел большие потери энергии на трение (+ 80%) и не мог выдерживать нагрузку более 25 тонн. нагрузка. (Винт, который преобразует вращательное движение в линейное движение, в основном представляет собой наклонную плоскость, обернутую вокруг цилиндра).

Слева: винтовой пресс. Изображение предоставлено Брюсом К. Саттерфилдом. Справа: гидравлический пресс.

Гидравлический пресс был изобретен в 1796 году английским слесарем и плотником Джозефом Брамах. Он был полностью основан на теоретической работе Паскаля. Гидравлический пресс Брамы, который приводился в движение ручным насосом, значительно увеличил нагрузку на человека.

Используя доступные в то время материалы, компания Bramah достигла общего отношения 1000: 1, что означает, что эффективная нагрузка в 60 тонн на подъемный поршень может быть уравновешена всего лишь 60 кг на рукоятке насоса.КПД гидравлического пресса составил более 90%.

Порты и верфи

Несмотря на то, что гидравлика прекрасно подходит для работы с краном, в первой половине девятнадцатого века в этой области почти не было прогресса. В значительной степени это было связано с проблемой надежного и эффективного преобразования линейного движения гидроцилиндра во вращательное движение ствола крана или барабана. В первой половине девятнадцатого века обработка грузов в гаванях, верфях и железнодорожных станциях по-прежнему осуществлялась с помощью кранов с приводом от человека, но потребность в более высоких и мощных кранах была огромной.

Начиная с 1830-х годов, железо стало использоваться в качестве материала для кораблестроения, параллельно с этим увеличились размеры кораблей. Обычные подъемные системы больше не подходили. В большинстве стран решение было найдено в паровом кране, появившемся в 1850-х годах. Однако в портах и ​​верфях Британии появилась достойная альтернатива: водный кран.

В первой половине девятнадцатого века обработка грузов в портах, верфях и железнодорожных станциях все еще производилась с помощью кранов с приводом от человека

Британский инженер Уильям Армстронг начал проектировать и эксплуатировать мощные гидравлические краны в 1840-х годах.Полностью осознавая, что гидравлика лучше всего приспособлена для обеспечения медленного, устойчивого движения, Армстронг разработал метод подъема груза за один ход поршня или поршня, в достаточной степени увеличивая движение с помощью шкивов.

Однако его усилия были осложнены низким и неравномерным давлением в городской сети, которая была источником энергии для этих машин. Максимальная выходная мощность машины с водным приводом определяется давлением и расходом воды. В городских сети, давление воды было (и часто до сих пор) питается от водонапорной башни.Поскольку практическая высота водонапорной башни ограничено, поэтому это давление воды. Водонапорная башня высотой 50 м (165 футов) может создавать давление воды 70 фунтов на квадратный дюйм (psi).

Следовательно, единственный способ еще больше увеличить выходную мощность крана, работающего на воде из городской сети, — это увеличить расход воды. Однако это увеличивает потребление питьевой воды и увеличивает размер и стоимость труб, клапанов, цилиндров и других частей системы. Кроме того, если существует более высокий, чем средний спрос на питьевую воду от других пользователей, уровень воды в водонапорной башне будет падать, и так будет давление воды и выходная мощность машины.

Гидравлический аккумулятор

В 1851 году Армстронг предложил альтернативное решение, решающее эти проблемы: гидроаккумулятор. Хотя он намного более компактный, чем водонапорная башня, он может производить постоянное давление воды 700 фунтов на квадратный дюйм или выше — по крайней мере, в 10 раз больше давления воды в городской водопроводной сети. Это позволяло производить на порядок больше мощности без увеличения расхода воды и увеличения размеров компонентов системы.

Гидравлический аккумулятор Армстронга представлял собой хитроумное устройство, в котором поршень или поршень оказывали давление на воду в вертикальном цилиндре.Поршень был нагружен балластом собственного веса, который обычно имел форму цилиндрической балластной емкости, окружающей центральный цилиндр (изображение ниже, слева). Контейнер был заполнен щебнем, железным ломом или другим балластным материалом.

Слева: гидроаккумулятор в гавани Бристоля. Википедия Commons. Справа: гидроаккумулятор, залив Уолш, Сидней. Источник: NSW HSC Online

При давлении воды 700 фунтов на квадратный дюйм балласт составлял около 100 тонн, воздействуя на гидроцилиндр диаметром около 45 см с вертикальным ходом от 6 до 7 метров.Другой тип гидроаккумулятора использовал прямоугольную плиту для поддержки балласта кирпичной кладки (изображение вверху справа) или стальных плит. Гидравлические аккумуляторы можно установить на открытом воздухе или разместить в специально спроектированном здании.

В сравнении с водонапорной башней, гидравлический аккумулятор может поставить в десять раз больше энергии, и поддерживать равномерное давление по всей сети

выработок гидроаккумулятора несколько подобны таковым из водонапорной башни.Центральный цилиндр имеет впускное и выпускное отверстия для воды внизу. Воду из доков можно было закачивать через входное отверстие паровым насосом, поднимая поршень, в то время как ее можно было вытолкнуть через выход в сеть для распределения, опуская поршень.

Энергия накапливалась при движении тарана вверх и восстанавливалась при его спуске. Скорость откачки паровой машины регулировалась в зависимости от уровня воды в аккумуляторе либо автоматически с помощью механических соединений, либо с помощью человека.

В отличии от водонапорной башни, однако, аккумулятор может поддерживать равномерное давление по всей системе, независимо от объема воды в цилиндре, потому что вес балласта, а не вес воды, который создает давление — в Другими словами, гидроаккумулятор выдает давление по нагрузке, а не по высоте.

Гидравлический аккумулятор с эффективностью зарядки / разрядки более 98% и отсутствием саморазряда был чрезвычайно энергоэффективным устройством.

Заводское оборудование с приводом от воды

Введение гидроаккумулятора имело два важных эффекта. Во-первых, значительно расширился ассортимент машин с гидравлическим приводом. Гидромоторы, подключенные к городской сети, были бытовыми приборами и инструментами мастерских. Но Армстронг и другие инженеры адаптировали воду под высоким давлением для множества промышленных применений, требующих большой мощности, таких как ковка, штамповка, штамповка, отбортовка, резка и клепка (предшественник сварки).

Клепальный станок с гидравлическим приводом.

В портах вода под высоким давлением управляет не только кранами и подъемными машинами, перемещающими грузы в доках и на складах, но также шлюзами, поворотными мостами, лодочными подъемниками и гравировальными доками. На железнодорожных станциях гидравлическая передача энергии использовалась для обработки грузов и перемещения железнодорожных вагонов (с использованием гидравлических шпилей), а также для управления поворотными платформами, лифтами и механизмами перемещения. Все эти применения гидравлической энергии были бы невозможны из-за низкого и неравномерного давления в городской сети.

Чтобы понять важность гидравлической энергии, достаточно еще раз взглянуть на эволюцию подъемных устройств. В 1586 году обелиск массой 344 тонны был перемещен между площадями Рима. Доменик Фонтана, мастер-строитель Ватикана, возвел обелиск с помощью 40 кабестанов, обработанных 400 мужчинами и 75 лошадьми. В 1878 году Джон Диксон поднял еще один обелиск — иглу Клеопатры весом 209 тонн — с помощью четырех гидравлических подъемных домкратов, которыми управляли четыре человека.

Электроэнергетические сети

Во-вторых, гидроаккумулятор позволял эффективно передавать мощность на большие расстояния.Для трубопровода диаметром 30 см падение давления в водопроводной сети составляет около 10 фунтов на квадратный дюйм на милю, и эта цифра не зависит от давления воды. Таким образом, если вы пропускаете воду с давлением 70 фунтов на квадратный дюйм на расстояние 7 миль (12 км), вся энергия теряется. Но если вы пропускаете воду на такое же расстояние с давлением 700 фунтов на квадратный дюйм, давление воды остается 630 фунтов на квадратный дюйм, что сводится к эффективности передачи 90%.

