Принцип работы гидравлической стрелки: Гидравлическая стрелка — для чего нужна и как работает

Содержание

Что такое гидравлическая стрелка — принцип работы, конструкция и расчет

В некоторых схемах отопления специалисты настоятельно рекомендуют установку гидравлического распределителя. Основной аргумент «за» – стабилизация системы и улучшение ее эксплуатационных качеств. Какие функции выполняет этот элемент?

Когда необходимо ставить гидравлический распределитель

Коллекторное отопление

Одним из качественных характеристик отопления является гидродинамическое распределение на его участках и всей системы в целом. Т.е. давление и скорость движения теплоносителя должно быть примерно одинаковым везде. На практике добиться такого результата можно только при небольшой протяженности трубопроводов и отсутствии разветвлений.

Для двухтрубной или коллекторной систем часто наблюдается большая разница между давлением на выходной трубе от котла и обратной. Есть несколько объективных причин этому явлению.

Самыми распространенными из них являются:

  • Недостаточная мощность насосов для равномерной циркуляции теплоносителя. Они не могут обеспечить должную скорость его движения.
  • При использовании зональных устройств подачи горячей воды (терморегуляторы) создается избыточное гидравлическое сопротивление на определенных участках.
  • Несогласованность работы (резонанс) при наличии 2-х и более насосов.
  • Наличие контуров с различными показателями сечения труб – теплый пол, косвенный нагрев бойлера и т.д.

В итоге это приводит не только к неравномерному давлению, но и некорректному температурному распределению по отдельным магистралям. Для решения этих проблем следует устанавливать гидравлическую стрелку.

Функциональные особенности

На первый взгляд ее конструкция и принцип работы выглядит очень просто. Она состоит из основной емкости, сечение которой больше, чем у подающих магистралей. У нее имеются 4 патрубка с диаметром, равным основному трубопроводу.

Режимы работы гидравлической стрелки

Чаще всего гидравлический распределитель устанавливается в коллекторной схеме отопления. Он необходим для нормализации давления между подающей и обратной трубой. Можно определить 3 режима работы этого устройства.

  1. Стабильная система. Давление в магистралях равно. Вследствие этого температура воды на входных и выходных патрубках одинакова.
  2. Поток из отопительного контура превышает аналогичный из котла. Температурная разница создает частичное распределение теплоносителя из обратной магистрали в основную. Тем самым происходит стабилизация. Это обеспечит защиту теплообменника котла от перегревания.
  3. Превышение давления из потока котла по сравнению с отопительным. Такой режим чаще всего применяется при отключении одного или нескольких контуров.

Таким образом достигается оптимальная работа всей системы отопления. Для правильного применения гидравлического распределителя следует сначала рассчитать его размеры и определиться с местом установки.

Правила расчета и монтажа

 Оптимальный вариант – приобрести заводскую модель.  Они рассчитаны для конкретных отопительных систем в зависимости от максимального объема потока теплоносителя через гидрострелку и скорости его движения. Если же было принято решение изготовить ее своими руками – можно воспользоваться следующей формулой для вычисления диаметра патрубков.

Промежуточные величины можно вычислить самостоятельно, либо воспользоваться специализированными программными комплексами. Следующим этапом будет определение размеров основной емкости. Для этого можно воспользоваться двумя методами.

  • Трех диаметров – патрубки располагаются на одной оси.
  • Чередующиеся подключения – патрубки устанавливаются в шахматном порядке.

 

Способы расчета размеров основной емкости

Место установки распределителя определяется схемой отопления. Однако рекомендуется руководствоваться правилом – он должен находиться максимально близко к котлу. Для коллекторной схемы гидрострелку подключают перед ним. Таким образом стабилизация системы происходит до вхождения теплоносителя в распределительный коллектор.

Исключения составляет монтаж дополнительного насоса. В таком случае гидравлический распределитель монтируется между ним и подключением обратной трубы к котлу. Это позволяет компенсировать разность частот работающих насосов.

Гидравлический разделитель / гидравлическая стрелка. Задачи, принцип работы, особенности расчета.

Одно из устройств, которое может значительно улучшить работу системы отопления, а при мощности котлов более 35 кВт является обязательным к установке, — гидравлическая стрелка. Другие названия этого оборудования «гидравлический разделитель». Многие монтажные и проектные фирмы часто забывают о его применении. И напрасно. Ведь только с установкой гидравлической стрелки можно добиться стабильной работы отопительной системы с несколькими насосами.

  1. Суть проблемы

    В современных системах отопления теплоноситель циркулирует принудительно. Насос прокачивает его через теплообменник котла откуда по подающим трубопроводам он перемещается к отопительным приборам, отдает тепло и по обратке возвращается назад. Если отапливаемая площадь небольшая, циркуляционный насос один и его производительности достаточно для стабильной подачи теплоносителя, никаких проблем не возникает. Другое дело, если система состоит из нескольких отопительных контуров (зон) на каждом из которых установлен отдельный циркуляционный насос. В этом случае возникает ряд проблем

    • не достигается нужная, проектная производительность насосов ввиду их взаимного влияния друг на друга

    • повышенный износ насосного оборудования из-за постоянной работы в неоптимальном режиме

    • возникновение паразитных течений и, как следствие, ненужный прогрев радиаторов отопления сложности в подборе оборудования и гидравлической балансировке системы

  2. Конструкция и принцип работы гидравлической стрелки

    Гидравлический разделитель устроен достаточно просто и представляет собой трубу с четырьмя патрубками и дополнительными присоединениями для воздухоотводчика, слива грязи, контрольных приборов и т. п. Два патрубка предназначены для входа/выхода теплоносителя котлового контура, вторые два для отопительного. Гидравлические стрелки известных производителей, типа AFRISO, DANFOSS, GIACOMINI, TIEMME, MEIBES и других комплектуются теплоизоляцией, хотя это и не обязательно. Диаметр гидравлической стрелки и размещение патрубков специально рассчитывается и зависит от мощности котла и требуемого протока.

    Главная задача гидравлической стрелки — разделение котлового и отопительного контуров. Как видно на рисунке ниже, в системе отопления без гидравлической стрелки давление междуподающим и возвратным коллекторами меняется в зависимости от количества работающих насосов. В то время, как с гидравлическим разделителем давление практически постоянно равно нулю независимо от работы насосного оборудования. Его значение определяется гидравлическим сопротивлением стрелки и является очень малой (до 0,5 м.вод.ст.), постоянной величиной. В такой схеме, котловой и отопительный контуры работают независимо, а циркуляционные насосы отдельных отопительных зон, независимо от того какие из них в работе, не оказывают негативного влияния на общую функциональность системы. Проще говоря, каждый насос обслуживает только свой контур и не «продавливает» теплоноситель на другие.

  3. Подбор и расчет гидравлической стрелки

    Гидравлический разделитель может работать в нескольких режимах. Наиболее распространенный, соответствующий традиционной отопительной системе, когда выходная температура первичного (котлового) контура равна входной температуре вторичного (отопительного) контура. При этом суммарная производительность циркуляционных насосов отопительных контуров должна быть не выше производительности котлового насоса. Использование гидравлической стрелки в таком варианте не оказывает влияния на расчет системы отопления. Радиаторы, конвекторы, теплый пол рассчитываются традиционным способом по температуре теплоносителя от котла, без учета корректировок на работу гидравлического разделителя.
    Для самостоятельного изготовления или заказа гидравлической стрелки потребуется определить единственный размер — диаметр входного/выходного патрубка (d). Конструкцию гидравлических разделителей по методу трех диаметров и чередующихся патрубков можно посмотреть на рисунке ниже.

    Основные параметры, которые влияют на расчет гидравлической стрелки это максимальная скорость движения теплоносителя через поперечное сечение и максимального протока в системе отопления. Максимальную скорость движения через сечение гидравлической стрелки рекомендуется принимать 0,2 м/сек.

    Расчет диаметра гидравлического разделителя, опустив предварительные математические выкладки, можно выполнить двумя способами:

    1. По максимальному протоку теплоносителя в отопительной системе
      D — диаметр гидравлической стрелки, мм
      G — максимальный проток через разделитель, куб. м./час
      w — максимальная скорость движения теплоносителя через сечение гидравлической стрелки, рекомендуется 0,2 м/сек

    2. По максимальной мощности котельного оборудования при разнице температур подачи и обратки 10 град. С
      D — диаметр гидравлической стрелки, мм
      P — максимальная мощность отопительного котла/котлов, кВт
      ∆T — разница температур подающего и возвратного теплоносителя, град. С

      Например, если мощность котла 50 кВт и система рассчитана под радиаторный обогрев с режимом 75/65 (∆T=10град. С.), то диаметр гидравлической стрелки будет равен
      D = 87 мм

  4. Готовые гидравлические стрелки

    Готовый гидравлический разделитель сегодня присутствует в ассортименте практически каждого производителя котельного оборудования и комплектующих для устройства систем отопления. Готовые гидравлические разделители поставляются в теплоизоляции. Часто с уже вмонтированным воздухоотводчиком и сепаратором шлама. К наиболее известным производителям гидравлических стрелок можно отнести: MEIBES, GIACOMINI, BAXI, VAILLANT и много других. Подбираются они по мощности котла.

схема, расчет, назначение и принцип работы


Основной задачей отопительной системы является обеспечение комфортных условий внутри здания. Для этого применяются различные элементы и узлы, повышающие практичность, надежность и безопасность эксплуатации. Одним из актуальных модулей, используемых для балансировки и обеспечения защитных функций, является гидрострелка для отопления.


Необходимость в монтаже


Когда в закрытой отопительной разводке эксплуатируются не более одной пары насосов для циркуляции теплоносителя, то владельцам жилья нет необходимости изучать устройство гидрострелки отопления. В таких ситуациях без нее можно обойтись.


Даже если система предполагает монтаж трех насосов и такое же количество контуров, а также установку бойлера, предполагающего косвенный нагрев, то этот случай также легко будет функционировать без стрелки для отопления (в некоторых случаях ее называют «разделителем» контуров). Рационально применять данный узел в схемах, имеющих схожую развязку.


Наличие второго котла в системе не является критическим фактом. Достаточно и одного теплогенератора.


Когда теплоноситель перемещается по четырем независимым контурам с участием нескольких насосов, имеющих различную мощность, стоит предусмотреть установку гидроразделителя в системе отопления. Наиболее продуктивный насос обеспечит отрицательное давление внутри подающего коллектора, одновременно с этим избыточное значение окажется в обратке.


Во время одновременной эксплуатации для помпы с минимальной производительностью не удастся преодолеть сопротивление разряжения, поэтому в нормальных условиях он не сможет обеспечить свой контур необходимым для функционирования теплоносителем. В результате контур останется холодным, так как насосы станут друг для друга помехой.


Даже в том случае, когда все циркуляционные помпы будут иметь равную паспортную производительность, то гидросопротивление у их веток окажется различным, что отразится на физическом расходе воды во всех ветках, вымерять систему без погрешностей с высокой степенью точности вряд ли удастся.


Для чего нужна гидрострелка в системе отопления


С ее помощью нивелируется перепад давления. Все насосы получат возможность отбора теплоносителя в достаточном для себя количестве. Необходимо также понять, что такое гидрострелка в системе отопления. Для этого понадобится представить пустотелую металлическую трубку, имеющую рассчитанное сечение, а задачей ее является обеспечение области с нулевым давлением на пути от котла к радиаторам или другим потребителям.


Схема гидрострелки


При этом гидрострелка имеет понятный принцип работы, важное назначение и относительно доступные расчеты.


ВИДЕО: Принцип работы гидравлической стрелки



Рабочая схема


Чтобы разобраться, для чего нужна гидрострелка, и понять принцип работы гидравлического разделителя, стоит разобраться с представленной схемой.


Пара коллекторов надежно соединены специальной гидроперемычкой. Она уравновешивает значение давления в попутной и возвратной ветках. За счет данного конструкционного решения контуры обеспечиваются необходимым количеством теплоносителя. При работе коллекторов отопления с гидрострелкой необходимо обеспечить поступление разогретой воды от котла в том же объеме, что и уходит на радиаторы, в противном случае потребителям пойдет остывающий теплоноситель.


С этой статьей читают: Сколько стоят батареи для отопления


Предполагается три рабочих режима, в которых работает гидрострелка с коллекторами:


  • первый – итоговые объемы на выходе из котла и на обратке совпадают;

  • второй – на отопление уходит больший объем, чем успевает выработать котел;

  • третий – теплогенератор производит больше горячего теплоносителя, чем успевать отобраться его к потребителям.


Первого, идеалистичного варианта, практически никогда не бывает, а второй вариант является недопустимым, так как ведет к переохлаждению помещений. Наиболее распространенным и практичным является третий вариант, по которому и строится принцип работы гидрострелки.


Чтобы сформировать область нулевого давления, необходимо сформировать мощный поток от котла или другого теплогенератора. В таком случае понадобится максимально мощный насос, установленный в котле или параллельно ему.


Внутреннее строение газового котла


Внутреннее устройство


Разобравшись, зачем нужна гидрострелка в системе отопления, стоит уделить внимание ее функционалу.


  • Одной из задач, положенных для ее выполнения, является гидродинамическая балансировка. Этот элемент оберегает теплообменники, в большинстве случае изготовленные из чугуна, от гидравлических ударов.

  • Также разделитель позволяет легко откидывать нерабочие контуры от отопления.

  • Осуществляется выравнивание давления в разных контурах и бесперебойное функционирование в рабочих режимах.

  • Гидрострелка работает в режиме отсеивателя или отстойника, в котором аккумулируются твердые частички, способные повредить систему, например, крупные куски накипи, ржавчины и пр.


Принцип работы


  • За счет отвода проникшего в систему воздуха, удается избавиться от появления очагов коррозии и окисления металла.

  • Обеспечивается стабильный расход теплогенератора, балансирующего температурные режимы в подаче и обратке.


С этой статьей читают: Виды радиаторов отопления и их рабочие характеристики


Эксплуатация в рабочем режиме


Гидрострелка для отопления изготовленная своими руками или купленная в магазине имеет следующие параметры функционирования:


  • По завершении монтажных работ, включая сварку стыков, систему отопления наполняют теплоносителем с комнатной температурой.

  • Запускается котел, автоматика которого включает первичную циркуляцию и зажигает горелку.

  • Так как вода имеет низкую температуру, то она пускается по малому контуру, без запуска вторичных насосов, предусмотренных для отправки разогретого теплоносителя к радиаторам.

  • В это время гидрострелка выполняет функцию воздухоотвода и отстойника для механических частиц


Автоматический воздухоотводчик


  • При выходе теплоносителя в рабочий температурный режим, запускается циркуляция к потребителям, а после превышения установленной температуры в контуре потребителя циркуляция снова отключается. В этом и заключается принцип работы гидрострелки.


Самостоятельный монтаж


Владельцы подобных систем отопления с несколькими контурами могут своими руками изготовить гидравлическую стрелку. Для этого необходима труба круглого или квадратного сечения с заданным количеством патрубков. Принято подключать подачу в верхней части, а обратка традиционно идет по нижним патрубкам.


Такой способ актуальный для вертикального расположения трубки. Однако, допускается и горизонтальное позиционирование элемента.


В монтаже обычно используется коллектор. Для него берется любой из материалов:


  • конструкционная низколегированная сталь;

  • нержавейка;

  • полипропиленовые материалы.


В более сложных конструкциях кроме воздухоотвода и отстойника монтируют несколько контрольных датчиков.


Вот теперь пришло время поразмыслить, требуется ли в вашей системе отопления гидрострелка. В принципе, можно обойтись, но только в том случае, если система элементарная одно- или двухтрубная. В комбинированных схемам без гидрострелки уже никуда.


ВИДЕО: Гидрострелка — устройство и назначение. Нужна или нет?


Гидрострелка. Принцип работы, назначение и расчеты.

Назначение гидрострелки — для чего она нужна

Гидрострелка в отопительных системах выполняет следующие функции:

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

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

Когда нужен гидроразделитель

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

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

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

Принцип работы гидроразделителя

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

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

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

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

Принцип работы

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

Существует три основных режима, при которых работает устройство:

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

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

Выбор гидравлического распределителя для системы отопления

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

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

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

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

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

Контуры гидравлического разделителя

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

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

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

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

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

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

Принцип работы гидравлической стрелки:

Достоинства гидрострелок

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

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

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

Заключение

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

Для чего действительно нужна гидравлическая стрелка – развенчиваем мифы

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

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

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

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

Для защиты котла от теплового удара вместо гидрострелки проще установить байпас

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

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

Гидравлический разделитель нужен для согласования работы нескольких отопительных контуров

Гидрострелка для отопления (гидроразделитель): схема, расчет, коллектор

О таком понятии как «гидравлические разделители» в интернете много споров — какой лучше, насколько они нужны, каков их расчет и так далее.

Гидравлическая стрелка в системе отопления

Для того, чтобы разобраться в этом вопросе, прежде всего, нужно определиться с основным назначением данного отопительного элемента. Важны также расчет и установка гидрострелки.

Содержание   

Для чего нужна гидравлическая стрелка и как сделать ее расчет?

Для тех, кто планирует расчет и монтаж систем отопления (простой или сложной) нужно знать что такое гидроразделитель, который еще проще называют гидрострелка для отопления или бутылка) и для чего она нужна в системе.

Итак, гидроразделитель используется для того, чтобы осуществить гидродинамическую балансировку в системе отопления. Гидрострелка нужна для защиты систем отопления от возникновения и последствий теплового удара в чугунных теплообменниках котлов. Как видно, значение данного элемента в системе отопления довольно высоко.

Бывают случаи, когда производители изначально устанавливают в системах отопления гидрострелки. Такое решение нельзя не назвать нерациональным — например, газовые напольные котлы, таким образом, защищены от поломки. Производитель также сохраняет срок гарантии на свой товар.

Перемещение воды в гидравлической стрелке

Возникновение теплового удара в системе отопления возможно в случае, если в теплообменник котла резко поступит холодный теплоноситель из «обратки». Практически всегда тепловой удар повреждает теплообменник. Если же в системе отопления установлен гидроразделитель, гидро- динамические параметры различных контуров котла стабилизируются и его работа становится стабильной.

к меню ↑

Расчет параметров — зачем он нужен?

Важно знать, как правильно провести расчет гидравлических параметров гидрострелки для отопления. Это поможет правильно настроить работу гидрострелки, а также дополнительно выполнить очистку теплоносителя, удалить накопившийся в нем воздух, а также различные примеси — песок или ржавчину.

Правильно установив гидроразделитель, можно добиться еще одного важного эффекта — удалить из теплоносителя растворенный воздух, тем самым защищая металлические системы котла от окисления.

Срок службы системы отопления, а также отдельных ее элементов — запорной арматуры, насосов, датчиков, радиатора, теплообменника будет значительно продлен.

к меню ↑

Принцип и схема работы гидрострелки для отопления

Если понять принцип действия потоков теплоносителя внутри гидрострелки, можно описать расчет и схему гидравлических процессов, происходящих внутри нее. Существует несколько циклов работы контурной системы отопления, в проекте которых заложена гидрострелка.

Гидравлическая стрелка Meibes до 85 кВт

После того, как система отопления будет запущена, нужно еще выждать некоторое время до того момента, пока теплоноситель не наберет нужную температуру — жидкость будет циркулировать по малому кругу, а весь поток воды спуститься вниз по гидрострелке.

А после нормализации температурного режима, к котлу нужно будет подключить вторичные контуры отопления для того, чтобы работа котла вошла в режим «входящие — исходящие» потоки, а сама гидрострелка будет работать как воздухоотводчик и очищать теплоноситель от накопившейся грязи.

к меню ↑

Разбор принципов работы гидрострелки (видео)

Обсудите преимущества и недостатки представления гидравлических компонентов с помощью графических изображений, условных обозначений в разрезе и схематических обозначений.

Проведите различие между рабочей, пилотной и дренажной линиями и покажите, как эти линии изображены схематически.

Различение схематически подключенных и неподключенных проводников жидкости

Опишите корпус и схематическое его изображение.

Опишите, какую жидкость (жидкости) эти цвета представляют на гидравлической схеме.

Красный

Синий

Желтый

Оранжевый (2)

Зеленый (2)

фиолетовый

Определите назначение этих общих форм на гидравлической схеме:

Круг

Площадь

Алмаз

Косая стрела

Определите первичный двигатель. Нарисуйте схематический символ двигателя и двигателя внутреннего сгорания.

Определите насос. Нарисуйте схематический символ для насоса постоянного рабочего объема, насоса переменного рабочего объема, насоса переменного рабочего объема с компенсацией давления и ручного насоса. Различайте эти типы насосов.

Определите назначение слива корпуса и начертите условное обозначение.

Определите муфту. Нарисуйте схематический символ вала, соединяющего первичный двигатель и насос.

Определите резервуар.Нарисуйте схематический символ резервуара с атмосферным / вентилируемым резервуаром и резервуара под давлением.

Определите гидравлический двигатель. Нарисуйте схематический символ.

Определите гидроцилиндр. Нарисуйте схематический символ для гидроцилиндра двустороннего действия, цилиндра одностороннего действия с выдвижной пружиной, втягиваемого с помощью пружины, цилиндра одностороннего действия с выдвижной пружиной и втягивания с гидравлическим приводом и гидроцилиндра одностороннего действия. Обсудите, как эти цилиндры выдвигаются и втягиваются. Опишите назначение вентиляционного отверстия на цилиндре одностороннего действия.

Нарисуйте схематический символ для двухстержневого цилиндра, тандемного / дуплексного цилиндра, телескопического цилиндра и усилителя.

Нарисуйте схематический символ цилиндров двустороннего действия с фиксированной подушкой на выдвижении, фиксированной подушкой при втягивании и фиксированной подушкой при выдвижении и втягивании. Сделайте то же самое для различных подушек.

Определите назначение клапана сброса давления и нарисуйте схематический символ.

Определите назначение разрывной мембраны и нарисуйте схематический символ.(см. лекцию по предохранительному клапану)

Определите назначение гидрораспределителя. Нарисуйте схематический символ следующих гидрораспределителей и обсудите использование этих клапанов:

2-позиционный, 2-ходовой, пружина гидрораспределителя с электромагнитным приводом, смещение пружины в положение NC с ручным дублированием

2-позиционный, 3-ходовой, с ручным приводом пружина гидрораспределителя смещена в положение, при котором от A до T

2-позиционный, 4-ходовой, соленоидный гидрораспределитель с фиксаторами, с перекрестным соединением и прямолинейным положением

3-х позиционный 4-ходовой гидрораспределитель с ручным приводом, пружина центрирована в закрытом центральном положении с прямым сквозным соединением и положением перекрестного соединения

Различия между закрытым, тандемным, плавающим и открытым центральным положениями.Нарисуйте условные обозначения.

Определить назначение обратного клапана, чтобы пилот открытой обратный клапан, пилот-сигнала, чтобы закрыть обратный клапан, ограничение / отверстие запорного клапана типа, и ручной запорный клапан. Нарисуйте схематический символ этих устройств и обсудите, как работают эти клапаны.

Определите назначение клапана управления потоком и нарисуйте схематический символ для следующих устройств: клапан управления постоянным потоком, клапан управления переменным потоком, клапан управления переменным потоком с байпасом обратного клапана, клапан управления переменным потоком с компенсацией давления с байпасом обратного клапана, давление и регулирующий клапан с регулируемым расходом с температурной компенсацией и байпасом обратного клапана.Для регулирующих клапанов с байпасом обратного клапана укажите направление свободного и регулируемого потока.

Определите назначение клапана регулирования давления и нарисуйте схематический символ для следующих устройств: предохранительный клапан, клапан последовательности, редукционный клапан, уравновешивающий клапан, разгрузочный клапан.

Обсудите, как следующие характеристики помогают в идентификации клапанов регулирования давления:

Пилотная линия

Деактивировано

Обратный клапан перепускной

Внутренний и внешний сток

Местоположение и воспринимаемая функция

Определите назначение и общий принцип работы аккумулятора и нарисуйте схематический символ заряженного газом аккумулятора, подпружиненного аккумулятора и взвешенного аккумулятора.Обсудите все меры безопасности, касающиеся аккумуляторов.

Определите назначение и нарисуйте схематический символ для следующих устройств: манометр / манометр, быстроразъемные контрольные отверстия, реле давления (гидравлическое и электрическое), датчик давления, расходомер, концевой выключатель, магнитный датчик приближения (гидравлический и электрический)

Определите назначение и начертите схематический символ для следующих устройств: фильтр, фильтр с байпасом обратного клапана, нагреватель, охладитель, охладитель с жидким теплоносителем, охладитель с газовым теплоносителем.Обсудите назначение противотока в теплообменниках.

Определите гидроагрегат (HPU). Определите устройства, которые обычно встречаются в HPU.
Определите назначение и начертите схематический символ поворотной гидравлической муфты.

ГЛАВА 13: Регуляторы потока и делители потока

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

Регулирующие клапаны

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 13-3. Трехходовой регулятор расхода

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

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

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

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

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

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

Цепи регулирования расхода с дозатором

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

Рис. 13-6. Контур управления расходомером

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Цепи управления расходомером

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

Рис. 13-8. Контур управления расходомером

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

Правый контур показывает условия, когда цилиндр выдвигается. Клапан управления направлением переключается на прямые стрелки, и поток насоса обходит верхний регулятор потока, чтобы перейти к концу крышки цилиндра. Жидкость, выходящая из конца штока цилиндра, задерживается до того, как она попадет в резервуар, даже если внешняя нагрузка пытается ее переместить.Цилиндр выдвигается с пониженной скоростью как в гидравлических, так и в пневматических контурах, пока не встретит сопротивление, которое не может преодолеть, или не опустится до дна. С показанным некомпенсированным клапаном скорость может изменяться при колебаниях давления или изменении вязкости в гидравлической системе. (Для пневматических контуров нет регуляторов расхода с компенсацией давления.)

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

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

Цепи управления выпускным потоком

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

Рис. 13-9. Контур управления стравливающим потоком

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

Несколько слов предостережения:

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

Применения регулирующего клапана с компенсацией давления

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Комбинация насоса фиксированного объема и регулирования расхода на входе или выходе в Рисунок 13-13 — это наихудший случай.Пример показывает движение цилиндра к заготовке с регулятором потока, установленным на 3 галлона в минуту. Цепь питает насос мощностью 10 галлонов в минуту, приводимый в движение электродвигателем мощностью 5 л.с. Поскольку для перемещения цилиндра во время движения требуется всего 100 фунтов на квадратный дюйм, много энергии, выделяемой теплом, тратится впустую. Этот пример несколько преувеличен, но отнюдь не неслыханный. Обратите внимание, что в примере показана только энергия, потраченная на ход разгибания. При уменьшении скорости хода втягивания тепловыделение может почти удвоиться по сравнению с показанными цифрами.

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

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

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

Делители потока жидкости

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ротационные делители потока

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 13-21. Символы для модульного управления потоком и делителей потока

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

Базовая гидравлика — понимание схем

ГЛАВА 12 — Понимание схем

Рисунок 12.1 — схематические символы нарисованы простыми формами, такими как эти

Символы

Символы важны для технической коммуникации. Они не зависят от какого-либо конкретного языка, являются международными по своему охвату и характеру.Гидравлические графические символы подчеркивают функции и методы работы компонентов. Эти символы можно довольно просто нарисовать, если понимать логику и элементарные формы, используемые в дизайне символов. Элементарные формы символов — круги, квадраты, треугольники, дуги, стрелки, точки и кресты.

Рисунок 12.2 — представление схематических линий, которые могут быть найдены на гидравлической схеме

Строки

Понимание графических линейных символов имеет решающее значение для правильной интерпретации схем.Непрерывные линии обозначают рабочую линию, питающую, обратную или электрическую линию. Пунктирная линия обозначает пилотную линию, линию слива, продувки или слива. Гибкие или изогнутые линии обозначают шланг, обычно соединенный с движущейся частью. Пересечение линий может иметь петли на пересечении или прямое пересечение. Соединение линий может быть выполнено с помощью точки на стыке или может располагаться под прямым углом.

Рисунок 12.3 — схематические изображения гидробаков

Резервуары

Резервуары с вентиляцией показаны в виде прямоугольника без верхней линии.Резервуары под давлением показаны в виде капсул. В резервуарах могут быть линии для жидкости, заканчивающиеся выше или ниже уровня жидкости. Возвратная линия выше уровня заканчивается на вертикальных ножках бака или немного ниже них. Линия возврата ниже уровня касается нижней части символа резервуара. Упрощенный символ для обозначения резервуара сводит к минимуму необходимость рисования ряда линий, возвращающихся в резервуар. Некоторые из них в одном контуре представляют собой общий резервуар. Эти символы имеют ту же функцию, что и символ заземления в электрических цепях.

Рисунок 12.4 — схематические изображения гидронасосов

Управление потоком

Символ клапана управления потоком начинается с верхней и нижней дуги. Это будет символизировать фиксированное отверстие. Стрелка, проходящая через дуги, указывает на то, что отверстие регулируется. Это будет графический символ игольчатого клапана. Когда мы добавляем стрелку к линии потока внутри блока управления, мы указываем, что клапан имеет компенсацию давления или истинное управление потоком.Клапан управления потоком с обратным клапаном указывает обратный поток вокруг клапана.

Рисунок 12.5 — схематические изображения гидрораспределителей

Направляющие регулирующие клапаны

Символ гидрораспределителя имеет несколько огибающих, показывающих количество положений клапана. Трехпозиционный гидрораспределитель показан с тремя огибающими.Стрелки в каждом конверте указывают возможное направление потока, когда клапан находится в этом положении. Центральное положение в трехпозиционном гидрораспределителе определяется в зависимости от типа контура или применения. Это центральное положение указывает путь потока жидкости, когда клапан находится в центре. Хотя существует множество типов конфигураций центра, четыре наиболее распространенных — это тандемная, закрытая, плавающая и открытая. Чтобы сдвинуть клапан или активировать его, используются такие устройства, как механическая ручка или рычаг, электрический соленоид или гидравлическое управляющее давление.Пружины с обеих сторон символа указывают на то, что клапан центрирован, когда он не активирован. В положении один или по центру жидкость течет из насоса через клапан в резервуар. Это тандемный центр. Когда клапан переводится в положение два, жидкость течет из P в A, расширяя цилиндр. Переключение в положение три позволяет потоку из P в B и из A в T, втягивая цилиндр.

Рисунок 12.6 — схематические изображения гидрораспределителей

Клапаны давления

Символ клапана давления начинается с одного конверта.Стрелка на конверте показывает направление потока через клапан. Порты обозначены как 1 и 2 или как первичный и вторичный. Поток через клапан идет от первичного к вторичному порту. Обратите внимание, что в нормальном положении стрелка не совмещена с портом. Это указывает на то, что клапан нормально закрыт. Все клапаны давления обычно закрыты, за исключением редукционного клапана, который обычно открыт. Пружина, расположенная перпендикулярно стрелке, указывает на то, что сила пружины удерживает клапан в закрытом состоянии.Стрелка, проходящая через пружину по диагонали, указывает на то, что сила пружины регулируется. Управляющее давление противодействует силе пружины. На это указывает пунктирная линия, идущая от первичного порта перпендикулярно стрелке напротив пружины. Когда гидравлическое давление, управляемое из первичного порта, превышает силу пружины, клапан перемещается в открытое положение, выравнивая первичный и вторичный порты.

Рисунок 12.7 — схематические изображения напорных клапанов

Обратные клапаны

Символы обратного клапана нарисованы маленьким кружком внутри открытого треугольника.Свободный поток противоположен направлению, указанном треугольником. Когда круг переходит в треугольник, поток блокируется или останавливается. Обратные клапаны могут открываться или закрываться с помощью пилота. Пилот для открытия обозначен пилотной линией, направленной к показанному треугольнику, чтобы отодвинуть круг от уплотнения. Пилот должен замкнуться, указывая направление пилотного троса к задней части круга или к сиденью.

Рисунок 12.8 — схематические изображения обратных клапанов

Двигатели

Графические символы гидравлического двигателя противоположны гидравлическим насосам, с той разницей, что энергетический треугольник указывает на круг, указывая на поступление энергии жидкости.Два энергетических треугольника указывают на двунаправленный или реверсивный двигатель. Как и насосы, многие конструкции гидравлических двигателей имеют внутреннюю утечку. Пунктирная линия, выходящая из круга, указывает линию слива в бак.

Рисунок 12.9 — схематические изображения гидромоторов

Цилиндры

Гидравлические силовые цилиндры без каких-либо необычных соотношений между диаметром отверстия и штоком показаны на Рисунке 12.10: одинарного действия, двойного действия и двойного стержня. Внутренний прямоугольник рядом с символом поршня указывает на амортизирующее устройство в конце хода. Если диаметр стержня больше обычного для диаметра отверстия, это должно отражаться в символе.

Рисунок 12.10 — схематические изображения цилиндров

Фильтры

Графический символ устройства кондиционирования гидравлической жидкости изображен квадратом, стоящим на конце.Пунктирная линия в противоположных углах указывает на то, что это фильтр или сетчатый фильтр. Добавление обратного клапана параллельно портам указывает на то, что фильтр имеет байпас.

Рисунок 12.11 — схематические изображения гидравлических фильтров

Теплообменник

Гидравлические теплообменники можно рассматривать как охладители или нагреватели. Их графические символы часто путают. Как и в случае с фильтром, базовый символ отображается в виде квадрата на конце.Внутренние стрелки указывают на ввод тепла или нагревателя. Стрелки указывают на рассеивание тепла или охлаждение. Стрелки, указывающие внутрь и наружу, будут указывать на регулятор температуры или температуру, которая поддерживается между двумя заданными пределами.

Схема чтения

Контур № 1

Схема — это набор взаимосвязанных графических символов, показывающих последовательность операций. Короче говоря, они объясняют, как работает схема.Правильное прочтение схемы — самый важный элемент поиска и устранения неисправностей гидравлики. Хотя поначалу большинство схем может показаться сложным, распознавание стандартных символов и систематического отслеживания потоков упрощает процесс.

В схеме на рис. 12.13 используются два клапана последовательности. Это нормально закрытые клапаны, которые открываются при заданной настройке. Отслеживая поток в контуре, можно определить, как контур спроектирован для работы. Этот процесс называется чтением схемы.Начнем с насоса.

Рисунок 12.13 — гидравлическая схема для контура № 1

Следуйте за потоком мимо предохранительного клапана к гидрораспределителю, который перемещается в верхнее положение, как показано. Направленный регулирующий клапан направляет поток в линии верхнего контура. Здесь поток может идти в трех направлениях. Верхний обратный клапан перекрывает один проход. Клапан закрытой последовательности блокирует другой, но поток к порту A привода открыт.Когда шток цилиндра втягивается, поток из порта B блокируется обратным клапаном, поэтому он выходит в резервуар через распределительный клапан.

Когда цилиндр полностью втянут, давление будет расти в пилотном канале клапана последовательности. Он открывается и подает управляющее давление на гидрораспределитель. Управляющее давление на верхней стороне гидрораспределителя сдвигает клапан вниз. Теперь поток насоса направляется в нижний контур, а поток здесь направляется в три места.Он заблокирован на обратном клапане и заблокирован на клапане закрытой последовательности, но поток к порту B привода открыт. Поток в порту будет оказывать давление на поршень и расширять цилиндр. Поток из порта A блокируется верхним обратным клапаном, поэтому он проходит через распределительный клапан в резервуар. Когда цилиндр полностью выдвинут, давление продолжает расти. Управляющее давление открывает клапан последовательности внизу. Это посылает управляющее давление в нижнюю часть гидрораспределителя, переводя его обратно в верхнее положение.Теперь поток насоса снова направляется на сторону штока привода для втягивания цилиндра, и цикл начинается снова. Отслеживание потока в этом контуре показывает, что он предназначен для автоматического втягивания и выдвижения. Теперь, когда схема понятна, правильное функционирование системы будет зависеть от правильной настройки и работы клапанов последовательности, а также от правильной работы гидрораспределителя с гидроуправлением.

Контур № 2

Рисунок 12.14 — цепь высокого-низкого уровня. Такой контур может использоваться для достижения высокой скорости или быстрого продвижения при низком давлении, за которым следует медленная скорость и большое усилие. Хорошим примером системы высокого-низкого давления может быть пресс, в котором плунжер быстро приближается к заготовке. В это время давление начинает нарастать. Поток от насоса большого объема отводится в резервуар. Насос малого объема будет производить небольшой поток, необходимый для продолжения движения плунжера в обрабатываемой детали. Давление будет продолжать расти, пока не достигнет настройки предохранительного клапана.При реверсировании гидрораспределителя давление падает и разгрузочный клапан закрывается. Цилиндр втягивался с большой скоростью. Теперь мы более подробно рассмотрим компоненты, составляющие эту систему. Во-первых, разгрузочный клапан. Этот клапан был установлен на 500 фунтов на квадратный дюйм. Когда давление в системе достигнет 500 фунтов на квадратный дюйм, этот клапан откроется и позволит потоку из насоса большого объема вернуться в резервуар при минимальном давлении.

Рисунок 12.14 — принципиальная электрическая схема высокого-низкого уровня цепи №2

Далее мы рассмотрим функцию обратного клапана. Когда давление в системе ниже настройки разгрузочного клапана, поток из насоса большого объема проходит через обратный клапан, чтобы объединиться с потоком из насоса малого объема. После открытия разгрузочного клапана этот обратный клапан закрывается, так что поток от насоса малого объема не течет к разгрузочному клапану.

Теперь мы рассмотрим группу насосов высокого-низкого уровня.Это двойной насос. Эти насосы имеют общий вход и отдельные выходы. Во время быстрого продвижения при низком давлении оба потока насоса объединяются. Когда разгрузочный клапан открывается, поток большого насоса возвращается в резервуар, а поток малого насоса используется для выполнения работы.

Наконец, мы рассмотрим предохранительный клапан системы. Этот клапан ограничивает максимальное давление в системе. Обратите внимание, что на схеме показано давление, на которое должен быть установлен клапан.

Контур № 3

На рисунке 12.15, цилиндр имеет вес, который может вызвать его свободное падение или падение с неконтролируемой скоростью. Уравновешивающий клапан помещается в порт на конце штока цилиндра для создания противодавления. Противодавление является результатом нагрузки, которая пытается вытеснить жидкость из цилиндра через уравновешивающий клапан, который закрыт. Уравновешивающий клапан должен быть установлен немного выше давления, создаваемого нагрузкой. При переключении гидрораспределитель оказывает давление на поршень цилиндра. Это, в свою очередь, увеличивает противодавление, вызывая открытие уравновешивающего клапана, позволяя цилиндру опускать нагрузку с контролируемой скоростью.

Теперь мы более подробно рассмотрим компоненты, составляющие эту систему. Сначала мы рассмотрим схему автономного или петлевого фильтра почек. Этот контур состоит из группы электродвигателей насоса, фильтра и теплообменника воздух-жидкость. Насос забирает гидравлическую жидкость из резервуара, пропуская жидкость через фильтр и теплообменник воздух-жидкость. Этот контур обычно работает постоянно, чтобы гидравлическая жидкость оставалась чистой и прохладной. Далее идет насос с компенсацией давления. Насос с компенсацией давления прекращает ход, когда гидрораспределитель находится в центре.В это время между насосом и гидрораспределителем поддерживается давление, но нет потока. При смещении гидрораспределителя насос продолжает ход, обеспечивая поток для контура.

Рисунок 12.15 — схематическое изображение цепи № 3

Далее мы рассмотрим гидрораспределитель. Это трехпозиционный четырехходовой клапан с поплавковым центром. Этот клапан, когда он отцентрован, будет блокировать поток из насоса, так что давление будет расти и выключать насос.Оба рабочих порта возвращаются обратно в резервуар, поэтому в линиях рабочего порта нет давления, кроме как между штоком цилиндра и уравновешивающим клапаном.

Наконец, мы рассмотрим уравновешивающий клапан. Уравновешивающий клапан поддерживает противодавление на стороне штока цилиндра, так что цилиндр снижает нагрузку с контролируемой скоростью. Обратный клапан используется для блокировки и удержания нагрузки на цилиндр, когда гидрораспределитель находится в центре.Теперь давайте снова посмотрим, как работает система, и посмотрим, как работает каждый компонент.

РЕЗЮМЕ

Схема — это линейный чертеж, состоящий из ряда символов и соединений, которые представляют фактические компоненты гидравлической системы.

Гидравлические графические символы Символы подчеркивают функции и методы работы компонентов.

Символы не зависят от какого-либо конкретного языка и являются международными по своему охвату и характеру.

Подробнее:

Блог.Teknisi

Основная идея — Гидравлическая система

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

Этот контент несовместим с этим устройством.

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

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

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

Это содержимое несовместимо с этим устройством.

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

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

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

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

Гидравлическая символика 203 — напорные клапаны

В «Гидравлической символике 101» (сначала прочтите ее здесь) я рассмотрел основной квадрат, используемый для напорных клапанов, а также показал наиболее урезанные версии двух наиболее часто используемых символов напорных клапанов, предохранительный клапан и редукционный клапан. В этом выпуске «Гидравлической символики» я собираюсь рассказать о четырех первичных клапанах давления; предохранительный клапан, клапан управления движением, клапан последовательности и редукционный клапан. Каждый основан на одном и том же квадратном символе, но используется совершенно по-разному как в схемах, так и в реальной жизни.

Ниже показаны квартеты, рассматриваемые под одинаковым углом друг к другу. На каждом изображен основной квадрат с вертикальной стрелкой рядом с пилотной линией слева и пружиной справа. Пунктирная линия обозначает пилотный сигнал, который представляет собой столб жидкости давления энергии, используемый для толкания или воздействия на другие внутренние компоненты клапана. Предохранительный клапан нормально закрыт (непроточный). При повышении давления в нижнем порте энергия перемещается к пилотной линии слева, но клапан все еще закрыт.По мере того, как давление продолжает увеличиваться, сила, давящая на левую сторону стрелки, начинает преодолевать силу пружины, приложенную справа. Когда управляющее давление создает достаточную силу, он может преодолеть давление пружины и медленно открыть клапан.

Пружины изображены для обозначения силы, приложенной внутрь, и в случае этих символов сила находится слева. Пружину предохранительного клапана можно настроить как слабую или сильную в допустимом диапазоне, ослабив или затянув регулировочный винт.Чем слабее сжатие пружины, тем легче управляющее давление может заставить клапан открыть. Как упоминалось ранее, диагональная стрелка обозначает возможность регулировки, и большинство клапанов давления регулируются.

В приведенном ниже примере показана схема со всеми четырьмя типами клапанов давления. Похоже, много чего происходит, но я собираюсь разбить их все по одному, чтобы они имели смысл. Предохранительный клапан входит в правую часть после всасывания насоса так же, как и предохранительный клапан выше, и работает по тому же принципу.Пружина закрывает клапан с усилием 3000 фунтов на квадратный дюйм, и в этом контуре она действует как максимальное предельное давление насоса, которого может достичь перед тем, как его выбросить в резервуар.

Последовательные клапаны мало чем отличаются от предохранительных клапанов, и это сразу видно по их внешнему виду. Этот клапан последовательности после насоса точно такой же, как и предохранительный, за исключением дренажной линии и настройки пониженного давления. Клапан последовательности предназначен для обеспечения вторичного пути потока, который происходит последовательно с параллельной функцией.Другими словами, когда цилиндр в этом приложении продвигается до конца хода, давление немедленно повышается. Когда давление достигает 2000 фунтов на квадратный дюйм, наш клапан последовательности открывается, отклоняя весь поток насоса для вращения двигателя, в то время как цилиндр остается заблокированным и пока его направляющий клапан остается под напряжением.

Дренажная линия клапана последовательности требуется для поддержания стабильной работы клапана. Поскольку клапан последовательности испытывает давление в обоих портах, внутренняя утечка позволяет создавать давление внутри камеры пружины, которое является добавкой к давлению пружины.Без слива давление может повыситься, а клапан может даже заблокироваться. Ключевым различием между клапаном последовательности и предохранительным клапаном является наличие этого слива. Фактически, клапан последовательности представляет собой выдающийся предохранительный клапан.

Редукционный клапан подсоединяется по трубопроводу сразу за направляющим клапаном в отверстии B. Вы сразу заметите, насколько этот клапан отличается от других, и даже самые проницательные люди заметят два различия. Пилотная линия нарисована иначе, на этот раз показывая сигнал давления, исходящий от клапана.Этот важный контраст позволяет клапану снижать давление на выходе, чтобы защитить привод или подсхему за его пределами.

Редукционный клапан также отличается тем, что обычно течет в нейтральном состоянии. Жидкость свободно проходит и позволяет двигателю вращаться, и только после того, как давление на выходе из двигателя поднимется выше уставки 1700 фунтов на квадратный дюйм клапана, он не начнет закрываться. Пилотная линия определяет давление ниже по потоку и начинает перемещать стрелку вправо, перекрывая поток в двигатель.Этот уменьшенный поток также снижает давление, но делает это плавно и с небольшим падением скорости. В результате давление на выходе просто снижается.

В этом примере вы заметите, что есть также обратный клапан, позволяющий потоку полностью обходить редукционный клапан. Это гарантирует, что двигатель не будет испытывать противодавления или будет испытывать небольшое противодавление, когда он вращается в противоположном направлении. Иногда обратный клапан не требуется, но это хорошая практика.

Последний клапан давления, который будет обсуждаться сегодня, — это клапан управления движением, который в моем примере разбит на тормозной клапан и уравновешивающий клапан.Тормозной клапан используется в двигателях, как показано выше. Клапан также очень похож на предохранительный клапан по конструкции и фактически может использоваться как единое целое (как и все клапаны давления, кроме редукционного клапана). Обратный клапан обратного потока обеспечивает свободный поток в двигатель, позволяя ему свободно вращаться по часовой стрелке, когда направляющий клапан остается в его текущем фиксированном положении.

Однако при реверсировании направляющего клапана обратный клапан блокирует свободный поток, и теперь масло должно проходить через тормозной клапан.Как вы заметите, у этого клапана две отдельные пилотные линии, соединяющиеся в одной точке на клапане. У него такая же пилотная линия прямого действия, которая огибает угол, но есть дополнительный пилотный источник, тянущийся из противоположного порта двигателя. Эти двойные пилотные источники добавляют интересную функциональность тормозному клапану, поскольку он управляется как изнутри, так и извне.

Внутренний сигнал прямого действия гарантирует, что двигатель не будет двигаться, пока комбинация нагрузки и давления насоса не протолкнет двигатель до уровня 3000 фунтов на квадратный дюйм.Это позволяет двигателю оставаться «заторможенным» при отсутствии потока насоса. Однако клапан управления тормозом прямого действия — неэффективный метод управления движением.

У этого клапана есть хитрость в рукаве — площадь поверхности, с которой работает внешний пилот, больше, чем площадь стороны прямого действия. Соотношение площадей часто составляет 4: 1, но может быть больше 8: 1. В результате управляющее давление должно составлять четверть рабочего давления, что снижает потери энергии в тормозном клапане. Тормозной клапан по существу тормозит до давления 3000 фунтов на квадратный дюйм, но открывается, чтобы обеспечить поток, когда противоположный порт показывает давление 375-750 фунтов на квадратный дюйм.Клапан использует управляющее давление как разрешение открываться и пропускать поток, предотвращая непреднамеренное движение двигателя.

Наконец, мы подошли к клапану управления движением, обозначенному как уравновешивающий клапан. Обычно он такой же, как тормозной клапан, но используется в цилиндрах. В этом примере показан предохранительный клапан, установленный на 2800 фунтов на квадратный дюйм и подсоединенный к отверстию крышки цилиндра. Обратный клапан обратного потока гарантирует, что цилиндр будет выдвигаться с небольшим перепадом давления, но когда направляющий клапан возвращается в нейтральное положение, уравновешивающий клапан остается закрытым, чтобы цилиндр случайно не втягивался.

Уравновешивающий клапан также имеет передаточное число пилота, позволяющее клапану открываться, когда он воспринимает энергию пилота от порта штока, предотвращая случайное втягивание. Уравновешивающие клапаны также хорошо работают на отверстии для штока цилиндра, что предотвращает перегрузку, когда цилиндр перемещается «над центром», что является условием тянущих усилий на штоке.

Оба примера этих клапанов управления движением можно было использовать со сливными отверстиями камеры пружины, как и с клапаном последовательности.Дренаж защищает камеру пружины от дополнительного давления, но в случае этого контура достаточно открытого трубопровода к резервуару через направляющие клапаны, чтобы предотвратить чрезмерное давление.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *