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

Содержание

зачем они нужны и как работают?

Гидроаккумулятор в системе водоснабжения частного дома — своего рода персональная водонапорная башня. Он отвечает за комфортный поток воды из кранов и постоянный уровень давления в системе, предотвращает гидроудары и даже продлевает срок службы насоса

Конструкция гидроаккумулятора

Как он работает? Внутри гидробака есть специальная камера, наполненная воздухом, которая отделена от воды упругой мембраной баллонного типа. Когда вода из скважины поступает в резервуар, мембрана увеличивается в объеме и сжимает воздух. Таким образом и создается давление в системе. По достижении им определенного уровня срабатывает датчик, и насос отключается. Далее, по мере расхода воды, давление воздуха на мембрану ослабевает, и в какой-то момент насос включается снова.

При выборе гидроаккумулятора нужно иметь в виду, что в 100-литровый бак входит только 50 л воды (соотношение воды и воздуха в нем 1:1). Главное, решить, сколько раз в среднем планируется выходить на максимальное потребление воды в час. При превышении нормы (а это не более 15 раз) мембрана будет испытывать чрезмерные нагрузки, что не может не сказаться на ее рабочем ресурсе. Более того, в случае недостаточного объема бака неизбежен преждевременный износ насоса.

Материал изготовления мембраны

В производстве мембран для гидробаков применяют специальную нетоксичную резину, пригодную для контакта с питьевой водой (согласно санитарным правилам).

В первую очередь это натуральная каучуковая резина (Natural), рассчитанная на температуру воды от —10 до +50°С. Она эластичная, но со временем может начать пропускать воду сквозь стенки мембраны.

Используют также и синтетическую резину — бутиловую (Butyl) и этиленпропиленовую (EPDM). Они менее эластичны по сравнению с натуральной, зато служат дольше. Рабочая температура воды: от —10 до +99°С.

Постепенно давление воздуха в баке снижается. Раз в полгода его следует измерить и при необходимости подкачать воздух автомобильным насосом

Рассчитываем объем прибора

Тут все зависит от количества точек водопотребления в доме. Если гидроаккумулятор должен обслуживать лишь кран на кухне и туалет, то с этой задачей вполне справится бак минимального объема — 24 л. Если таких точек три-пять, включая душевую кабину, понадобится уже прибор на 70–100 л. В том случае, когда в доме имеется несколько санузлов плюс подключаемая к воде бытовая техника, то целесообразно произвести расчет по следующей формуле:

V = 16,5 x Qmax/a x (Pmin x Pmax/Pmin–Pmax) x 1/P0,

где V — полный объем гидробака, л;
Qмакс — максимальное значение потребного расхода воды, л/мин;
а — количество пусков системы в час;
Pmin — нижний порог давления при включении насоса, бар;
Pmax — верхний порог давления при выключении насоса, бар;
P0 — начальное давление воздуха в гидробаке, бар.

Нижний порог Pmin для двухэтажного дома обычно равен 1,5 бар, а верхний (Pmax) — 3 бар.

Таким образом, если Qmax = 40 л/мин, а = 15, Pmin = 1,8 бар, Pmax = 3,0 бар, Р0 = 1,5 бар, требуется бак объемом 150 л.

Кстати, если в доме появился дополнительный потребитель воды, такой как, например, посудомоечная машина, и объема имеющегося гидроаккумулятора стало не хватать, то приведенная формула поможет правильно рассчитать, баком какой вместимости его лучше заменить.

Чем выше, тем лучше

Гидробак рекомендуют располагать как можно ближе к насосу и, главное, на максимально возможной высоте: в этом случае в системе будет создаваться дополнительное давление, а значит, и напор воды из кранов будет комфортным для пользования. Обратите внимание: каждые 10 м по высоте — это плюс 1 бар давления.

Выбирая между вертикальной и горизонтальной моделью гидроаккумулятора, покупайте ту, что больше подходит к месту монтажа. Принципиальных различий у них нет

Устанавливая прибор, следует учитывать вес бака вместе с водой, а также заранее предусмотреть, куда можно ее слить, если возникнет необходимость отрегулировать давление или заменить мембрану.

Давление в норме!

Разница между нижним и верхним порогами срабатывания должна составлять 1,0–1,5 бар. Вычислим минимальное значение давления для бака, расположенного, скажем, в подвале. Определив расстояние (в метрах) от бака до самой высокой точки потребления (пусть это будет душ на втором этаже), прибавим к этому числу 6 и разделим на 10. При расстоянии до душа 7 м получаем: (7 + 6)/10 = 1,3 атм. Если давление в гидроаккумуляторе будет ниже, вода до душа просто не дойдет. А при завышенных значениях в баке вовсе не будет воды. Изначально установленное на производстве давление воздуха в бытовом аппарате — 1,5 бара. Прибавив к этому еще 1,5 бара, мы получим его максимальную величину. Притом важно, чтобы она была на 30% меньше того значения, которое указано как наибольшее в напорных характеристиках насоса.

С чем можно столкнуться при эксплуатации гидроаккумулятора?

Частое включение насоса

Причина

Решение

  1. Низкое давление сжатого воздуха
  2. Повреждена мембрана
  3. Поврежден корпус бака
  4. Слишком мала разность давлений, при которых насос включается/выключается
  5. Подтекает воздушный клапан
  6. Давление воздуха упало ниже расчетного значения
  1. Подкачать воздух
  2. Заменить мембрану
  3. Произвести ремонт
  4. Отрегулировать значения давления с помощью реле
  5. Заменить клапан
  6. Продуть ниппель, восстановив давление внутри

Отсутствие напора

  1. В гидроаккумуляторе нет сжатого воздуха
  2. Насос не обеспечивает нужное давление
  1. Закачать воздух
  2. Убедиться в исправности насоса, а также в том, что его технические характеристики соответствуют условиям эксплуатации

Как выбрать гидроаккумулятор для водоснабжения


Гидроаккумулятор для водоснабжения – необходимое дополнение автономной системы подачи воды. В частных домах бывают скачки давления, которые выводят бытовую технику из строя. Гидробак гасит их и минимизирует воздействие гидроударов. Наличие такого агрегата поддерживает давление даже при отключенном насосе. Его не нужно каждый раз включать при открытии крана. Вместительные баки накапливают воду, позволяя ее расходовать и после отключения подачи. Но для полноценной работы всей системы необходимо грамотно выбрать гидроаккумулятор по типу бака, его объему и давлению.


Как работает гидробак для ХВД?


Это металлический резервуар, интегрируемый в водоснабжение частного дома. По конструкции бывает с резиновым баллоном и с мембраной. Несмотря на отличия в компоновке, принцип работы этих агрегатов схожий.

  • Баллонный. Внутрь резервуара помещается эластичный баллон (груша). В бак закачивается воздух, а в баллон – вода. По мере наполнения водой груша расширяется, а давление в баке растет. Воздух сжимается и выталкивает воду. При снижении давления баллон прогибается в обратную сторону, что включает насос. Баллонные гидробаки простые и практичные. Вода контактирует только с резиновой грушей, которую легко заменить.
  • Мембранный. Внутри резервуара находится прорезиненная мембрана в виде перегородки. Делит бак на два отсека: верхний заполняется водой, а нижний – воздухом. Сжатый воздух через мембрану выталкивает воду из резервуара. Здесь вода контактирует со стенками и может вызвать коррозию. Сама мембрана обычно несъемная. Но, например, немецкие мембранные баки Reflex имеют съемную мембрану и антикоррозийную обработку.

Бак для воды: вертикальный или горизонтальный?


При выборе нужно исходить из места его размещения. Вертикальный можно уместить и на ограниченной площади. Но есть и другие отличия в оснащении и характеристиках.

  • Вертикальные. Это высокие резервуары, емкость которых достигает 800-1000 литров. Баки объемом более 100 л имеют специальный клапан в верхней части (воздухоотводчик). Такие агрегаты способны накапливать воду для ее подачи после отключения. Адаптированы для работы и с погружными, и с поверхностными насосами.
  • Горизонтальные. Занимают больше места при установке, но проще в монтаже, Могут даже крепиться к стене. Подходят для поверхностных насосов (есть специальная площадка). Однако для воздухоудаления потребуется монтаж клапана. К тому же такие гидробаки не отличаются большим объемом, поэтому не всегда приспособлены для накапливания воды.

Как выбрать гидроаккумулятор по объему?

Существуют формулы для расчета нужной вместительности бака с учетом запаса воды. Но для водоснабжения дачного дома достаточно знать несколько параметров. В продаже присутствуют баки следующих объемов:

  • 4-35 литров. Используются при производительности насоса в 1.5-2 м³/ч и для 2-3 точек потребления воды. Такие агрегаты подойдут для сезонных домиков на 1-2 человек.
  • 50-100 литров. Гидробаки рассчитаны на работу с насосом в 3. 5-5 м³/ч и на 7-8 потребителей. Хороший выбор для семьи, которая много времени проводит на даче.
  • 100-150 литров. Емкие баки для насосов более 5 м³/ч и 8-9 точек потребления воды. Подобные устройства выбирают для постоянного проживания в частном доме.


Нужен ли запас объема гидроаккумулятора для водоснабжения? На долговечность насоса это особо не повлияет. Производители предусматривают рабочий цикл в 20-30 включений в час. Если он будет включаться реже, то это ненамного продлит срок службы. Но если нужен запас воды на случай ее частого отключения, то емкий резервуар незаменим. При этом важно соблюсти баланс. Слишком большой бак для воды вызывает ее застаивание. Двойного запаса (от минимально необходимого) будет достаточно.

Необходимый расход воды


Общий объем гидробака и максимальный объем воды – не равнозначные параметры. Ведь вода занимает только часть внутреннего пространств. Примерный расчет воды определяется с учетом работы всей сантехники: краны на кухне и в ванной, душ, унитаз, стиральная и посудомоечная машины. В среднем это 150 литров в минуту. Но в реальности все приборы и техника одновременно не используются. Поэтому расход составляет около 70-75 л в минуту. Чтобы насос не включался чаще 30 раз за час, нужен двойной запас, то есть 140-150 л. Для небольших дачных домов, где мало потребителей воды, эти показатели ниже.

Рассчитываем рабочее давление


Рабочее давление – важный параметр гидроаккумулятора. При необходимости его можно настроить, исходя из расчетов. Подъем воды на высоту до 10 метров обеспечивает 1 атмосфера. Приплюсовывается еще 1 Атм для поддержания нормального напора в кране. Если точка забора воды находится на высоте 5 метров, то потребуется давление в 0,5 Атм. Добавляя еще одну атмосферу, получаем рабочее давление в 1,5 атмосфер. Этого хватит для водоснабжения двухэтажного дома. У большинства агрегатов на рынке оно не превышает 2 Атм. Максимальное давление варьируется от 4-5 до 10 атмосфер.

Заключение


Существуют и другие критерии выбора гидроаккумулятора для водоснабжения. Это фирмы-производители, материалы изготовления комплектующих (мембран, фланцев), стоимость гидробака и способы его подключения. Но руководствуюсь указанными выше характеристиками, можно определиться с базовыми параметрами. В нашем каталоге представлены мембранные баки российского и зарубежного производства объемом до 2000 литров. Гигиеничные, практичные и долговечные. Адаптированы к системам автономного водоснабжения и потребностям владельцев частных домов.

принцип работы гидробака, ля чего нужен, как работает, как выбрать, как устроен гидроаккумуляторный бак, устройство, назначение


Содержание:


Специальная емкость, которой является гидроаккумулятор для систем водоснабжения, предназначается для бытового и промышленного использования. Назначение этого изделия заключается в принятии на себя некоторого объема жидкости и избыточного давления, имеющегося в системе.


Современный автономно функционирующий водопровод обязательно укомплектовывают резервуаром, в котором хранится определенный объем воды. Самым простым вариантом данного устройства является металлический или пластиковый бак, располагаемый на чердаке.



Правда, сейчас гидроаккумуляторы уверенно вытесняют стандартные накопители. Дело в том, что они намного удобнее и оказывают лучшее влияние на состояние всей системы водоснабжения объекта недвижимости.

Принцип работы гидроаккумуляторов


Эти устройства также называют аккумуляторными или напорными баками и гидробаками для систем водоснабжения. Внешне гидроаккумулятор выглядит как металлическая емкость, разделенная внутри на две части при помощи специальной резиновой прокладки – мембраны. Этот элемент прочно закрепляют у горловины бака, где имеется отверстие для поступления жидкости.


На противоположной стороне аккумулятора располагается еще одно отверстие, предназначенное для воздуха. В этом месте устанавливают обычный ниппель, что сделано с определенной целью. Устройство гидробака имеет следующие особенности: поскольку мембрана делит его на два отделения, в одном из них находится вода, а в другом – воздух с определенной величиной давления.


Чтобы узнать этот параметр в резервуаре, пользуются манометром. Некоторые из моделей дополнительно снабжают фильтром с целью недопущения попадания загрязнений внутрь. Мембрану изготавливают из особой резины, отличающейся эластичностью и безопасностью для здоровья человека.



Принцип работы гидроаккумулятора после его подсоединения к водопроводной системе заключается в следующем: жидкость поступает из него под постоянным напором, а это позволяет повысить качество воды из водопровода и обеспечить требуемые условия для функционирования бытовых устройств.


Например, чтобы бесперебойно работала стиральная машина, ванна с гидромассажем и другая аналогичная техника, необходимо поддерживать определенную величину давления в системе водоснабжения. Почти всегда напорные баки укомплектовывают регулирующим устройством, которым является реле давления.


Можно таким образом настроить работу гидроаккумулятора в системе водоснабжения, что он будет включать /отключать подачу воды в прибор в зависимости от величины давления воздуха.


Функционирует он так:

  1. По мере забора жидкости из бака в его воздушной камере понижается давление.
  2. Реле после достижения минимальной отметки давления автоматически подключает насос, чтобы восполнялся объем воды.
  3. В итоге давление в емкости вновь повышается.
  4. Когда максимально возможное значение давления достигнуто, реле отключает водоподачу в бак.


В результате вышеописанный процесс, как работает гидроаккумулятор, позволяет значительно сократить число включений/отключений насоса, что способствует продлению ресурса функционирования техники. Если подключить насосное оборудование напрямую к автономному водопроводу, количество циклов существенно увеличивается.


Наличие напорного бака в водоснабжающей сети обеспечивает ее стабильную работу, а кроме этого, является защитой от возможности возникновения гидроударов. Помимо этого, внутри резервуара все время находится определенный запас воды, который не будет лишним в случае, например, поломки насоса.


Знание принципа, как работает гидроаккумулятор для водоснабжения, позволяет владельцу объекта недвижимости сделать выбор лучшего устройства, после чего организовать его правильный монтаж и последующее обслуживание.

Виды гидробаков для систем водоснабжения


Гидроаккумуляторы в зависимости от типа установки делятся на вертикальные и горизонтальные изделия. В первом случае устройства отличаются тем, что для их монтажа легче отыскать подходящее месторасположение. И вертикальные, и горизонтальные баки снабжают ниппелями.


Одновременно с водой в устройство поступает и незначительное количество воздуха. Он со временем накапливается внутри и частично занимает объем емкости. Чтобы бак функционировал исправно, необходимо периодически стравливать собравшийся воздух посредством ниппеля.



То, как устроен гидроаккумулятор вертикального типа, позволяет применять ниппель именно для этой цели. В свою очередь с горизонтальными емкостями все сложнее. Кроме ниппеля, предназначенного для стравливания воздуха, на напорный бак нужно устанавливать запорный кран и отвод в канализационную систему. Все вышесказанное имеет отношение к моделям, которые могут накапливать жидкость объемом свыше 50 литров.


Если бак меньше, тогда устройство вне зависимости от типа не имеет никаких особых приспособлений для удаления воздуха из мембраны. Но его все равно необходимо из гидробака удалять, поэтому из него периодически сливают воду, после чего вновь заполняют жидкостью.


Данную процедуру выполняют в следующей последовательности:

  1. В первую очередь отключают питание насосного оборудования и реле давления.
  2. Затем открывают ближайший смеситель.
  3. Воду сливают, пока бак не опустеет.
  4. Дальше кран закрывают, подают питание на реле и насос, после чего вода заполняет бак в автоматическом режиме.


Для автономно обустраиваемых инженерных систем используют два вида гидроаккумуляторов для водоснабжения – они бывают синего и красного цвета. Такая их особенность позволяет отличать резервуары по назначению. Синий бак применяют при обустройстве систем холодного водоснабжения, а красный аккумулятор – для функционирования отопительного контура.


Когда производитель не обозначает выпускаемую продукцию одним из этих двух цветов, узнать назначение приобретаемого устройства можно из техпаспорта на изделие.


Кроме цвета типы гидроаккумуляторов для водоснабжения отличаются в зависимости от характеристик материалов, применяемых для производства мембран. В любом случае используется высококачественная резина, которая предназначается для контакта с продуктами. Но в красных баках устанавливают мембраны, рассчитанные на соприкосновение с горячей водой, а в синих – с холодной.


Приборы синего цвета могут переносить более высокое давление, чем красные резервуары. Назначение гидроаккумулятора в системе водоснабжения имеет большое значение. Не следует применять для холодной жидкости изделия для систем ГВС и наоборот. При нарушении условий эксплуатации напорных баков мембраны начинают изнашиваться гораздо быстрее, устройства приходится ремонтировать или даже полностью менять.

Критерии выбора подходящего гидробака


Перед тем, как выбрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения, в первую очередь обращают внимание на объем жидкости, который он может в себя вместить. Для этого пользуются специальной формулой. Получившееся значение умножают на поправочный коэффициент, величина которого зависит от мощности насосного оборудования. Например, при мощности насоса 0,55 – 1,5 кВт коэффициент равен 0,25.


В основном проведение расчетов требуется, когда гидроаккумулятор используется для промышленного назначения. Что касается бытовых потребностей, то обычно бывает достаточно бака, имеющего емкость примерно 25 – 50 литров.



Кстати, расчетные показатели редко совпадают с реальными объемами, которые имеют типовые модели данных устройств. В такой ситуации просто устанавливают бак с немного большим литражом. Например, если согласно вычислениям по формуле, при определении, какой нужен для системы водоснабжения гидроаккумулятор, получилось, что требуется 32-литровый бак, тогда можно приобретать 35 — литровое изделие.


Не следует забывать, что наружные параметры прибора и объем помещаемой в него воды являются разными цифрами. Как правило, вода заполняет гидроаккумуляторный бак примерно на третью часть его объема.


Чем мощнее насосное оборудование, используемое в автономной водопроводной системе домовладения, тем более емкое устройство нужно установить. Отсюда ясно, что в распоряжении членов семьи будет небольшой запас воды. Но специалисты не советуют приобретать слишком объемный гидроаккумулятор, поскольку вода в нем будет меняться чересчур медленно и это обстоятельство ухудшит ее качество.



Именно по этой причине, делая расчеты, нужно учитывать максимальное количество жидкости, проходящее через водопроводную систему. Перед тем, как выбрать гидроаккумуляторы для водоснабжения, нужно помнить, что модели импортного производства имеют особенную конструкцию, поэтому их не всегда можно состыковать беспроблемно с элементами отечественного водопровода. Читайте также: «Какой расширительный бак для водоснабжения лучше выбрать – все, что нужно знать».

Особенности монтажа гидроаккумулятора


К установке данного устройства предъявляют более строгие требования по сравнению с монтажом накопительного резервуара. Объясняется данная особенность тем, что накопитель, расположенный на чердаке, статичен, а в тоже время гидроаккумулятор все время находится в динамическом движении, поскольку водная масса поступает в емкость и отбирается из нее, а в это время мембрана сжимается или растягивается.


Чтобы вибрация в процессе работы гидробака не передавалась водоснабжающей системе и предметам, находящимся рядом, его размещают на прочном и ровном основании, применяя амортизирующие прокладки из резины. Место его монтажа должно быть хорошо доступным и просторным.



Особенности устройства гидроаккумулятора для систем водоснабжения и принцип его функционирования требует периодического выполнения проверки, настройки и обслуживания. Перед монтажом следует знать, какое давление должно быть в пустой емкости. Обычно номинальная величина данного показателя составляет 1,5 бара — его устанавливают производители прибора (прочитайте: «Правильное подключение гидроаккумулятора к системе водоснабжения – инструкция по установке»).


Через время воздух частично покидает емкость. По этой причине нужно измерить давление манометром и при необходимости подкачать воздух или, наоборот, стравить его при избыточной величине данного показателя.


Не лишним будет уточнить величину нормального давления воздуха в незаполненном жидкостью гидроаккумуляторном баке для водоснабжения — информация об этом содержится в техпаспорте. Так как золотник имеет типовые размеры, для проведения замеров подойдет каждый манометр. Если гидробак не укомплектовали данным измерительным прибором, можно воспользоваться автомобильным вариантом.


Основное требование к манометру – он должен быть точным со шкалой с делениями от 0,5 бар или менее и находиться в исправном состоянии. Для проведения измерений можно пользоваться электронными приборами. Манометр подключают к водопроводным трубам, используя гибкие переходники. Их диаметр должен соответствовать сечению водопроводных труб, а вот сужение не допускается.



Устройство гидроаккумулятора для систем водоснабжения предусматривает, что перед тем, как наполнять его водой, нужно удалять весь воздух из мембраны. Первый раз жидкость закачивают внутрь его медленно, тонкой струей под слабым напором. Это необходимо для того, чтобы не допустить повреждения мембраны, поскольку она при хранении в магазине могла слегка деформироваться или слежаться.


Все эти нюансы на первый взгляд кажутся незначительными, но они могут оказать существенное влияние на работоспособность гидроаккумулятора. Важным процессом является настройка требуемой величины давления в резервуаре.


После наполнения емкости водой следует повторно измерить манометром давление воздуха. Чем меньше его окажется в гидробаке, тем ниже будет этот показатель и тем больший объем жидкости можно закачать.


Но чем меньше в аккумуляторе воздуха, тем ниже рабочее давление жидкости в месте ее выхода из емкости. Допустимая величина его снижения может быть равной 1 бару, если возникла потребность в наличии дополнительного объема для хранения воды. При этом наблюдается понижение напора потока в системе.


В зависимости от того, для чего нужен в системе водоснабжения гидроаккумулятор, его владельцу придется делать выбор между закачкой в резервуар большого количества воды и хорошим напором. Вне зависимости от решения, минимальное давление воздуха должно составлять один бар.


Если в напорном баке воздуха окажется недостаточно, мембранная вставка, наполненная водой, растянется и может достать до металлических стенок. Это не допустимо, поскольку в результате такого контакта резина начинает разрушаться и мембрану приходится менять.



После того, как емкость наполнена, произведена ее регулировка и сделано подключение к водоснабжающей системе, можно приступать к настройке реле давления. К нему обычно прилагают инструкцию, содержащую подробное описание порядка действий.


Если посмотреть под крышку корпуса, то там можно увидеть две регулировочные пружины. Та, что больше, позволяет выставлять величину минимального давления, при которой реле запускает насос, а тот начинает закачивать жидкость в энергоаккумулятор для воды. При помощи меньшей пружины настраивают разницу между верхним и нижним значением.


По мере того, как производится отбор воды из резервуара, давление начинает меняться. При достижении нижней величины замыкаются контакты реле, и включается насосное оборудование. В процессе настройки реле приходится несколько раз наполнять емкость и после этого ее опустошать. Как правило, разница между величиной давления включения и отключения равна около 2 бар.


В паспорте, прилагаемом к гидробаку, производитель указывает максимальное давление, на которое он рассчитан, но накачивать его до такого значения не имеет смысла. Дело в том, что при функционировании на пределе возможностей прибор быстрее изнашивается. Когда выполняется настройка реле давления, нужно учитывать, что разница между величинами давления отключения и воздуха в напорном баке должна составлять примерно 10%.

Правила эксплуатации


После завершения монтажа прибора, его нужно обслуживать с учетом того, для чего нужен гидроаккумулятор в системе водообеспечения домовладения. Не менее одного раза в течение месяца нужно проверять состояние настроек у реле давления и если требуется, корректировать их.


Также нуждается в проверке целостность мембраны, состояние корпуса резервуара и герметичность мест соединений. Чаще всего в напорных баках выходят из строя мембраны – происходит их разрыв. Постоянно повторяющиеся циклы, состоящие из сжатия-растяжения, являются причиной повреждения данного элемента.



О том, что мембрана порвана, говорят резкие перепады показаний на манометре, в результате чего вода начинает поступать в воздушную секцию гидроаккумулятора. Чтобы быть уверенным в наличии поломки, из резервуара полностью стравливают воздух. Если следом за ним начнет вытекать вода, это говорит о необходимости замены этого элемента.


Выполнение такого ремонта не является сложным, для чего поступают следующим образом:

  • гидроаккумуляторный бак отключают от электропитания и водопровода;
  • отвинчивают болты, удерживающие горловину емкости;
  • удаляют прежнюю мембрану;
  • устанавливают новое изделие;
  • собирают бак в обратном порядке;
  • прибор устанавливают на место и подключают.


После завершения ремонта нужно проверить и отрегулировать настройки давления в резервуаре и реле давления. Соединительные болты закручивают равномерно, чтобы не допустить перекоса устанавливаемой мембраны и чтобы ее край не сполз внутрь корпуса прибора.


При этом поступают так: болты помещают в гнезда и поочередно делают пару оборотов первого из них и переходят к следующему. В итоге мембрана получается одинаково прижатой к корпусу вдоль всей окружности.



Распространенной ошибкой многих новичков при проведении ремонта гидробака является неправильное применение герметиков. Дело в том, что месту размещения мембраны он не требуется, и наоборот – его присутствие может повредить этот элемент. Монтируемое изделие должно быть аналогичного объема и конфигурации. Желательно поступить так: разобрать бак и, имея на руках испорченную мембрану, приобрести ей замену.


Разобравшись с тем, зачем для водоснабжения гидроаккумуляторы, и каких бывают типов, можно отправляться за покупкой. Этот прибор является важной частью современной автономной водоснабжающей системы.

Гидроаккумулятор более сложное и дорогое устройство, чем стандартный накопительный бак, но все затраты на его покупку непременно окупятся, поскольку качество воды в системе водоснабжения улучшается и значительно возрастает рабочий ресурс насоса. Кроме этого, в водопроводе поддерживается постоянный напор жидкости.


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

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

Устройство гидроаккумулятора

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

Видео обзор — Принцип работы гидроаккумулятора

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

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

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

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

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

Установка оборудования в систему водоснабжения

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

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

Как правильно выбрать ?

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

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

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

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

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

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

зачем нужен гидроаккумулятор, каков принцип его работы, какой тип корпуса лучше выбрать

Этапы обустройства скважины на воду:


  • Монтаж насоса или насосной станции для подачи воды в помещение или для полива;

  • Монтаж кессона или адаптера для возможности использовать воду зимой при любой температуре;

  • Врезка реле давления в гидравлическую сеть;

  • Установка мембранного бака;

  • Прокладка водопровода.

Принцип работы гидроаккумулятора


Устройство мембранного бака – снаружи металлический корпус, внутри – резиновая эластичная мембрана, второе название которой «груша». Между ними накачивается воздух под заранее заданным давлением. В транспортном состоянии груша схлопнута под напором воздуха фото 1.


Насос накачивает воду в мембрану, которая надувается как воздушный шарик, сжимая воздух между ней и корпусом. При достижении максимального значения давления в баке срабатывает реле, которое монтируют на верхнем штуцере фото 1 и 2, и насос отключается. При расходе воды давление падает. Когда достигается минимальный порог включается насос и накачивает воду в мембранный бак до определенного напора, соответствующего верхнему порогу.


Зачем нужен гидробак?


Преимущества системы водоснабжения с гидроаккумулятором:


  1. Увеличение срока службы насоса, потому что он включается реже.
  2. Защита трубопроводов и сантехники от гидроударов, возникающих от прямого включения насоса при открытии крана.
  3. Поддержка постоянного давления в системе в случае нескольких точек водопотребления одновременно.
  4. Запас воды в баке — спасение при отключении электричества, что в нашей действительности встречается достаточно часто и непредсказуемо.

Чем объем гидробака больше, тем реже включается насос. Но выбор размера мембранного бака зависит и от производительности электронасоса, и от водопотребления. Редкое обновление воды в баке опасно обратной стороной — застаиванием воды и появлением бактерий.


Характеристики всех элементов системы водоснабжения должны быть сбалансированы, поскольку они влияют друг на друга. Прежде чем тратить деньги, проконсультируйтесь с инженером компании «Системы для дома».


Исполнение гидробака может быть вертикальным или горизонтальным, выбор зависит исключительно от удобства размещения. Например, горизонтальные гидроаккумуляторы снабжены планкой для настенного крепления.



97% объектов комплектуются вертикальными баками, 85% из них устанавливаются в кессоне, так как занимают меньшую площадь в помещении и дешевле. Но иногда накладываются ограничения по высоте, тогда ставятся горизонтальные, они на 10-15% дороже.


15%
в частном доме

Статистика компании «Системы для Дома» по типам мембранных баков


Производителей мембранных очень много, поэтому сложно выбрать, если сталкиваетесь с такой задачей впервые. Нужно сбалансировать много критериев: качество, цена, долговечность, размер, конструктивное исполнение, тип груши, цвет и т.д.


Наша рекомендация


Мы не имеем возможность проверить все типы оборудования. Но наши рекомендации только для тех типов оборудования, в надежности которых мы убедились лично. Собственная сервисная служба предоставляет большой объем информации, которая анализируется.


Многолетние наблюдения за эксплуатацией гидробаков на наших объектах, мы рекомендуем как минимум двух лучших производителей:


  • Reflex Winkelmann GmbH (Германия) считается ведущим мировым поставщиком оборудования для водоснабжения зданий.

  • AquaSystem S.r.l (Италия). Бренд принадлежит холдинговой компании Zilio Indutries. Вся продукция проверяется на соответствие действующих европейских норм.


Чтобы увеличить бесперебойный срок службы, гидробакам необходимо регулярное техническое обслуживание.


Например, в процессе эксплуатации постепенно стравливается воздух. В результате реле давления срабатывает чаще и в мембрану поступает объем воды больше допустимого. Она эластична, растягивается, но не бесконечно, а значит, может порваться. Периодически в емкость необходимо подкачивать воздух до нужного давления, не реже 2 раз в год. Для этого на корпусе расположен воздушный ниппель, соответствующий автомобильному стандарту. Подкачку можно выполнить автомобильным компрессором самостоятельно. Не сложнее, чем подкачать колесо.


Когда такой возможности нет, лучше доверить работу специалистам. Нужно знать до каких пределов подкачивать, а в комплексе работ по обслуживанию оборудования всей системы водоснабжения, учитывать настройки реле давления.




По телефону +7 (495) 649-8593 Вы узнаете больше о гидроаккумуляторе в системе водоснабжения.


11 доводов, почему мы можем рассчитывать на Ваше доверие.

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения – как работает? + Видео

Достаточно вникнуть в принцип действия и устройство гидроаккумулятора, чтобы самому понять, насколько важен этот агрегат для систем подачи воды в частном доме.

Гидроаккумулятор – а зачем он нужен?

Любой владелец загородного жилья прекрасно осведомлен о том, как бывает сложно обеспечить стабильную работу автономных систем водоснабжения. Сбои в подаче воды случаются достаточно часто. Они приводят к выходу из строя дорогостоящей бытовой техники и существенно осложняют жизнь человека в частном доме.

Иногда хватает одного скачка давления, чтобы газовый нагреватель воды либо недавно приобретенная посудомоечная машина поломались. Предупредить подобные неприятности помогает гидроаккумулятор для систем водоснабжения, называемый в быту расширительным, напорным или накопительным баком.

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Основные задачи такого устройства:

  1. Поддержка в водопроводной сети постоянной величины давления, защита системы от его перепадов. При одновременной работе 2–3 кранов (например, на кухне и в санузле) при скачках напора воды отмечаются значительные температурные колебания. Если в это время вы принимаете душ или моете посуду, есть большая вероятность получения ожога. Предотвратить столь неприятные ситуации позволяет установка расширительного бака для систем водоснабжения.
  2. Предохранение от раннего эксплуатационного износа водного насоса. В гидроаккумуляторе всегда имеется некоторое количество воды. При открытии крана именно она начинает поступать в сеть в первую очередь. При этом насос не включается до тех пор, пока запас воды в накопительном баке полностью не израсходуется.
  3. Защита трубопровода от гидравлических ударов. Они нередко фиксируются при запуске насоса и наносят системе водоснабжения ощутимый вред.
  4. Обеспечение потребителей определенным запасом воды на случай отключения подачи электроэнергии, когда насос не функционирует из-за отсутствия электричества. Вода, благодаря установленному баку, в подобных ситуациях все равно имеется. Ее конкретное количество зависит от объема гидроаккумулятора (100 литров, 200 литров и так далее).

Как видите, рассматриваемый гидробак имеет действительно огромное значение для нормального функционирования систем водоснабжения в частных жилищах, особенно если они располагаются за городом.

Какими бывают гидроаккумуляторы – коротко о классификации баков

По виду накопления энергии интересующие нас устройства бывают с механическим и с пневматическим накопителем. Первые из указанных функционируют за счет кинетики пружины либо груза. Механические баки характеризуются большим количеством эксплуатационных недостатков (крупные геометрические размеры, высокая инерционность систем), поэтому для бытовых систем водоснабжения они не используются. При этом стоит заметить, что такие устройства не нуждаются в подзарядке и питании от внешних электроисточников.

Агрегаты с пневматическим накопителем более распространены. Они функционируют за счет сжатия воды под давлением газа (либо наоборот) и делятся на следующие виды: поршневые; с грушей или с баллоном; мембранные. Поршневые аппараты рекомендованы для случаев, когда требуется постоянно иметь достаточно большой запас воды (500–600 литров). Их стоимость невысока, но в частных жилищах такие установки эксплуатируются крайне редко.

Небольшие размеры имеют мембранные баки. Они удобны в применении. Их чаще всего используют для систем водоснабжения частных домостроений. Активно применяются и более простые баллонные агрегаты. Такие приспособления просты в монтаже (их установку можно произвести самостоятельно) и обслуживании (при необходимости любой домашний мастер без труда заменит резиновую грушу, вышедшую из строя, либо прохудившийся бак). Хотя потребность в ремонте баллонных гидроаккумуляторов возникает редко. Они по-настоящему долговечны и надежны в эксплуатации.

Мембранный бак для частного дома

По назначению накопительные баки подразделяются на такие типы:

  • для систем отопления;
  • для горячей воды;
  • для холодной воды.

А по способу монтажа выделяют вертикальные и горизонтальные агрегаты. И первые, и вторые функционируют абсолютно одинаково. У вертикальных гидробаков объемом более 100 литров обычно имеется специальный клапан. Он дает возможность стравливать воздух из сети водоснабжения. Горизонтальные аппараты снабжаются отдельным креплением. К нему фиксируется наружный насос.

Также расширительные баки для автономных систем водоснабжения различаются по своему объему. В продаже имеются и совсем маленькие агрегаты, рассчитанные на 2–5 литров, и настоящие гиганты на 500 и более литров. Для частных домов рекомендуется приобретать гидроаккумуляторы на 100 либо 80 л.

Как устроен и как работает гидробак – простая и эффективная конструкция

Мембранные гидроаккумуляторы представляют собой емкость, внутри которой устанавливается резиновая специальная прокладка, разделяющая бак на две функциональные части. В одну часть закачивается инертный газ либо обычный воздух, во второй находится вода.

Рассматриваемый нами агрегат оснащается манометром, показывающим давление воздуха, а также специальным отверстием, по которому подается вода. Ее закачка в емкость производится за счет действия электрического насоса. Если гидробак для систем водоснабжения оснащен автоматическими приборами, они самостоятельно выключают насосное оборудование при достижении заданного показателя давления. При этом вода перестает поступать в емкость.

Устройство гидробака

Давление в баке уменьшается при каждом расходе воды. Когда оно становится минимально допустимым, автоматика снова запускает насосное оборудование и подкачивает воду. Как видим, принцип работы гидроаккумулятора очень прост. Разобраться с этим вопросом несложно даже человеку весьма далекому от премудростей систем водоснабжения и оборудования для них. Устройство баков с грушей или баллоном (их чаще всего изготавливают на 100 литров) отличается от мембранных тем, что в них нет соприкосновения жидкости с корпусом емкости. В баллонных агрегатах вода попадает в грушу, а затем расходуется по назначению.

Важный момент! Мембранные баки емкостью более 100 л всегда снабжаются стравливающим воздух клапаном. В гидроаккумуляторах с меньшим литражом такого дополнительного элемента нет. Поэтому при их монтаже нужно в обязательном порядке снабдить водопровод краном либо специальным тройником, с помощью которых можно будет перекрыть главную магистраль сети, а затем без проблем стравить ненужный воздух.

Схемы подключения гидробака к системам водоснабжения

Баллонные и мембранные емкости монтируются по двум методикам. Если вы применяете поверхностное насосное оборудование, гидроаккумулятор подключается по такой схеме:

  1. Определяете давление внутри емкости. Его показатель обязан быть меньше на 0,3–1 бар величины давления, необходимого для запуска насосного оборудования (конкретное число обычно указывается на реле насоса).
  2. Подключаете к гидробаку штуцер. Он должен иметь 5 выходов – для подключения водопроводной трубы, насоса, непосредственно накопительной емкости, манометра, насосного агрегата и реле. Штуцер присоединяется к гидроаккумулятору через фланец, который снабжен специальным клапаном (пропускным) или жестким шлангом.
  3. Привинчиваете все остальные элементы системы к штуцеру.
  4. Места всех соединений герметизируете лентой либо герметиком и паклей.

Схема подключения гидроаккумулятора

Особое внимание при монтаже оборудования уделите подключению реле давления. Под его крышкой есть два контакта – насос и сеть. Вам нужно подвести к каждому из них соответствующий провод. Сделать это несложно, если контакты подписаны. В противном случае придется вызывать профессионального электрика. После установки и подключения бака обязательно проверьте систему на отсутствие протечек. Если таковые есть, выполните герметизацию соединений более качественно.

Подключение накопительной емкости к погружному насосу имеет некоторые особенности. Такое насосное оборудование устанавливается в колодце с водой или в скважине. В этом случае обязательно монтируется обратный клапан. Его ставят на насос (через внутреннюю резьбу, сделанную в крышке устройства).

Клапан необходим для предотвращения обратного оттока воды в колодец. Это его единственная задача. После монтажа обратного клапана к системе подаче воды можно подключать и гидробак по уже известной вам схеме. Теперь вы знаете все о принципе действия, устройстве и тонкостях монтажа накопительных емкостей. Смело устанавливайте гидроаккумулятор, чтобы в вашем жилище никогда не было перебоев с водой!

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Как работает гидроаккумулятор для водоснабжения

Гидроаккумулятор или как его еще называют гидро- или мембранный бак представляет собой аппарат состоящий из специфической металлической емкости, в которой располагается специальная грушевидная мембрана. Эта мембрана заполняется водой до определенного уровня. Такая система соединенная фланцем с партрубком позволяет разделить аппарат на две функциональные части: воздушную и водную, которые работают как единое целое. Если повышается давление в системе поставляющей воду до заданных пользователем параметров, что автоматически фиксируется на реле, то происходит подача команды на отключение насоса. Проще говоря, как только вода в емкость набралась в достаточном количестве, насос отключается.
Отметим тот факт, что, несмотря на то, что корпус бака металлический, вода с ним не контактирует. Влага всегда сохраняется внутри прочного резинового бутила или так называемой камеры-мембраны, которая помимо высокой износоустойчивости обладает антибактериальными свойствами и полностью соответствует всем санитарно-гигиеническим требованиям. Это позволяет обеспечить сохранение всех свойств воды.

Зачем вообще нужен гидроаккумулятор?

Гидроаккумулятор – это крайне необходимая вещь в системе водоснабжения частного дома и имеет ряд полезных функций:

  1. Защитная функция. Предохраняет насос от слишком частого использования и закономерного преждевременного износа. Гидроаккумулятор всегда имеет небольшое количество воды в мембранной емкости и если водопроводный кран включается, то насос для подкачки воды запускается только, если воды в этой емкости недостаточно. Благодаря тому, что каждый насос имеет вполне определенное количество включений в час, гидроаккумулятор позволяет значительно сэкономить это число, а конечном итоге это позволяет намного продлить работоспособность насосного оборудования.
  2. Удержание стабильного давления в системе водопровода. Гидроаккумулятор отлично защищает от проблемы перепада водного напора, который заметен при одновременном включении нескольких кранов или включении такой техники как стиральная машина или посудомойка. Благодаря такой стабильности не происходит колебаний температуры воды, которые особенно неприятны, когда вы находитесь в душе.
  3. Защита от гидроудара. Эта проблема может случиться, если насос неправильно включился, в результате чего происходит порча трубопровода.
  4. Сохранение определенного количества воды доступной в любой момент времени. Это становится важно в те моменты, когда происходит непредвиденное отключение электричества, что совсем не редкость в секторах с частными домами.

Принцип работы

Работа гидроаккумулятора строится на процессе подачи воды под давлением в специальную емкость-мембрану до момента достижения порога давления, после чего происходит автоматическое отключение насоса подающего воду.
Когда происходит постепенный забор накопленной воды из гидробака и давление внутри мембраны падает до определенного показателя, насос снова в автоматическом режиме включается и подает недостающее количество жидкости в емкость. Отметим один важный момент – выбор гидроаккумулятора должен полностью зависеть от объема мембраны. Ведь это и есть определяющий фактор эффективности аппарата. Поэтому стоит выбирать больший объем, несмотря на его достаточно высокую стоимость. Кроме того качественный гидроаккумулятор позволяет очень точно регулировать срабатывание реле давления.
Процесс работы гидроаккумулятора достаточно специфичен, а потому в результате забора\сброса воды неизбежно происходит скопление растворенного в жидкости воздуха, который необходимо периодически стравливать. Иначе эффективность работы аппарата может сильно снизится. Проводить такие профилактические работы следует, ориентируясь на объем гидробака, но не реже чем 1 раз в 4-12 недель.

Преимущества и то, как они улучшают гидравлические системы.

Гидравлические аккумуляторы — это сосуды под давлением, в которых накапливается и отводится энергия в виде жидкости под давлением. По сути, потенциальная энергия хранится в сжатом газе и высвобождается по требованию, чтобы вытеснить масло из аккумулятора в контур. Вот некоторые важные преимущества, которые дают гидроаккумуляторы, и то, как они улучшают гидравлические системы.

Изображение любезно предоставлено Accumulators Inc.

Накопитель энергии. Одна из важнейших функций аккумуляторов — это их способность накапливать энергию.В частности, при циклических или изменяющихся операциях аккумулятор разряжается в периоды высокого спроса и перезаряжается в периоды низкого спроса. Один из примеров — машины для литья пластмасс под давлением, где высокое давление и сила зажима необходимы только для короткого сегмента всего производственного процесса.

Аккумуляторы часто используются для пополнения потока насоса во время пиковой нагрузки. Без аккумулятора насос и двигатель должны быть рассчитаны на максимальную мощность, даже если максимальная мощность требуется только на мгновение.Благодаря аккумулятору система может быть рассчитана на средний спрос. Это, в свою очередь, позволяет использовать насос меньшего размера, который подзаряжает систему в периоды пониженного спроса. Это также означает меньший двигатель и общую систему, которая требует меньше энергии, вырабатывает меньше тепла и стоит меньше.

Аварийное резервное копирование. Аккумуляторы могут поддерживать заряд высокого давления почти неограниченное время и служить в качестве аварийного источника питания, если машина потеряет электроэнергию или откажет насос. Установки правильного размера могут обеспечить необходимый поток и давление для втягивания цилиндра, закрытия клапана, открытия пресс-формы или перемещения машины в безопасное положение до восстановления питания или устранения неисправности.

Аккумуляторы

также могут защитить смазочную пленку в ответственных подшипниках, которые должны иметь постоянную подачу масла. Если смазочный насос выходит из строя, гидроаккумулятор поддерживает давление до тех пор, пока машина не остановится или вторичный насос не восстановит поток.

Снижение вибрации и ударов. Насосы, особенно поршневые и шестеренчатые, создают пульсации давления в гидравлических контурах. Значительные скачки давления в гидравлических контурах тоже довольно распространены. Быстрое замедление больших цилиндров, удары ковшей экскаватора и внезапное закрытие клапана могут вызвать скачки давления.Гидравлическая жидкость легко передает удары и пульсации через шланги и трубки, что может нанести ущерб компонентам, расположенным ниже по потоку.

Установка небольшого аккумулятора рядом с выпускным отверстием насоса может поглотить пульсации, минимизировать вибрацию и обеспечить более плавную работу. Добавление гидроаккумулятора в возвратную линию машин может смягчить удары и смягчить воздействие «водяного» удара, чтобы предотвратить повреждение чувствительных компонентов. Уменьшение ударов системы продлит срок службы компонентов, уменьшит утечки из соединителей и соединений и снизит затраты на техническое обслуживание.

Аккумулятор также снижает общий уровень шума гидравлической системы и передачу шума, переносимого жидкостью, на соседние механические конструкции, которые, в свою очередь, могут резонировать. В результате машины работают тише, а операторы счастливее.

Компенсация утечки. Некоторые гидравлические системы должны поддерживать давление и силу, когда нет движения или потока, например, удерживание нагруженного цилиндра в выдвинутом положении или удерживание зажима закрытым в течение продолжительных периодов времени. В таких случаях пользователи часто отключают систему для экономии энергии.В гидроаккумуляторе может поддерживаться постоянное давление, даже если жидкость медленно вытекает изнутри через уплотнения поршня или клапанные зазоры. Только когда давление в контуре падает ниже установленных пределов, насос запускается и перезаряжает аккумулятор.

Температурная компенсация. Колебания температуры окружающей среды или рабочих условий машины могут вызывать колебания температуры гидравлической жидкости, что влияет на общее давление в системе. Аккумулятор может компенсировать связанные с температурой перепады давления в закрытой гидравлической системе.Аккумуляторы минимизируют влияние изменений давления за счет добавления или уменьшения количества жидкости в контуре.

Более быстрый ответ. Баллонные и мембранные гидроаккумуляторы имеют практически мгновенный отклик и могут быстро подавать жидкость к быстродействующим сервоприводам и пропорциональным клапанам и улучшать их работу. Аккумуляторы также могут незамедлительно удовлетворить требования к пиковому расходу; помогают поддерживать постоянное давление в системах с помощью насосов переменной производительности; и обеспечивают компенсацию сил в непрерывных процессах, например при прокатке материалов с различным рабочим сопротивлением, что обеспечивает стабильную производительность и повышает производительность и качество.

Как работают гидроаккумуляторы | Sciencing

Гидравлическая система приводится в действие насосом, обеспечивающим постоянное давление определенной величины. Более крупный и мощный насос может перекачивать гидравлическую жидкость быстрее, но при этом потребляет гораздо больше энергии. Гидравлический аккумулятор — это система, в которой хранится гидравлическая жидкость под давлением. Таким образом, насос не должен быть достаточно мощным, чтобы справиться с внезапным скачком спроса. Вместо этого он может непрерывно перекачивать гидравлическую жидкость и полагаться на гидроаккумулятор, чтобы обеспечить дополнительную гидравлическую жидкость, когда это необходимо.

Типы гидроаккумуляторов

Гидравлические аккумуляторы — это камеры хранения, в которых находится гидравлическая жидкость. Перекачивание жидкости в гидроаккумулятор осуществляется гидравлическим насосом с односторонним клапаном. В гидроаккумуляторе есть еще один клапан, который можно открыть, чтобы выпустить жидкость в остальную часть гидравлической системы. Фактический аккумулятор находится под постоянным давлением. В газовых аккумуляторах баллон для газа под давлением прижимается к гидравлическому баллону. Чем больше заполняется мочевой пузырь, тем сильнее он давит на газ, увеличивая давление.Пружинный аккумулятор работает аналогичным образом, за исключением того, что большая пружина или пружины прижимаются к баллону, чтобы сжать его. В гидроаккумуляторе с приподнятым грузом гидравлическая жидкость закачивается в большой поршень с грузом наверху. Этот вес оказывает постоянное усилие, давя на жидкость и сжимая ее по мере того, как она наполняется и опорожняется.

Гидравлические аккумуляторы в действии

Гидравлические аккумуляторы используются во многих различных типах систем. Большая гидравлическая система, приводящая в действие погрузочные краны в доке, заполнит всю гидравлическую башню, чтобы иметь постоянный поток давления, когда это необходимо машинам.При перемещении крана необходимо тщательно планировать и проверять каждый шаг, на что уходит много времени. Относительно небольшой насос может заполнить гидравлический бак во время простоя. В машинах гораздо меньшего размера также используются гидроаккумуляторы. Хороший пример — гидравлическое рекуперативное торможение. Когда автомобиль с гидравлическим рекуперативным тормозом тормозит, движение колес используется для закачки гидравлической жидкости в аккумулятор. Это замедляет автомобиль и заряжает аккумулятор. Когда автомобиль снова ускоряется, гидравлическая жидкость вытекает обратно, используя накопленное давление для приведения в действие колес.

Что такое аккумулятор? (с изображением)

Аккумулятор — это накопитель, который использует давление для хранения энергии. Аккумуляторы используются для управления потоком и мощностью жидкостей и газов через машину, к которой они прикреплены. Основные типы гидроаккумуляторов — гидравлические и водовоздушные.

Гидравлический аккумулятор или аккумулятор давления используется для поглощения ударов, поддержания давления, распределения жидкостей и обеспечения резервной мощности для основного насоса.Одно из основных отличий аккумуляторов — это способ хранения и преобразования газа и жидкости. Часть устройства, которая разделяет жидкость и газ, называется сепаратором. Сепараторы бывают трех типов: баллонные, диафрагменные и поршневые.

В стиле баллона внутренний резервуар, называемый баллоном, заполнен азотом.По мере наполнения мочевого пузыря давление увеличивается, пока не превысит установленный предел. Когда давление превышает предельное значение, открывается клапан в верхней части, и гидравлическая жидкость поступает и течет в ту зону машины, которая требует смазки.

При использовании диафрагмы цилиндр приваривается к центру аккумулятора, и газ пропускается через диафрагму.По мере роста давления цилиндр наполняется, и когда давление достигает максимального значения, открывается клапан, и в него входит жидкость. Основное различие между стилем мочевого пузыря и диафрагмы заключается в величине давления, которое можно выдержать. Тип баллона имеет соотношение давлений 4: 1, а стиль диафрагмы имеет соотношение давлений 10: 1. Чем выше коэффициент, тем больше жидкости может удерживать система, что делает ее более эффективной.

В поршневом исполнении поршень устанавливается внутри блока наверху цилиндра, в котором находится газ.Когда газ нагнетается в цилиндр, поршень перемещается, чтобы поддерживать давление. Когда давление достигает максимума, поршень открывается для выпуска газа и позволяет гидравлической жидкости течь внутрь. Этот тип аккумулятора часто используется в крупногабаритных устройствах, таких как тяжелая тракторная техника. Однако поршневой тип предназначен для более продолжительного использования, поэтому он обычно не может удерживать сжатый газ в течение длительных периодов времени.

Водяной аккумулятор работает аналогично гидроаккумулятору.Основное отличие состоит в том, что вместо газа для создания давления используется вода. Когда воздух заполняет аккумуляторный бак, клапан открывается и выталкивает воду. По этой технологии работает большинство офисных кулеров для воды. Когда кто-то поворачивает клапан для выпуска воды, воздух подталкивает уровень воды вниз к выпускному клапану.

Гидроаккумуляторы для водоснабжения: виды, функции, правила выбора

Гидроаккумуляторы для водоснабжения

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

Содержание

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

Функция гидроаккумуляторов в системе водоснабжения

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

Ни одна замкнутая система водоснабжения не обходится без гидроаккумулятора

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

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

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

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

Устройство и принцип работы гидроаккумуляторов

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

Аккумулятор для водопровода

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

Постоянная подача воды в гидроаккумулятор позволяет избежать кратковременных запусков насоса, ведущих к его быстрому износу. Как правило, объем напорного бака подбирается таким образом, чтобы он вмещал не менее четверти максимального минутного расхода воды в доме.Конечно, за это время вы мало что сделаете, но ополоснуть руки или набрать кружку воды за пятнадцать секунд вполне возможно. К тому же ситуация, когда в доме есть максимальный забор воды, встречается крайне редко, поэтому запаса воды в гидроаккумуляторе может хватить даже на мытье посуды.

Типы гидроаккумуляторов: как сделать правильный выбор

Гидроаккумуляторы делятся на два типа:

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

Вертикальный гидроаккумулятор для водоснабжения

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

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

Горизонтальный гидроаккумулятор для водоснабжения

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

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

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

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

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

как выбрать, принципы работы

Для создания равномерного и постоянного потока воды в частных системах водоснабжения используются гидроаккумуляторы, напорные или расширительные баки. Эти устройства сглаживают скачки давления при работе (включении / выключении) насосного оборудования или при анализе ресурса потребителями.

Резервуар такого резервуара разделен на два отсека мощной и эластичной мембраной. Вода поступает в один отсек (нижний) через штуцер фильтра.Другая часть общей емкости резервуара (вверху) заполнена воздухом. Работа начинается с включения помпы. Повышение давления в сети провоцирует нагнетание жидкости в нижний отсек, при этом мембрана начинает растягиваться. Когда давление падает, вода выжимается обратно. Так сглаживаются разрушительные толчки воды в напорных трубах и узлах.

Видеообзор — Принцип работы гидроаккумулятора

Специальный релейный блок автоматически отключает насос при заполнении напорного резервуара.И какое-то время энергия мембраны не дает уменьшиться давлению. Когда аккумулятор пустой, насос снова запускается. Такое расположение избавляет насосную установку от кратковременных и частых пусков / остановов. Это снижает скорость износа его деталей. Чтобы все работало правильно, напорный бак должен соответствовать по емкости объему необходимого анализа воды. Обычно резервуар должен выдерживать от четверти до половины рабочего объема, который трубы могут пройти за минуту.

Правильно подобранный объем устройства обеспечивает его частоту срабатывания от пяти до пятнадцати раз в час. В таком режиме работы обязательно использовать надежную и эластичную мембрану, выдерживающую большие нагрузки.

Поскольку аккумуляторы работают в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения, материал, из которого они изготовлены, должен быть нетоксичным и иметь разрешение на использование в контакте с чистой питьевой водой.

Вода, поступающая в гидроаккумуляторы для водоснабжения, в основном поступает из подземных колодцев или колодцев.Отсюда его насыщение кислородом, который выделяется при работе системы, накапливаясь в мембране. Для этого в большинстве современных аппаратов этого типа есть предохранительный клапан , при необходимости стравливающий воздух . Как правило, аккумуляторы используются на водопроводах холодного водоснабжения, поэтому температурный режим, в котором они используются, более щадящий.

Такой напорный элемент желательно установить до того, как водопроводный контур начнет разветвляться. Лучшее место сразу после входа в дом водопровода.Также не помешает установка обратного клапана .. Особенно, если в насосе такого клапана нет. Кроме того, рекомендуется установить манометр для контроля создаваемого давления.

Монтаж оборудования в водопровод

Гидроаккумуляторы бывают вертикального и горизонтального исполнения. Выбирайте из них тот, который более компактно умещается в отведенном месте. Положение монтажа выбирается максимально высоким. Это упрощает работу всей схемы.Дело в том, что подняв агрегат на высоту, например, 5 м, мы получаем столб воды, который «помогает» рабочей мембране дополнительным давлением в ½ атмосферы.

Такие устройства, как гидроаккумуляторы для водоснабжения, являются вспомогательными устройствами для систем холодного и горячего водоснабжения. Они обеспечивают давление воды, необходимое для работы линии. Работа таких систем снижает количество запусков насоса и снижает вероятность гидравлического удара.В них также есть запас воды, который будет важен во время отключения электроэнергии.

Как выбрать подходящий?

Выбирать гидроаккумуляторы для водоснабжения необходимо с учетом того объема воды, который использует данная система. По своей конфигурации они делятся на два типа:

  • вертикальные , главное преимущество в том, что они занимают меньше места;
  • горизонтальный , это удобнее гидроаккумуляторам первого типа, так как они имеют крепления для установки внешнего насоса.

Также важным при выборе гидроаккумулятора является вопрос его объема. Бак с небольшим объемом сделает цикл насоса более частым. Тем не менее, такие устройства небольшого объема подвержены частым скачкам давления в системе. Большой резервуар позволит вам хранить достаточно воды.

Особо следует учитывать момент с частым включением насоса. Из-за частого включения перегревается, что, соответственно, значительно сокращает срок службы.

Однако и здесь можно обратить внимание на выбор самой помпы. Погружные насосы имеют лимит 20-30 пусков в час, но внешние не так требовательны к частым пускам, поэтому отлично работают с резервуарами небольшого объема.

Субъективный фактор, отвечающий за правильный выбор размера гидроаккумулятора, — это примерный расчет того, сколько раз насос включится за час. Или сколько человек одновременно будут пользоваться водой в помещении, используя работу водопровода.Сегодня существует запатентованный метод расчета объема гидроаккумулятора, разработанный итальянскими инженерами. Он предназначен непосредственно для частных домов с канализацией, наличием санузлов и другой техники, потребляющей достаточное количество воды.

Для горожан гидроаккумулятор для систем водоснабжения (гидроаккумулятор или гидробак) — совершенно незнакомое понятие. Купив, например, дачу или загородный дом на территории без центрального водоснабжения, хозяева ошеломляют множеством сложных сокращений, технических требований, понятий.Такие как: автономная система водоснабжения, глубинный насос с частотным преобразователем, установка минимального и максимального давления, максимальное количество пусков глубинного насоса. И все это только для того, чтобы из крана в доме текла вода. В этой статье мы обсудим роль этого устройства в насосных системах.

Самый распространенный тип гидробака

Примечание! Не путать с расширительным баком для системы отопления, эти два устройства похожи по форме и конструкции.По большей части расширительный бачок красный, а гидроаккумулятор синий, но не всегда. При покупке уточняйте у менеджера по продажам, какую функцию должно выполнять нужное вам устройство.

Этот структурный элемент имеет два основных назначения:

  • Обеспечение бесперебойной работы насосной станции;
  • Обеспечение надежности и целостности системы ГВС (горячего водоснабжения).

Роль гидроаккумулятора в работе насосной станции

При отсутствии центрального водоснабжения собственники частных домов для подачи воды в дом пробурили колодец или построили колодец, оборудованный глубинным насосом.С его помощью вода подается в помещение, наполняет водонакопитель, обязательно фильтруется и разветвляется к местам потребления.

Рассмотрим подробнее работу этой схемы. Когда вы быстро открываете и закрываете водопроводный кран, например, вы ополоснули руки, расходуется небольшое количество воды и именно в этот момент начинает работать гидроаккумулятор. Насос не включился, давление создавалось давлением мембраны гидроаккумулятора, так как в ней содержится определенное количество воды.Многочисленные источники утверждают, что аварийное водоснабжение — основная функция, которую гидроаккумулятор выполняет для систем водоснабжения. Эта информация неверна. Агрегат емкостью 100 литров вмещает не более 35 литров воды.

Основная цель установки этого агрегата — уберечь дорогой погружной насос от перегрева и нерациональных запусков. При отсутствии этого устройства насос в описанном выше случае сразу же запустится и выключится, не набирая максимальную мощность.В этот момент в контуре создается гидроудар, то есть резкое падение давления. Агрегат при сочетании этих факторов быстро выйдет из строя. Вывод — гидроаккумулятор в системах водоснабжения служит для равномерного распределения давления в контуре и длительной работы насосного оборудования.

Аккумулятор в системе ГВС

Существует три основных типа горячего водоснабжения с использованием гидробака:

  • Установка бойлера косвенного нагрева;
  • Установка двухконтурного твердотопливного котла, с функцией подачи горячей воды;
  • Схема с одноконтурным котлом в связке с бойлером косвенного нагрева.

В любом из вариантов гидроаккумулятор играет роль расширительного бачка, так как при нагревании вода увеличивается в объеме, а это устройство компенсирует количество воды. Несмотря на то, что и в котле, и в твердотопливном котле есть группа безопасности в виде перепускного клапана, при постоянной работе перепускной клапан быстро выходит из строя, это влечет за собой поломку котла или течь в водопроводе. схема.

Примечание! Внешний вид и форма гидроаккумулятора для холодного водоснабжения очень похожа на гидроаккумулятор для горячего водоснабжения.Их отличие заключается в термостойкости встроенной мембраны. При покупке внимательно ознакомьтесь с техническими характеристиками устройств. Неопытные менеджеры часто предлагают образец, который вам не нужен.

Классификация аккумуляторов

Гидравлический аккумулятор как концепция имеет множество областей применения. Применяется во всех видах машиностроения, в тяжелой промышленности. В этой статье мы рассмотрим гидравлические баки, используемые только в хозяйственном водоснабжении. Наиболее востребованными в этой отрасли являются пневмоагрегаты.Они делятся на два типа:

  • Мембрана одноразовая. Образцы, в которых мембрана заключена в стопорное кольцо в центре резервуара;
  • Аккумуляторы воды с возможностью замены мембраны.

Каждый из этих типов имеет разную форму исполнения:

Статья по теме:

В статье мы рассмотрим, как решить проблему недостаточного напора воды, затрудняющего принятие водных процедур и эксплуатацию вспомогательных бытовых приборов, как правильно выбрать насос и на что обращать внимание.

Принципы работы, устройство и преимущества гидробака в системах водоснабжения

Из чего состоит гидробак?

  • Корпус устройства чаще всего изготавливают из обычной стали. Есть образцы из нержавеющей стали … Более прочные, но реже из-за дороговизны;
  • Резиновая мембрана. Изготовлен из эластичного материала, что обеспечивает длительную эксплуатацию;
  • Рабочее давление контролируется золотником с помощью обычного машинного насоса и манометра;
  • В корпусе установлен фильтр грубой очистки, в дополнение к отдельному фильтру, встроенному в схему.

В группу аккумуляторного оборудования также входит реле давления — это автоматический датчик пуска и остановки насосного агрегата.

Преимущества пневмооборудования:

  • Простота конструкции;
  • Возможность замены мембраны;
  • Простое подключение к насосной станции;
  • Компактные размеры;
  • Легкий вес;
  • Доступная цена

Кратко опишу работу гидроаккумулятора

Когда вода расходуется в любой точке водозабора, реле давления включает насосный агрегат.Вода, попадающая в гидробак, растягивает мембрану. Далее при закрытии крана насос продолжает работать. Диафрагма расширяется для увеличения рабочего давления агрегата. Когда давление поднимается до максимального значения, реле давления отключает насосный агрегат.

При стандартной схеме, где вода поступает, например, из колодца или неглубокого колодца, мощности обычного насоса вполне хватает для подачи воды даже на второй или третий этаж. В этом случае система не вызывает затруднений и гидравлическое устройство устанавливается в помещении.

Что требуется для сборки всей гидроаккумуляторной группы

В группу гидробака, помимо реле давления, входит манометр.

Для удобства подключения всех компонентов используется пятиходовой фитинг.

При сборке всей группы рекомендуется использовать краны «американские». Для плавного снятия и замены любого устройства в случае поломки. То есть к выходу в гидроаккумулятор, к трубе, ведущей к насосу, и к разводке к потребителям.Если собрать группу без «американок», с незначительной поломкой или заменой мембраны, например, придется слить воду из всей системы.

В современной системе инженерных коммуникаций частного дома водоснабжение — одна из обязательных систем, для подключения которой в обязательном порядке требуется набор необходимых элементов. Для водоснабжения частного дома, где требуется установка системы водоснабжения, соответствующей нормам водопроводной сети, обязательным элементом является накопительный бак или гидроаккумулятор.

По сути, это один из основных элементов системы, без которого невозможна работа водоснабжения от индивидуального источника с полной имитацией функций централизованного водопровода.

Гидроаккумулятор водопровода — основные функции

Накопительный бак водоснабжения или другими словами гидроаккумулятор — это емкость, способная выдерживать высокое давление. Накопление запаса воды в гидроаккумуляторе происходит из-за наличия внутри эластичного мембранного бака, в котором скапливается определенный объем воды.Особенность мембранного бака для водоснабжения в том, что между мембраной и стенками бака находится воздух или нагнетаемый азот, такое газовое пространство позволяет сжимать его при заполнении мембраны водой, создавая давление. Давление газа, когда мембрана с водой расширяется внутри резервуара, является основной характеристикой, для которой необходим гидроаккумулятор.

В системе водоснабжения частного дома от индивидуального источника водоснабжения, либо колодца, либо скважины он осуществляется с помощью насоса, который не только поднимает воду на высоту горизонта земной поверхности, но и также создает избыточное давление, что позволяет получить стабильное давление воды при открытии крана.При этом электродвигатель помпы не предназначен для длительной работы в режиме водоснабжения; для него предусмотрен кратковременный режим работы, который необходим для поддержания постоянного давления воды в водопроводе. Насос включается и выключается блоком управления, который реагирует на изменение давления в системе водоснабжения. А при выключении насоса функция поддержания давления внутри системы переходит к накопительному баку для подачи воды.Закачиваемая в мембранную камеру бака вода сжимает воздух гидроаккумулятора и, таким образом, создает давление в системе водоснабжения.

При открытии крана или любой другой точки подключения бытовой техники, например стиральной машины, под действием сжатого воздуха в накопительном баке для системы водоснабжения вода под давлением поступает в систему, и таким образом имитирует работу водопровода. системы, поэтому необходим гидроаккумулятор. Со временем, когда давление воздуха постепенно снижается и объем воды внутри мембранной камеры уменьшается, включается блок автоматики и давление в системе начинает поддерживаться с помощью подачи воды от насоса.

Типы резервуаров для хранения

Мембранные резервуары для водоснабжения подбираются в каждом конкретном случае под индивидуальные условия проекта. Чаще всего мембранный бак продается в комплекте с насосом и блоком автоматики; такие насосные станции устанавливаются в частных домах или объектах, не требующих больших объемов воды.

Индивидуальные условия использования водопровода позволяют подбирать станции по мощности электродвигателя и объему накопительных резервуаров в зависимости от условий монтажа.Глубина водного горизонта, толщина водоносного горизонта существенно влияют на выбор не только характеристик насосной станции по мощности электронасоса, но и по объему резервуара для системы водоснабжения.

Во многом то, для чего нужен гидроаккумулятор, зависит от его качественных характеристик — в первую очередь, объема самого бака. Чем больше емкость, тем дольше будет работать водопровод без подключения электронасоса.Например, для мытья посуды в семье из 3 человек требуется в среднем 25 литров воды для ручной стирки и 6-10 литров для машинной стирки. Таким образом, накопительный бак объемом 40 литров вполне справится с этой задачей, а электродвигатель будет включаться всего 3-4 раза за 7-10 секунд. Для бака объемом 50 литров помпа проработает еще меньше, включится всего 1-2 раза.

Для стандартных насосных станций расширительный бак выпускается в базовых объемах 30, 40, 50 литров.Таких объемов вполне достаточно для накопления необходимого количества воды, в то же время для таких насосных станций есть возможность изменения конструкции путем установки накопительной емкости другого объема.

Увеличение объема накопительной емкости в таких случаях связано с необходимостью:

  • резерва достаточного количества воды;
  • увеличение времени автономной работы от водоема за счет глубокого горизонта залегания воды;
  • снижение нагрузки на насосную группу станции.

Для различных ситуаций и вариантов установки используются расширительные бачки горизонтального и вертикального типа установки. Для горизонтальных резервуаров, которые в основном небольшие по объему резервуары от 30 до 50 литров, характерно наличие на корпусе специальных видов креплений и ножек для установки в составе насосной станции. Как опорная площадка, так и верхняя площадка для крепления двигателя соединены со сварным швом корпуса … Верхняя площадка имеет отверстия для крепления электродвигателя, при этом отверстия симметричны, что позволяет устанавливать двигатели насосов различных типоразмеров.Ножки также имеют отверстия для установки на опорной плите или кронштейне в случае установки над полом.

Вертикальные баки рассчитаны на объемы от 50 литров. Чаще всего такие объемные резервуары для хранения используются в промышленных целях или на объектах, требующих большого количества воды. Особенностью таких конструкций является наличие 3-х или 4-х ножек в нижней части. В вертикальных резервуарах вода подается снизу в месте расположения крышки резервуара.

Особенности работы гидроаккумулятора

Рассматривая устройство и для чего нужен гидроаккумулятор в системе водоснабжения частного дома, необходимо разобраться, и особенности его эксплуатации.И тут обязательно упомянуть вторую камеру накопительного бака, где находится воздух. Как известно, в отличие от воды воздух можно сжимать, при этом процесс сжатия сопровождается повышением давления в воздушной камере. Для нормальной работы расширительного бака с полностью заполненной водяной камерой давление в воздушной камере может достигать 2 и более атмосфер. Но когда гидробак пустой и внутри нет воды, то обычное давление в нем всего 1,5 атмосферы, этого давления вполне достаточно для обеспечения работы всех бытовых устройств в частном доме.

Первоначально это давление воздуха внутри гидроаккумулятора нагнетается во время изготовления гидравлического бака, но значение давления проверяется с помощью обычного автомобильного манометра с мелкой шкалой. Все расширительные баки, за исключением входа для резьбового соединения, имеют на задней стороне клапанный узел (для горизонтального исполнения) для перекачивания и удаления воздуха или газа. По размеру и, по сути, это самый распространенный золотниковый клапан для автомобильных или велосипедных шин. Такое устройство позволяет легко прокачивать необходимое количество воздуха с помощью обычного автомобильного насоса.

Для гидравлических баков вертикальных моделей, в отличие от горизонтальных видов, клапан расположен в верхней части устройства. Там же находится еще один клапан, он предназначен для стравливания воздуха, скапливающегося в мембранной камере, такие операции необходимо проводить периодически из-за постоянного выпуска воздуха из воды. Слишком много воздуха в мембранной камере не позволяет полностью заполнить объем водой.

Для горизонтальных резервуаров с небольшим объемом мембранной камеры воздушная подушка выпускается не так часто, как в вертикальных резервуарах, это связано с небольшим объемом мембранной камеры и быстрым обновлением воды в ней при работе насоса. Бег.

В системе водоснабжения с гидроаккумулятором, в отличие от прямоточной системы, напрямую подключенной к источнику водоснабжения, опасность такого явления, как гидравлический удар, практически сводится к нулю. Это еще один аспект того, для чего нужен гидроаккумулятор. При непосредственном включении насоса давление в трубопроводе резко возрастает, при этом давление достигает максимального значения практически сразу во всех точках. В таких условиях просто невозможно сделать плавный переход от максимального значения к оптимальным пределам или наоборот, постепенно подняться от минимального значения до необходимого показателя.В системе, в которую включен гидроаккумулятор, можно удалить пиковые значения благодаря расширительной камере гидравлического бака. Имея упругую форму, мембрана способна в оптимальные сроки увеличивать объем и обеспечивать сглаживание пиковых нагрузок на трубы и резьбовые соединения фитингов.

В процессе эксплуатации при поломках чаще всего выходит из строя мембрана и сам корпус бака в гидробаке. Мембрана характеризуется нарушением целостности и герметичности поверхности из-за химического состава воды и влияет на процесс старения самого материала мембраны.В этом случае ремонт проводится путем замены мембраны на новую. Но для бака, а точнее, для металлического корпуса чаще всего проблемы возникают из-за производственных дефектов и повреждений корпуса. В любом случае бак можно восстановить пайкой или сваркой. Но, в случае, если повреждение носит множественный характер или имеет большую площадь, рекомендуется не ремонтировать реставрацию, а заменить танк на новый.

Является неотъемлемой частью современных систем автоматического водоснабжения частного дома, дачи или дачи.На рынке существует множество типов и конфигураций расширительных баков для холодной воды.

Сегодня мы подробно разберем устройство и принцип работы гидроаккумулятора, его основное назначение, правила установки и возможные неисправности в работе. Также мы постараемся разобраться в принципе работы, и как правильно выбрать гидроаккумулятор для нашей насосной системы.

Основные типы и особенности

Гидроаккумуляторы для систем водоснабжения различаются компоновкой:

— горизонтально
— вертикально

По объему или вместимости:

— стандартный бытовой: 24-50 литров
— средний объем: 80-100 литров
— большой объем: 150 литров и более

По материалу изготовления корпуса:

— сталь эмалированная
— нержавеющая сталь

Горизонтальный гидроаккумулятор для насосной станции

Корпус стального аккумулятора обычно окрашивается синей или зеленой эмалью.Расширительные баки красного цвета чаще всего предназначены для систем отопления.

Область применения

Гидроаккумуляторы предназначены для:

— накопление воды и поддержание ее автоматической подачи на водозабор

— увеличение срока службы насоса, снятие нагрузки на него при включении

— предотвращение возможного гидроудара в водопроводе

Устройство и принцип работы аккумулятора

Типичный аккумулятор состоит из следующих элементов (см. Схему ниже):

1 — штуцер с резьбой для подключения к водопроводу, диаметр обычно 25 мм или 1 дюйм

2 — фланцы для уплотнения

3 — те самые емкости разного объема

4 — резиновая мембрана для воды

5 — пневмоклапан для откачки и отвода воздуха

6 — площадка для установки на нее поверхностного насоса
(для горизонтального исполнения)

7 — ножки для устойчивости конструкции

Устройство гидробака

Принцип действия гидроаккумулятора основан на автоматической подаче воды из бака к потребителю без включения насоса.Это связано с тем, что при открытии водопроводного крана нагнетаемый в емкость воздух начинает выдавливать воду из мембраны под давлением.

Требуемое давление в баллоне должно составлять 1,5-2 атмосферы. По мере потребления воды потребителем после закрытия крана гидроаккумулятор автоматически заполняется водой по всему объему.

Как выбрать гидроаккумулятор для насоса

Если вы планируете покупать и не знаете, с каким объемом бака выбрать его, или у вас уже есть поверхностный насос, но планируете приобрести к нему гидроаккумулятор, то рекомендуется следующее:

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

Если приобретать гидроаккумулятор для, то он рекомендуется для насосов емкостью:

— до 500 Вт установить бак объемом 24 литра
— до 1000 Вт, подходят 50 литров
— до 1500 Вт — 80 или 100 литров

Из-за особенностей конструкции погружные насосы включаются и выключаются реже, чем поверхностные.Поэтому им необходимо установить несколько больших по объему аккумуляторов.

На практике расширительные баки объемом 24-50 литров способны полностью удовлетворить потребность в хозяйственной воде небольшой семьи, на одну или две точки водозабора. Если семья большая, можно купить гидробак большего размера. Например, бака объемом 80-100 литров должно хватить на три-четыре точки водозабора: кухню, ванную, душевую и туалет.

Гидроаккумуляторы вертикального типа

Рекомендации по установке гидравлического бака

1.Устанавливать гидроаккумулятор только в отапливаемом помещении.

2. Перед запуском не забудьте сначала промыть подачу воды.

3. Убедитесь, что в бак закачан воздух с достаточным давлением.

Если нет, то накачать до 2 атм. самостоятельно через пневматический воздушный клапан. Эту процедуру можно проделать, например, с помощью обычного велосипедного или автомобильного насоса.

Проблемы в работе и методы их устранения

1. Недостаточное давление воздуха.
Продувочный пневматический клапан и нагнетание воздуха.

2. Недостаток воздуха под давлением в гидроаккумуляторе.
Необходимо заменить клапан или диафрагму.

3. Из клапана вытекает вода.
Требуется замена мембраны. Смотрю видео.

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения Непременный атрибут современного загородного частного дома или дачи. Надеюсь, теперь вы понимаете его принцип работы и особенности конструкции.И теперь вы можете легко выбрать гидроаккумулятор под свои условия, а также правильно его установить и не допустить ошибок при запуске системы водоснабжения.

При строительстве частного дома многие застройщики планируют автономное водоснабжение еще на стадии проектирования. При разработке проекта они сталкиваются с проблемой выбора гидроаккумулятора. На российском рынке ассортимент этих устройств довольно большой.


Цены на инсталляции очень разные.Однако такое разнообразие затрудняет выбор подходящего гидроаккумулятора. И это очень важно, ведь при оптимальном подборе устройства проблемы с водоснабжением при проживании исключены.

Чтобы не ошибиться с выбором гидроаккумулятора, при его покупке необходимо учитывать технические характеристики самой системы, а кроме того иметь представление об этом агрегате и знать, как он взаимодействует с водопроводом.

Что такое гидроаккумулятор и как он работает?

Прежде чем определиться с выбором предпочитаемой модели, будет полезно получить представление о самом гидроаккумуляторе и особенностях его работы.

Что такое гидроаккумулятор?

Это резервуар для воды, снабженный мембраной из резины высокой эластичности внутри устройства. Он герметично соединен с корпусом бака. Гидравлический бак с помощью фланца с резьбой подключается к устройству подачи воды.Между диафрагмой и корпусом гидробака имеется полость, заполненная сжатым воздухом. Давление в нем 2 бара.

Основное применение аккумулятора:

  • поддержание стабильного давления;
  • создание резерва воды при использовании водопровода в быту или в промышленных условиях.

Именно благодаря ему поддерживает необходимое давление в системе при выключенном насосе.

Гидроаккумулятор

Принцип действия

Если говорить о компонентах гидроаккумулятора, то выделим следующее:

  • рама;
  • мембрана;
  • ниппель, через который воздух поступает в полость;
  • клапан сброса воздуха;
  • штуцер.

Если подробно рассказать о принципе работы гидроаккумулятора, то в общих чертах он выглядит следующим образом.

Вода, подаваемая из колодца или колодца, поступает в резервуар. При этом мембрана увеличивается за счет того, что это изделие достаточно эластичное. Она растягивается, в результате объем воздуха между стенками резервуара и мембраной уменьшается. Это обеспечивает высокое давление. Когда этот параметр достигает необходимого значения, срабатывает датчик давления.Контакты, идущие к помпе, разомкнуты. В результате отключается оборудование.

Воздух внутри резервуара оказывает давление на воду. Когда человек открывает кран, он имеет тенденцию выходить наружу под давлением при наименьшем сопротивлении. При этом происходит падение давления внутри бака на диафрагме … Когда оно достигает минимальных значений, насосное оборудование начинает работать. Таким образом, цикл повторяется.

Как видите, для обеспечения рабочего давления в системе вода и воздух находятся в резервуаре, разделителем между которым является эластичная мембрана.По той причине, что резина — материал достаточно податливый, со временем может произойти падение давления в полости бака.

Поэтому во избежание подобных ситуаций необходимо раз в год проверять давление воздуха в приборе при откачанной воде. Если окажется, что этот параметр превышает нормы, то необходимо добавить небольшое количество воздуха через ниппель , используя для этого обычный автомобильный насос. Следует помнить, что вода не полностью заполняет объем резервуара.

Реальное количество воды зависит от ряда факторов:

  • форма гидроаккумулятора;
  • начальное давление воздуха;
  • Пределы реле давления.

Типы аккумуляторов

По такому критерию, как способ установки, принято различать:

  • горизонтальные модели;
  • вертикальных моделей.

Каждый из них имеет свои особенности. В первую очередь они касаются способа удаления воздуха.При работе гидробака происходит его скопление вокруг мембраны.

Растворенный в воде воздух присутствует в любой системе водоснабжения. Когда воздух попадает в резервуар, он выпускается и скапливается там. Итак, что происходит воздушные карманы , которые могут появляться в различных частях системы.

Для снятия этих заглушек встраивается штуцер с клапанами в конструкции гидроаккумуляторов емкостью 100 литров и более. Благодаря этой конструкции скопившийся воздух удаляется из системы.Его периодически разряжают, тем самым исключая возникновение воздушных пробок.

По законам физики в верхней части происходит скопление воздуха возле гидроаккумуляторов емкостью 100 литров и более вертикального типа. Воздух оттуда удаляется через воздушный клапан, который присутствует в конструкции гидробака.

В горизонтальных гидравлических баках воздух удаляется с помощью дополнительного трубопровода. Он включает в себя слив канализации, выпускной патрубок и шаровой кран.

В гидробак небольшого объема конструкцией не предусмотрена установка такого штуцера. Эти маломощные устройства приобретаются владельцами частных домовладений благодаря своей компактности. Воздух из них удаляют при профилактическом осмотре с полным опорожнением устройства.

Роль гидроаккумулятора в системе водоснабжения

Естественно, что каждому владельцу дачного участка требуется бесперебойная подача воды для приготовления пищи и хозяйственных нужд на своем участке.Его доступность в любое время суток — основа комфортного проживания за городом. С этой задачей легко справиться, если к автономной системе водоснабжения подключить гидроаккумулятор.

Если выбор данного устройства сделан правильно, то он обеспечит вас водой даже в тех случаях, когда нет электричества на участке и не работает насос, входящий в систему водоснабжения.

Преимущество использования гидроаккумулятора в составе системы водоснабжения заключается в том, что количество запусков насоса для перекачивания воды значительно сокращается.Это положительно сказывается на сроке службы данного оборудования.

Если водопровод в загородном доме активно используется хозяином, то на расширительном баке могут появиться следы конденсата … То есть запотеть. Чтобы справиться с этой проблемой, необходимо качественно провести работы по теплоизоляции всех стыков. Тогда проблем с конденсацией не будет.

Что выбрать — баллонные или мембранные аккумуляторы

У этих двух устройств общий принцип работы.В конструкции этих устройств также много общего. Главное, чтобы в гидроаккумуляторе мембранного типа допускался контакт стенок устройства с водой, а это может привести к процессам коррозии.

Но в устройствах баллонного типа жидкость контактирует только с резиной, поэтому такие изделия более защищены от негативного воздействия факторов окружающей среды. При необходимости в баллонных аппаратах, емкость можно заменить … Эту операцию можно провести самостоятельно, без использования каких-либо специальных приспособлений.Еще одно преимущество таких установок — простота обслуживания. Используя их, вы можете рассчитывать на долгий срок службы.

При выборе гидробака следует поинтересоваться, можно ли купить сменную мембрану или цилиндр для устройства и сколько это будет стоить. В некоторых случаях стоимость таких элементов довольно высока. В этом случае стоит выбирать товары другого производителя, более доступные по цене.

Расчет объема

Как выбрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения? Вы можете получить ответ, посчитав основные параметры, в первую очередь объем.

Для выполнения расчетов оптимального объема гидробака необходимо сначала определить, в каких целях он будет использоваться, какие устройства могут быть установлены для использования в различных целях. Часто их установка проводится для того, чтобы исключить частое включение насоса.

  • Аккумуляторы также используются для поддержания давления в системе при выключенном насосе.
  • Эти устройства часто устанавливают для обеспечения запаса воды.
  • Некоторые владельцы устанавливают их, чтобы компенсировать пики потребления воды.

Если вы решили использовать гидроаккумулятор вместе со своей системой водоснабжения, то вам следует знать, что чем ближе к этому устройству находится насосное оборудование, тем выше будет эффективность его работы.

Например, если насос находится в подвале, рядом с ним один гидроаккумулятор, а второй — на чердаке , то вы можете увидеть, что на гидробаке, расположенном в верхней части дома, находится объем воды будет меньше, так как давление воды в системе будет меньше.При размещении гидроаккумулятора в подвале или на первом этаже уровень заполнения будет одинаковым.

При выборе гидроаккумулятора, чтобы исключить частое включение насосного оборудования, необходимо учитывать некоторые факторы.

Специалисты не рекомендуют включать помпу чаще одного раза в минуту. Системы бытового водоснабжения чаще всего комплектуются оборудованием, которое имеет производительность 30 литров в минуту … С учетом того, что 50% всего объема в устройстве составляет вода, а остальное — воздух, 70 л. аккумулятор легко справится с этой задачей.

При установке гидроаккумулятора для компенсации пиковых значений расхода воды необходимо учитывать характеристики расхода, которые имеют точки водопотребления в доме.

  • Унитаз потребляет в среднем 1,3 литра в минуту.
  • Норма расхода на душ от 8 до 10 литров в минуту.
  • Кухонной мойке требуется около 8,4 л воды в минуту.

Когда есть два туалета, то когда все источники работают одновременно, их общий расход составляет 20 литров.Теперь нужно учесть процентов от фактического заполнения бака водой и то, что насос включается не чаще 30 раз в час. Имея такие результаты, можно предположить, что гидроаккумулятора емкостью 80 литров вполне достаточно.

Как рассчитать давление воздуха в гидробаке?

Если прибор установлен в подвале, то можно легко рассчитать минимальное значение необходимого давления. Для этого возьмите высоту в метрах от верхней и нижней точек системы.Возьмем, к примеру, высоту 7 метров. Надо к ней прибавить 6, разделить на 10 … Результат 1,3 атмосферы. Итак, мы получили минимальное давление воздуха в системе, расположенной в двухэтажном доме.

Если давление в системе меньше этого значения, вода просто не потечет на второй этаж. Давление воздуха от производителя выставлено на 1,5 атм. Но иногда бывает, что в устройстве это значение может быть другим.

По этой причине после покупки необходимо проверить значение давления внутри гидробака с помощью обычного манометра.Он присоединяется к соску. При необходимости повышения давления можно взять автомобильный насос … Если гидроаккумулятор используется вместе с насосным оборудованием, то нижний предел включения насоса должен быть равен уровню давления в нем.

Заключение

Гидроаккумулятор — важное устройство, которое следует устанавливать при создании автономной системы водоснабжения. Это обеспечит стабильное давление в системе и исключит частое включение насосного оборудования.При его выборе необходимо учитывать важные факторы, учитывая условия эксплуатации и особенности водопровода , который используется в доме. В этом случае вы сможете выбрать подходящую модель.

При покупке нужно точно знать, как его установить. Это позволит вам определиться с моделью установки — вертикальной или горизонтальной. Подбор оптимального оборудования обеспечит эффективность его работы и долгий срок службы.

сетей водоснабжения и электроснабжения | НИЗКИЙ ← ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

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

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

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

Изображение: гидроаккумулятор. Картина: Les Chatfield

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

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

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

Машина для умножения сил.

Паскаль продемонстрировал, что если на маленький поршень поместить груз, он сможет поднять груз, помещенный поверх большого поршня, который в 100 раз тяжелее. Таким образом, машина Паскаля позволяла умножать силы — в приведенном выше примере отношение выходного усилия к входному усилию составляет 100 к 1. Другими словами, вы можете получить выходное усилие в 100 кг при входном усилии всего в 1 кг.

Машина для умножения сил

Умножение силы было совсем не новым в 1600-х годах.Более простые устройства, такие как шкивы, зубчатые передачи, кабестаны, лебедки и беговые колеса — все вариации рычага возрастом 7000 лет — также могут получать высокую выходную силу из небольшой входной силы. Например, римляне строили краны с механическим преимуществом до 70 к одному, а это означало, что один человек, приложив усилие всего 25 кг, мог поднять вес 1,75 тонны.

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

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

Увеличение силы может быть достигнуто либо путем увеличения пропорции между диаметрами обоих плунжеров, либо путем приложения большей мощности к меньшему поршню.Как и в случае с более ранними механизмами, то, что достигается за счет механического преимущества, теряется в соотношении скоростей.

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

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

Гидравлический пресс

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

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

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

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

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

Порты и верфи

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

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

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

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

Однако его усилия были осложнены низким и неравномерным давлением в городской сети, которая была источником энергии для этих машин. Максимальная выходная мощность машины с водным приводом определяется давлением и расходом воды. В городской водопроводной сети давление воды подавалось (и часто остается) с помощью водонапорной башни.Поскольку практическая высота водонапорной башни ограничена, то ограничивается и давление воды. Водонапорная башня высотой 50 м (165 футов) может создавать давление воды 70 фунтов на квадратный дюйм (psi).

Следовательно, единственный способ еще больше увеличить выходную мощность крана, работающего на воде из городской сети, — это увеличить расход воды. Однако это увеличивает потребление питьевой воды и увеличивает размер и стоимость труб, клапанов, цилиндров и других частей системы. Более того, если потребность в питьевой воде со стороны других пользователей превышает средний уровень, уровень воды в водонапорной башне упадет, как и давление воды и выходная мощность машины.

Гидравлический аккумулятор

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

Гидравлический аккумулятор

Армстронга представлял собой хитроумное изобретение, в котором поршень или поршень оказывали давление на воду в вертикальном цилиндре.Поршень был нагружен балластом собственного веса, который обычно имел форму цилиндрического балластного контейнера, окружающего центральный цилиндр (изображение внизу слева). Контейнер был заполнен щебнем, железным ломом или другим балластным материалом.

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

При давлении воды 700 фунтов на квадратный дюйм балласт составлял около 100 тонн, воздействуя на гидроцилиндр диаметром около 45 см с вертикальным ходом от 6 до 7 метров.В гидроаккумуляторах другого типа использовалась прямоугольная плита для поддержки балласта кирпичной кладки (изображение вверху справа) или стальных плит. Гидравлические аккумуляторы могут быть установлены на открытом воздухе или в специально спроектированном здании.

По сравнению с водонапорной башней гидроаккумулятор может обеспечивать в десять раз большую мощность и поддерживать равномерное давление во всей сети.

Гидроаккумулятор работает так же, как водонапорная башня.Центральный цилиндр имеет впускное и выпускное отверстия для воды внизу. Вода из доков могла закачиваться через впускной патрубок паровым насосом, поднимая поршень, в то время как она могла выталкиваться через выпускное отверстие в сеть для распределения, опуская поршень.

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

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

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

Заводское оборудование с водным приводом

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

Клепальный станок с гидравлическим приводом.

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

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

Электросети и водоснабжения

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

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

Идея истинно гидравлической электросети — аналога электрической сети, появившейся несколько позже — уже была изложена в патенте 1812 года Джозефом Брамахом, изобретателем гидравлического пресса.

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

Иллюстрации гидроаккумулятора, гидравлического крана и гидроподъемника.

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

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

Лондонская гидравлическая энергетическая компания

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

Иллюстрация: план магистральной и насосной станций London Hydraulic Power Co., 1895 г.

Пожарные гидранты

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

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

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

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

Однако в Лондоне гидроэнергетика, похоже, не оказала большого влияния на бытовую арену. В статье «Эпоха гидравлики » (1980) Б. Пью отмечает, что это «возможно из-за того, что в то время домашняя рабочая сила была дешевой и в изобилии». Если бы действовали современные условия, то, возможно, все было бы иначе, поскольку возможности гидравлической энергии были не меньше, чем возможности электричества сегодня.”

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

Энергетические сети за пределами Великобритании

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

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

В Гидравлический век , Б. Пью пишет, что:

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

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

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

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

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

Мощность воды по сравнению с электричеством

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

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

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

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

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

Преимущества электроэнергии

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

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

.

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

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

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

Преимущества Power Water

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

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

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

.

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

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

Гидравлическая трансмиссия

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

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

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

Точно так же гидравлические силовые системы легко производят линейное движение с помощью гидроцилиндров, в то время как электроэнергия требует дорогостоящих линейных двигателей или механических трансмиссий, таких как зубчатые рейки в сборе.Гидравлическая и электрическая энергия дополняют друг друга в этом смысле: одним из ограничений передачи энергии и воды была относительная сложность преобразования линейного движения во вращательное.

Колеса

Pelton были наиболее очевидным выбором, но их высокая скорость вращения потребовала использования зубчатой ​​передачи для работы тихоходных механизмов. Ряд гидравлических двигателей напорного типа был доступен для обеспечения вращательной мощности, предполагающей работу с переменной или низкой скоростью, но эти двигатели имели мало преимуществ по сравнению с электрическими или механическими приводами.

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

Гидравлика Сегодня

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Альтернативы электроэнергии

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

Картина: J.W. Гибсон

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

.

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

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

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

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

Крис Де Декер

Эта статья посвящена Чарльзу Стилу. РВАТЬ.

Чтобы оставить комментарий, отправьте электронное письмо на адрес solar (at) lowtechmagazine (dot) com. Ваш адрес электронной почты не используется для других целей и будет удален после публикации комментария. Если вы не хотите, чтобы ваше настоящее имя публиковалось, подпишите электронное письмо тем именем, которое хотите указать.

Источники (в порядке важности):

Гидравлический век, Б. Пью, 1980

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

О развитии и передаче энергии от центральных станций, W.C. Анвин, 1894. Также здесь.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Hydraulic Power Company, Общество Воксхолла, 2012 г. (веб-сайт)

London Hydraulic Power Co, Grace’s Guide, дата неизвестна (веб-сайт)

Hydraulic Power, NSW HSC Online (веб-сайт)

Передача энергии сжатым воздухом, Роберт Занер, 1890

Водяные двигатели, Музей ретротехнологии, 2011 г. (веб-сайт)

История кранов (Классическая строительная серия), Оливер Бахманн, 1997.

Об использовании водяного столба в качестве движущей силы для двигателей, Уильям Армстронг, 1840 г.

Какое оптимальное давление зарядки для моего аккумулятора? — Инженер-наставник

Аккумуляторы — замечательные устройства, выполняющие множество функций. Одна из функций — свести к минимуму скачки давления от гидроудара. Многие из нас могут подключить к системе водоснабжения вашего дома гидроаккумулятор, чтобы предотвратить «стук» при отключении воды.

Аккумуляторы, используемые в качестве расширительных баков, необходимо заряжать при низком давлении.Для удержания нагрузки требуются более высокие давления наддува, а приложения с низкими рабочими циклами будут работать при среднем давлении.

Энди Кинг50 [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Амортизация

В приведенной выше ситуации используется аккумулятор, иногда называемый расширительным баком с водяными системами, для поглощения ударов. Этот тип гидроаккумулятора может справиться с большими изменениями объема по сравнению с низкими изменениями давления. Учет большого изменения громкости сведет к минимуму удары по системе.

Аккумуляторы для удержания груза

Еще одно преимущество аккумулятора заключается в том, что он сохраняет энергию для будущего использования. Возможно, вам нужно подавать давление в баллон в течение длительного периода времени, но вы не хотите, чтобы ваш насос работал на холостом ходу. Многие статические тесты похожи на это. Вы прикладываете нагрузку и оставляете ее там на часы или дни.

Добавление гидроаккумулятора позволит вам накапливать жидкость под давлением, а затем отключить насос. Вы также можете запрограммировать насос на повторное включение при слишком низком давлении в гидроаккумуляторе.Как только он зарядится, выключите его снова.

Аккумуляторы для малотоннажной техники

Наконец, вы можете использовать гидроаккумуляторы, чтобы уменьшить размер вашей гидравлической системы за счет малого рабочего цикла. Многие американские горки используют гидравлику для линейного ускорения, что требует высокого давления и расхода для их работы.

Традиционное решение — подобрать систему для давления и расхода, необходимых при запуске. Допустим, нам нужно 400 галлонов в минуту при 1500 фунтах на квадратный дюйм в течение 10 секунд.То есть 350 л.с.! И очень большая гидравлическая система.

При такой скорости потока и времени запуска нам нужно 67 галлонов на запуск. (Не беспокойтесь о математике или числах.)

Поскольку между запусками есть 2–3 минуты, мы можем использовать это время для накопления жидкости под давлением в аккумуляторе. Если мы планируем запускать 10 секунд каждые две минуты (130 с), мы можем снизить скорость потока до 31 галлона в минуту с упомянутых ранее 400 галлонов в минуту. Однако для того, чтобы вся нагнетаемая жидкость была выше 1500 фунтов на квадратный дюйм, нам нужно будет запустить насос до 2000 фунтов на квадратный дюйм.Тем не менее, это снижает мощность до 36 л.с.

Компоненты на этом этапе будут намного меньше, и с ними будет легче работать. Только шланги между гидроаккумуляторами и тягачом будут большими.

Как работает аккумулятор

Аккумулятор представляет собой стальной сосуд высокого давления с двумя камерами. Одна камера присоединена к водопроводу или шлангу гидравлического масла, а другая находится под давлением газа.

Секции разделены гибкой резиновой диафрагмой или поршнем, который скользит подобно гидравлическому цилиндру.

Для работы системы необходимо заправить камеру под давлением газа. Давление, до которого он заряжается, называется «давлением наддува».

Когда гидравлическое масло входит, другая сторона баллона или поршня будет двигаться к противоположной стороне, сжимая газ. Это движение не является линейным при увеличении давления, потому что газ сжимается.

Чем заряжать аккумулятор?

Большинство расширительных баков низкого давления, используемых в бытовых системах водоснабжения, заполнены сжатым воздухом.Это сделано потому, что сжатый воздух легко доступен в большинстве домашних хозяйств, а его давление относительно низкое, от 20 до 60 фунтов на квадратный дюйм (от 138 до 414 кПа).

Сжатый воздух — не лучший газ для этого применения, азот — это! Азот является наиболее распространенным компонентом нашей атмосферы, поэтому его легко усвоить. Он инертен, и это здорово, потому что он не взрывается, как кислород. Если он вытечет наружу, то для человека нет такого риска, как угарный газ или углекислый газ.

Азот также не содержит водяного пара.Стандартный воздух будет содержать пары воды и кислород. Это с комбинацией любой плесени или бактерий в воздухе (которые есть) запустит красивую чашку Петри в вашем аккумуляторе. Никто этого не хочет.

Кроме того, при колебаниях температуры водяной пар может конденсироваться, что приводит к непредсказуемой работе при более высоких давлениях.

По этим причинам гидроаккумуляторы заправлены азотом.

Определение давления наддува

Определение давления заряда аккумулятора — самая сложная часть использования аккумулятора.Скажу честно, потому что я тоже борюсь с этим.

Поскольку мы имеем дело со сжимаемым неидеальным газом, приведенный ниже расчет основан на эмпирических данных и не является точным. 95%, использованные в уравнении, — это рейтинг эффективности.

Уравнение аккумулятора

Где:

  • D — объем нагнетания
  • P 1 — давление заряда аккумулятора
  • P 2 — давление нагнетания
  • P 3 — давление в системе или максимальное давление, до которого заряжен аккумулятор, и
  • V — общий полезный объем аккумулятора.

Поскольку уравнение является эмпирическим, вы всегда должны проектировать с большей емкостью аккумулятора, чем требуется. По крайней мере, вы сможете немного увеличить давление в системе.

Степень сжатия

Накопитель имеет предел сжатия, основанный на физических ограничениях конструкции. Это называется степенью сжатия и определяется как давление в системе / давление наддува.

Для баллонных аккумуляторов это соотношение составляет 4: 1.Для поршневых аккумуляторов соотношение выше 6: 1. В случае превышения это может привести к разрыву поршня цилиндра или баллона

.

Минимальное давление

Чтобы предотвратить повреждение гидроаккумулятора, нам необходимо поддерживать минимальное давление на уровне давления наддува или выше. Благодаря этому в гидроаккумуляторе всегда остается немного масла, чтобы баллон или поршень не касались внутренних упоров. Это может быть или не быть требованием в зависимости от требований конкретного производителя.

Установка гидроаккумулятора на напорной стороне насоса с компенсацией давления — хороший способ поддерживать минимальное давление в гидроаккумуляторе.

Это требование минимального давления предназначено только для нормального использования. Аккумулятор может работать без давления в целях транспортировки и технического обслуживания.

Раз уж мы затронули эту тему, я должен также упомянуть, что должен быть безопасный способ опорожнить гидроаккумуляторы от всего гидравлического давления для обслуживания. Это не должно быть ослабление штуцера и сбор масла в поддон.(Это опасно)

Хорошо, глубокий вдох. Мы пойдем немного глубже, чтобы лучше это понять.

Давайте посмотрим на график, чтобы дать визуальное представление о том, как аккумулятор ведет себя при нескольких давлениях заряда. Каждая линия имеет разное давление заряда, и все они перекрываются давлением заряда аккумулятора. Я выбрал аккумулятор на 1 галлон, поэтому, если позже вам понадобится больший объем разряда, вы можете просто масштабировать размер аккумулятора.

Обратите внимание, что все линии сходятся при максимальном давлении в системе (3000 фунтов на кв. Дюйм).Это потому, что в уравнении P 2 равно P 3 , и члены сокращаются.

Кривая — это то место, где существует сложность выбора давления наддува, чтобы сделать это простым способом с примерами.

Давление наддува расширительного бака

В случае, если мы защищаем систему от гидроудара, мы можем добавить к рассматриваемой линии расширительный бак (небольшой аккумулятор).

Наше желание — добиться значительного изменения объема при очень небольшом изменении давления.Это будет почти вертикальная линия на графике, и очевидным выбором будет давление заряда 250 фунтов на квадратный дюйм.

Мы можем даже захотеть пойти с меньшим давлением, но если у вас нет заряда, объем может расшириться при слишком низком давлении и не будет работать по назначению. Другая опасность заключается в том, что вы нарушите степень сжатия 4: 1 или 6: 1.

Давление наддува для удержания груза

Приложения

для удержания нагрузки довольно распространены и обычно не требуют большого потока, потому что положение не меняется.Большая часть потери жидкости будет из-за внутренней утечки в распределительные клапаны.

Для этого типа системы вам потребуется высокое давление наддува . Скажем, наше приложение зарядит аккумулятор до 2500 фунтов на квадратный дюйм и отключит насос. Наша нагрузка должна удерживаться на уровне 2500 фунтов на квадратный дюйм. (Нам понадобится редукционный клапан для поддержания необходимого давления.)

На приведенном выше графике, если я использую давление наддува 500 фунтов на квадратный дюйм, я могу хранить только около 7 в 3 жидкости между 2500 фунтов на квадратный дюйм и 3000 фунтов на квадратный дюйм.Не достаточно близко для большинства требований.

Однако, если я изменю давление наддува на 2500 фунтов на квадратный дюйм, теперь я могу хранить около 37 в 3 ; невероятная разница.

Теперь, если мы немного изменим наши требования, мы сможем получить больше преимуществ. Я хочу, чтобы моя нагрузка составляла 2000 фунтов на квадратный дюйм. Если давление заряда моего аккумулятора по-прежнему составляет 2000 фунтов на квадратный дюйм, но я подаю на аккумулятор только 2500 фунтов на квадратный дюйм, я увеличиваю объем нагнетания.

Чтобы рассчитать это, нам нужно увидеть, какой объем доступен при каждом давлении.При 2000 psi в 3 73,2; у 2500, у 3 29,3. Доступный разряд — 43,9 из 3 (73,2 — 29,3).

Определение давления наддува для гидроаккумуляторов с малым рабочим циклом

В приведенном выше примере линейного ускорения американских горок мы продемонстрировали, как длительные периоды отдыха можно использовать для постоянного хранения жидкости для внезапного выброса. Основным преимуществом этого было меньшее количество компонентов и более высокий уровень загрузки системы.

Чтобы эти приложения были успешными, вы хотите, чтобы ваша функция работала при более низком давлении. Я рекомендую проектировать вашу систему так, чтобы давление в ней составляло менее 50%. Это будет не более 1500 фунтов на квадратный дюйм для системы 3000 фунтов на квадратный дюйм.

Для этого приложения вы также хотите, чтобы давление наддува соответствовало расчетному давлению функций. В примере с линейным ускорением аккумулятор должен быть заряжен до 1500 фунтов на квадратный дюйм, чтобы обеспечить наилучшую производительность.

Как давление в системе влияет на объем

В системе, которой требуется 67 галлонов для выполнения определенной функции, давление в системе перед сбросом зависит от размера необходимого аккумулятора.При давлении 1500 фунтов на квадратный дюйм доступно 109,7 из 3 .

В таблице ниже показано, каким будет разряд для аккумулятора, заряженного до 1500 фунтов на кв. Дюйм при различных рабочих давлениях.

Давление
(фунт / кв. Дюйм)
Напор
(дюйм 3 )
Выпускной клапан
(дюйм 3 )
Требуемый размер
(галлон)
2000 282
2500 21.9 87,8 176
3000 0 109,7 141

На поверхности кажется, что использование рабочего давления 3000 фунтов на квадратный дюйм имеет наибольший смысл, потому что дополнительное давление 1000 фунтов на квадратный дюйм , Я могу уменьшить размер своего аккумулятора вдвое. Довольно мило.

В небольших системах, вероятно, имеет смысл использовать более высокое давление. Однако в больших системах работа при более высоком давлении может быть нерентабельной из-за затрат на электроэнергию и компоненты.

Могу ли я заряжаться до давления выше, чем давление в моей системе?

Короткий ответ: нет. Как упоминалось ранее, гидравлическое давление всегда должно быть не ниже давления наддува. Это необходимо для предотвращения внутреннего повреждения поршня или баллона.

Так как это относится к минимальному рабочему давлению, оно должно быть таким же для максимального рабочего давления.

Заключение

Проанализировав три случая использования аккумулятора, мы определили, что давление заряда аккумулятора различно для каждого использования.

Аккумуляторы, используемые в качестве расширительных баков, необходимо заряжать при низком давлении. Более высокие давления наддува необходимы для ситуаций с удержанием нагрузки, а приложения с низкими рабочими циклами будут работать при среднем давлении.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.