Высокая эффективность передачи воды под высоким давлением привела к строительству по меньшей мере дюжины общественных сетей водоснабжения с аккумуляторными накопителями, половина из которых находится в Великобритании, в которых паровые машины, расположенные в центре, перекачивают воду в гидроаккумуляторы, которые распределяют воду под высоким давлением по большой географический район.Один или несколько аккумуляторов будут установлены на каждой гидроэлектростанции, а другие могут быть расположены в стратегических точках вдоль магистрали подачи в качестве подстанций.

Идея истинно гидравлической электросети — аналога электрической сети, появившейся несколько позже — уже была изложена в патенте 1812 года Джозефа Брамы, изобретателя гидравлического пресса.

С 1870-х по 1890-е годы гидравлические сети были установлены в ведущих промышленных городах Великобритании: Кингстон-апон-Халл, Лондон, Ливерпуль, Бирмингем, Гримсби, Манчестер и Глазго.Доковые и железнодорожные компании первыми внедрили эту технологию и на протяжении десятилетий оставались самыми важными пользователями.

Иллюстрации гидроаккумулятора, гидравлического крана и гидроподъемника.

Тем не менее, электрическая вода также использовалась для производственных процессов на заводах, для работы лифтов в общественных, частных и коммерческих зданиях, а также для включения бытовых устройств и инструментов мастерских. Любой, кому посчастливилось проложить улицу, мог подключиться к общественной сети.Расход воды на электроэнергию был измерен, как это происходит сегодня с питьевой водой и электричеством.

Идея истинно гидравлической электросети — аналога электрической сети, появившейся несколько позже — уже была изложена в патенте 1812 года Джозефом Брамахом, изобретателем гидравлического пресса. Но Брама, который также изобрел гидроаккумулятор и гидравлический кран, опередил свое время. Прошло еще шестьдесят лет, прежде чем его идеи были воплощены в жизнь Армстронгом и его современниками.

Лондонская гидравлическая энергетическая компания

Самая обширная гидроэнергетическая сеть была построена в Лондоне и эксплуатируется «Лондонской гидравлической компанией». На пике развития компании в 1917 году пять соединенных между собой центральных электростанций перекачивали воду под высоким давлением примерно в дюжину гидроаккумуляторов и почти 300 км водопроводных сетей, питая более 8000 машин и обслуживая большую часть города. В лондонских театрах и других культурных зданиях водопроводная вода двигала полы, органные консоли, противопожарные шторы и сцены.Вода под давлением сработала водяные насосы и подняла опоры Тауэрского моста.

Иллюстрация: план магистральных и насосных станций London Hydraulic Power Co., 1895 г.

Пожарные гидранты

также успешно обслуживались системой высокого давления, и несколько сотен из них были подключены к электросети London Hydraulic Power Company. Эти системы пожаротушения повышали давление в водопроводной сети за счет нагнетания в них небольшого количества воды под высоким давлением с помощью струйного насоса.Сама по себе вода под высоким давлением из гидравлической сети не могла быть подана в достаточном количестве, чтобы оказать влияние на большой пожар, в то время как в бытовой сети было достаточно воды, но недостаточное давление, чтобы достичь верхних этажей зданий.

В Лондоне пять соединенных между собой центральных электростанций перекачивали воду под высоким давлением в дюжину гидроаккумуляторов и почти 300 км водопроводных сетей, питая более 8000 машин и обслуживая большую часть города.

Еще одним замечательным применением воды под высоким давлением в Лондоне была система пылесоса Silent Dustman , работающая на воде, которая появилась на рынке в 1910 году.Несколько крупных отелей были полностью «подключены» к этой системе: вода из городской сети использовалась в струйном насосе для создания вакуума в трубе, на которой должна была быть установлена ​​система. Вдоль этих труб было несколько насадок, к которым можно было прикрепить гибкие шланги. Таким образом, грязь от подметальных машин втягивалась в гидравлическую трубу и уносилась в канализацию. Система, которая работала бесшумно и эффективно, оставалась в эксплуатации до 1937 года.

Одна из лондонских электростанций.Обратите внимание на башню справа, в которой находятся гидроаккумуляторы.

Однако в Лондоне гидроэнергетика, похоже, не оказала большого влияния на внутреннюю жизнь. В книге The Hydraulic Age (1980) Б. Пью отмечает, что это «возможно из-за того, что в то время домашний труд был дешевым и имелся в изобилии. Если бы действовали современные условия, то, возможно, все было бы иначе, поскольку возможности гидравлической энергии были не меньше, чем возможности электричества сегодня.”

Большинство коммунальных сетей водоснабжения поставляли воду под давлением от 700 до 800 фунтов на квадратный дюйм (от 48 до 55 бар), за исключением Манчестера и Глазго, где давление воды составляло 1120 фунтов на квадратный дюйм. В этих городах был большой спрос на мощность для гидравлических прессов, используемых для пакетирования, для чего требовалось более высокое давление.

Энергетические сети за пределами Великобритании

Британские энергосистемы послужили источником создания подобных сетей в других местах: Антверпене в Бельгии, Буэнос-Айресе в Аргентине, Мельбурне и Сиднее в Австралии.В то время как австралийские системы напоминали системы в Великобритании (с 80 км магистралей, система в Мельбурне была второй по величине из когда-либо построенных), аргентинская система использовалась для откачки сточных вод, а сеть в Антверпене была нацелена на комбинированное производство механическая сила и электричество. Последнее было попыткой преодолеть очень высокие в то время потери при передаче электроэнергии.

«Zuiderpershuis»: бывшая гидравлическая насосная станция в Антверпене. В башнях размещались гидроаккумуляторы.

В Гидравлический век , Б. Пью пишет, что:

«Что касается передачи электроэнергии, первые электрические станции сталкивались с теми же трудностями, что и гидравлические электростанции, их напряжение было аналогично рабочему давлению, а падение напряжения из-за сопротивления сети аналогично падению давления из-за трения трубы. Первые электрические электростанции общего пользования были станциями постоянного или постоянного тока, при этом генерирующее напряжение было лишь немного выше (из-за падения напряжения в кабелях), чем в помещениях потребителя, которое по соображениям безопасности должно было быть менее 250 вольт.Из-за ограничения напряжения область питания, а также количество передаваемой мощности были ограничены ».

Сеть в Антверпене была нацелена на комбинированное производство механической энергии и электроэнергии.

С 1865 года Антверпен использовал гидравлическую сеть высокого давления для привода кранов, мостов и шлюзов в гавани. К этому была добавлена ​​вторая сеть в 1893 году, которая распределяла воду под высоким давлением на электрические подстанции, разбросанные по всему городу (двенадцать по плану, но только три были построены).Там водяные турбины вырабатывали электроэнергию, которая распределялась в радиусе 500 м по подземным электропроводам — ​​примерно на таком расстоянии можно было эффективно распределять низкое напряжение.

Гидравлические краны в гавани Антверпена. Изображение журнала Low-tech.

Система Антверпена, которая использовалась для управления уличным освещением, таким образом сделала в больших масштабах то же самое, что водяные двигатели, подключенные к динамо-машинам, сделали в малых масштабах с водой из городской сети (см. Предыдущую статью.Около 66% гидравлической энергии было преобразовано в электричество. На пике мощности сеть достигла длины 23 км с мощностью 1200 л.с. В Лондоне также было несколько мест, где потребители использовали небольшие электрические генераторы от гидравлической системы.

Электроэнергия против электричества

Прорыв в области высоковольтной передачи электроэнергии на рубеже веков сделал системы, подобные тем, что были в Антверпене, немедленно устарели. Электрогенерирующая часть сети исчезла в 1900 году.Производство воды под давлением для производства электроэнергии включает в себя четырехкратное преобразование энергии, что напрасно расточительно, если вы можете просто производить электроэнергию и эффективно ее транспортировать.

Расширение эффективных линий электропередачи остановило строительство других крупных сетей водоснабжения и водоснабжения еще до конца столетия. «Если бы эти системы были начаты несколькими годами ранее, они могли бы стать намного более популярными», — пишет Ян Макнил в книге Hydraulic Power (1972).«Несколько лет спустя, и они, вероятно, вообще никогда не были бы построены».

Однако почти все коммунальные системы водоснабжения, которые были построены между 1870-ми и 1890-ми годами, оставались в эксплуатации до 1960-х и 1970-х годов, в конечном итоге с использованием электродвигателей вместо паровых для перекачки. Сеть водоснабжения, эксплуатируемая Лондонской гидравлической компанией, последней выжившей, работала до 1977 года. Большинство сетей водоснабжения общего пользования продолжали расти в первые десятилетия двадцатого века, достигнув своего расцвета в конце 1920-х годов.Фатальный спад наступил только тогда, когда в 1960-х и 1970-х годах заводы начали покидать города.

Если электричество является наиболее эффективным и практичным способом передачи и распределения энергии, то почему почти все водопроводные сети оставались в эксплуатации почти столетие?

Это вызывает два вопроса. Во-первых, почему электрическая вода не стала универсальным методом распределения энергии, о котором мечтали Джозеф Брама и Уильям Армстронг? Во-вторых, если электричество является наиболее эффективным и практичным способом передачи и распределения энергии, то почему почти все водопроводные сети оставались в эксплуатации почти столетие?

Преимущества электроэнергии

Как технология передачи электроэнергии, электрическая вода имеет три важных недостатка по сравнению с электричеством.Во-первых, электричество можно эффективно транспортировать на гораздо большие расстояния. Гидравлическая передача энергии была (и остается) не менее эффективной, чем передача электроэнергии на расстояние от 15 до 25 км. Однако за пределами этих расстояний электрическая передача является явным победителем.

Гидравлические ворота в доке Гренландии в Лондоне, построенные в 1880-х годах. Изображение предоставлено Крисом Алленом

.

Второй недостаток гидравлической трансмиссии заключается в том, что сложная распределительная сеть приводит к дополнительным потерям энергии.Каждый изгиб или изгиб сети увеличивает потери на трение. Чем сложнее сеть, тем менее она эффективна. Электрическая трансмиссия не имеет этой проблемы, по крайней мере, в незначительной степени. Потери на трение в водопроводе ограничивают количество машин, которые могут быть подключены к водопроводной сети, в то время как электричество может быть разделено почти бесконечно.

Третье ограничение мощности воды — это ограниченная пропускная способность гидравлической линии передачи. Вода под давлением может перемещаться по тонким трубам только со скоростью ходьбы, чтобы избежать чрезмерных потерь на трение.На более высоких скоростях потеря трения увеличивается, поскольку квадрат скорости и эффективности быстро уменьшается, даже на относительно коротких расстояниях. Это ограничивает скорость потока и, следовательно, мощность, которую может передать линия гидравлической передачи.

Используя трубу диаметром от 10 до 12 см — обычный размер в большинстве систем высокого давления в то время, — гидравлическая линия передачи могла производить максимальную продолжительную мощность от 115 до 205 лошадиных сил (от 85 до 150 кВт). Линии электропередачи высокого напряжения аналогичного размера могут нести мощность на несколько порядков больше.

Преимущества Power Water

Однако ни один из этих недостатков не имел значения для рассмотренных нами электрических сетей водоснабжения. Все это были децентрализованные системы с машинами на расстоянии не более 15-25 км от источника питания. Во-вторых, поскольку оборудование с гидравлическим приводом в гаванях, железнодорожных станциях, фабриках и зданиях характеризовалось медленным ходом и нечастым использованием, низкая скорость передачи механической воды не представляла препятствий.

За исключением кратковременной системы выработки электроэнергии в Антверпене, ни одна из водопроводных сетей типа Армстронг не снабжала энергией большое количество постоянно работающих машин.(Но обратите внимание на электрические водопроводные сети среднего давления в Швейцарии. Наконец, поскольку в водопроводных сетях работает относительно мало (но очень мощных) машин, потери на трение на изгибах и поворотах в сети были ограничены.

Гидравлический насос, аккумулятор и пресс. Источник: Portefeuille économique des machines, de l’outillage et du matériel, декабрь 1864 г., Bibliothèque nationale de France

.

Ограничения гидравлической трансмиссии были очень хорошо поняты в конце девятнадцатого века.Однако инженеры также осознали уникальные преимущества технологии, которые сохраняются и по сей день. Например, Роберт Занер, сторонник еще одной альтернативы электричеству, сжатого воздуха, писал в The Transmission of Power by Compressed Air (1890), что:

«Практическая несжимаемость воды делает гидравлический метод непригодным для регулярной передачи постоянного количества энергии. Его можно использовать с пользой только там, где движущая сила должна накапливаться и применяться через определенные промежутки времени, например, подъем тяжестей, ударные удары, ковка под давлением и другие работы прерывистого характера, требующие большой силы на небольшом расстоянии.”

Гидравлическая трансмиссия

«превосходно адаптирована для использования с тяжелой техникой и оборудованием в операциях, требующих заметной концентрации мощности, возвратно-поступательного движения по прямой и прерывистого действия», — писал Луис Хантер в книге The Transmission of Power (1991). Главное преимущество гидроаккумулятора заключается в том, что он позволяет управлять машинами, которым требуется гораздо больше энергии, чем может обеспечить источник энергии — «умножение силы» Паскаля.

Ограничения гидравлической трансмиссии были очень хорошо поняты в конце девятнадцатого века.Однако инженеры также осознали уникальные преимущества технологии, которые сохраняются и по сей день.

Когда требуется большая сила или крутящий момент, гидравлические силовые системы являются гораздо более компактным и энергоэффективным решением, чем механические или электрические приводы. И электродвигатели, и двигатели внутреннего сгорания часто нуждаются в механической передаче энергии (шестерни, цепи, ремни) для преобразования их высокой скорости вращения в более низкую скорость с более высоким крутящим моментом.

Точно так же гидравлические силовые системы легко производят линейное движение с помощью гидроцилиндров, в то время как для электроэнергии требуются дорогостоящие линейные двигатели или механические передачи энергии, такие как зубчатые рейки в сборе.Гидравлическая и электрическая энергия дополняют друг друга в этом смысле: одним из ограничений передачи энергии и воды была относительная сложность преобразования линейного движения во вращательное.

Колеса

Pelton были наиболее очевидным выбором, но их высокая скорость вращения потребовала использования зубчатой ​​передачи для работы тихоходных механизмов. Целый ряд гидравлических двигателей типа барана был доступен для подачи мощности с участием ротационной переменной или медленной скоростью работы, но эти двигатели имели несколько преимуществ по сравнению с электрическими или механическими приводами.

Третье важное преимущество гидравлики состоит в том, что энергия всегда доступна в трубопроводах и гидроаккумуляторе, но когда нет спроса, нет потерь. Когда ни одна из машин в водопроводной сети не работала, гидроаккумуляторы поддерживали давление в линиях без использования энергии. Это преимущество особенно актуально, когда машины используются с перерывами.

Гидравлика сегодня

Гидравлический привод все еще используется сегодня, особенно в тяжелом промышленном оборудовании, которое требует медленного, но мощного линейного движения, а также в мобильной строительной технике, такой как экскаваторы.Однако гидроаккумулятор с увеличенным весом и водопроводные сети исчезли.

Жидкость под давлением больше не вода, а масло, смешанное с присадками. (Растительное масло использовалось в качестве гидравлической среды в 19 веке). В отличие от воды масло не замерзает и не вызывает коррозии. Однако это делает гидравлическую энергию более дорогой и, очевидно, не позволяет отработанной жидкости попадать в канализационную сеть, доки или море.

Частично из-за использования масла возник автономный гидравлический силовой агрегат, состоящий из насоса, гидроаккумулятора и систем обратного потока, готовый к подключению к электродвигателю или дизельному двигателю.Гидравлические аккумуляторы в этих системах намного меньше по размеру, они используют газ для сжатия жидкости и не поддерживают постоянное давление.

Современные гидроаккумуляторы (как правило, сжатого газа) имеют мало общего с аккумуляторами с увеличенным весом в электрических сетях водоснабжения. Картина: HYD.

Несмотря на то, что практические преимущества гидравлики сохраняются — большое количество мощности может передаваться и точно контролироваться с помощью очень компактных компонентов — современный подход устраняет важное преимущество эффективности, характерное для более централизованных водопроводных сетей XIX и XX веков.В общегородской водопроводной сети сравнительно небольшой центральный источник энергии — горстка гидроаккумуляторов — мог управлять большим количеством очень мощных машин. Насосные двигатели не нужно было рассчитывать на пиковые нагрузки.

Большим преимуществом водопроводных сетей было то, что для работы большого количества мощных машин на большой территории требовалась сравнительно небольшая мощность.

Б. Пью оплакивает эту эволюцию в The Hydraulic Age (1980):

«Сто лет назад только несколько очень больших машин — поворотные мосты и иногда гидравлический пресс — имели собственное насосное оборудование.В последнее время эта тенденция распространилась на машины с гидравлическим приводом всех типов и размеров и сегодня является общепринятой практикой. С единичными гидроагрегатами каждая единица оборудования будет приводиться в движение собственным двигателем и будет иметь свои собственные приборы, фильтры и т. Д., Что потребует периодических проверок и технического обслуживания ».

«Двигатель будет работать непрерывно, пока устройство используется, независимо от нагрузки на насос, который он приводит. В случае нескольких таких агрегатов не все будут работать на полную мощность все время.Заметная экономия может быть достигнута за счет наличия центральной насосной станции для снабжения ряда агрегатов, а из-за диверсификации нагрузки максимальная нагрузка в любой момент времени будет меньше суммы отдельных максимальных нагрузок ».

«Преимущество большой станции перед множеством более мелких заключается в способности удовлетворить разнообразные потребности. Ряд небольших независимых электростанций должны иметь достаточную мощность для удовлетворения пикового спроса в своей области поставок, и пики не будут происходить одновременно.Большой станции, охватывающей общую площадь нескольких небольших станций, потребуется только для удовлетворения максимального одновременного спроса, а это обычно будет меньше суммы локальных пиков ».

Альтернативы электроэнергии

Так же, как технологии механической передачи энергии, такие как системы рывков и бесконечные канатные приводы, водопроводные сети исчезли в значительной степени из-за того, что электрическая передача имеет превосходную эффективность на большие расстояния. Однако в более децентрализованной энергетической системе, основанной на возобновляемых источниках энергии, все эти забытые альтернативы электричеству заслуживают пересмотра для конкретных целей.Гидравлические аккумуляторы с поднятым весом могут работать от солнца, ветра или даже от педалей.

Картина: J.W. Гибсон

Примерно в 1900 году превосходство электричества в передаче энергии на очень большие расстояния не оспаривалось. Однако для умеренных расстояний многие авторы сомневались в ее полезности. Например, Р. Кеннеди написал в книге Modern Engines and Power Generators (1905):

.

«Электроэнергия в большинстве случаев дает огромные преимущества для передачи энергии на расстояние.Однако инженеры-электрики требуют слишком многого. Они склонны забывать о других средствах передачи энергии, а это означает, что во многих случаях они имеют огромные преимущества перед электричеством ».

W.C. Анвин, автор наиболее полной книги XIX века по передаче электроэнергии ( On the Development and Transmission of Power from Central Stations ), выразил аналогичное беспокойство в 1894 году:

«Учитывая, что распределение электроэнергии в ближайшее время будет играть важную роль в развитии систем распределения энергии, в настоящее время существует популярная тенденция рассматривать слишком исключительно электрические методы и игнорировать другие способы распределения энергии, которые были успешно применены. в прошлом, и в подходящих условиях будет использоваться в будущем … Для передачи на умеренные расстояния есть выбор из нескольких средств передачи, и распределение электроэнергии в таких случаях и до настоящего времени не установило какого-либо универсального превосходства .”

В следующем выпуске нашей серии по передаче электроэнергии мы обсудим сжатый воздух, который, вероятно, является наиболее подходящей альтернативой электричеству.

Крис Де Декер

Эта статья посвящена Чарльзу Стилу. РВАТЬ.

Источники (в порядке важности):

Гидравлический век, Б. Пью, 1980

«Гидравлическая сила» (промышленная археология), Иэн Макнил, 1972 г.

О развитии и передаче электроэнергии от центральных станций, W.К. Анвин, 1894. Также здесь.

Hydraulic Machinery, с введением в гидравлику, R.G. Блейн, 1897

История промышленной власти в США, 1780-1930: Том 3: Передача власти, Луи С. Хантер и Линвуд Брайант (1991)

Современные двигатели и генераторы; Практическая работа по первичным двигателям и передаче энергии, пара, электричества, воды и горячего воздуха — Том первый, Р. Кеннеди, 1905 г.

Современные двигатели и генераторы; Практикум по первичным двигателям и передаче энергии, пара, электричества, воды и горячего воздуха — Том шестой, Р.Кеннеди, 1905

Power and Power Transmission, E.W. Kerr, 1908

Остатки ранних гидроэнергетических систем (PDF), J.W. Гибсон, 3-я Австралазийская конференция инженерного наследия, 2009 г.

L’eau à Genève et dans la région Rhône-Alpes: XIXe-XXe siècles, Serge Paquier, 2007

L’eau des villes: Aux sources des empires municipaux, Жеральдин Пфлигер, 2009

Revue Technique de l’Exposition universelle de 1889, Раздел II, Гидравлические приемники (PDF), 1893

Revue Technique de l’Exposition universelle de 1889, Том 9.Septième partie. Mécanique générale. Machins outils. Hydraulique générale. Travail du Bois. Travail des métaux. Промышленные машины, 1893

L’usine des force motrices de la Coulouvrenière à 100 ans: 1886-1986, Services Industriels, 1986

Waterdruk в Антверпене. Een stroom van elektriciteit », Дирк Де Флесшауэр и Ноэль Керкхарт, 1993

Kroniek van de stroomverdeling van Antwerpen-stad tot de Rupelstreek tot de Eerste Wereldoorlog, Geschiedkundige Studiegroep Ten Boome.(сайт)

Het Zuiderpershuis, een памятник. Брошюра bij de tentoonstelling n.a.v. Открыть Monumentendag 2010 (PDF), Steunpunt Industrieel en Wetenschappelijk Erfgoed, 2010.

Центробежный насос, турбины и водяные двигатели, включая теорию и практику гидравлики, Чарльз Герберт Иннес, 1898

Metropolitan Works: Сборник статей по истории Лондона, Ральф Терви, дата неизвестна.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *