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

Содержание

что такое гидравлическая стрелка в отоплении, схема гидравлического разделителя, как работает, как подобрать, подбор по мощности котла

Содержание:

Функциональное назначение гидрострелки
Принцип работы
Выбор гидравлического разделителя
Преимущества использования гидравлического разделителя отопления
Применение гидрострелки с твердотопливным оборудованием
Видео

Гидрострелкой называют несложное устройство, предназначенное для выполнения балансировки и защиты системы теплоснабжения. Встречаются иные названия данного изделия – гидравлический разделитель, бутылочка, гидроразделитель и прочие.

Функциональное назначение гидрострелки

Что такое гидравлическая стрелка в отоплении и зачем она нужна?

Этот дополнительный узел:

осуществляет гидродинамическую балансировку в системе обогрева, является защитой для теплообменника агрегата, изготовленного с использованием чугуна, от возможного поражения тепловым ударом;
предохраняет конструкцию теплоснабжения от повреждений, если в автоматическом режиме отключаются отделы ГВС или обогрев напольной поверхности — устройство гидрострелки отопления выполняют при монтаже систем обогрева с нагревательными котлами, которые оснащены чугунными теплообменниками;

нужно применять в случае обустройства многоконтурного теплоснабжения, ведь в данной ситуации оборудование предотвращает влияние одного контура на другой и обеспечивает их качественное функционирование;
будет способен выполнять работу отстойника, устраняющего из жидкой рабочей среды механические примеси, состоящие из шлама, накипи, ржавчины, если верно подсчитать габариты и гидромеханические характеристики гидрострелки;
помимо вышеперечисленных функций производит вытеснение воздуха из теплоносителя, что в значительной степени препятствует процессу окисления.

Принцип работы

Если посмотреть на гидравлический разделитель на отопление в разрезе, то можно увидеть часть полой трубы с сечением в форме квадрата. Процесс функционирования данного узла отличается простотой. При помощи воздухоотвода, который оснащают автомеханическим приспособлением, происходит отделение воздуха и его удаление.

Система теплоснабжения состоит из двух отдельных контуров – большой и малой протяженности. В составе первого из них имеется котел плюс гидрострелка плюс потребитель. Второй контур включает котел плюс гидроразделитель.

Если агрегат генерирует тепловую энергию в количестве, соответствующем его потреблению, направление перемещения рабочей среды будет только горизонтальным. При нарушении данного равновесия теплоноситель поступает в зону малого контура и это приводит к повышению температуры перед местом входа в котел.

Это вызывает автоматическое отключение прибора, а жидкость в системе продолжает циркулировать, пока ее температура не понизится до нужной отметки.

После этого котел вновь включается. Благодаря тому, как в системе отопления работает гидрострелка, происходит балансировка между контурами котла и котельной. Данный процесс способствует независимой работе каждого контура.

Выбор гидравлического разделителя

Нет ничего сложного в том, как подобрать гидрострелку для отопления. Единственное, что при этом следует учитывать – это стрелочный диаметр патрубков, подводящих теплоноситель.

При подборе данного узла обращают внимание на предельно допустимый напор водного потока в системе обогрева и на сохранение минимальной скорости перемещения жидкости в полости гидрострелки и патрубках подвода.

Когда делают выбор, нужно знать, что наибольшая рекомендуемая скорость циркуляции воды сквозь поперечное сечение гидроразделителя, равна около 0,2 м/сек.

При расчете данного оборудования для отопительных конструкций потребуются следующие величины:

D – диаметр гидрострелки, выраженный в миллиметрах;
d – диаметр подводящих воду патрубков, в миллиметрах;
G – максимальная скорость перемещения водного потока через устройство;
w – предельная скорость продвижения жидкости по поперечному сечению узла;
с – теплоемкость теплоносителя;
P – максимальная мощность нагревательного агрегата, кВт;
ΔT – разность между величинами температуры теплоносителя в подающей трубе и обратке отопительной системы, °С ( равна приблизительно 10°С).

Чтобы подсчитать зависимость диаметра гидроразделителя от предельно допустимого напора воды в системе, пользуются формулой:

D=3хd=18,8х

Для подбора гидрострелки по мощности котла также нужно выполнить расчеты — зависимость диаметра узла от производительности агрегата определяют по следующей формуле:

D=3хd=18,8х=18,8х=116.

Преимущества использования гидравлического разделителя отопления

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

Схемы отопления с гидравлической стрелкой способствуют созданию в помещении комфортной температуры, поскольку:

Ликвидируются проблемы при нахождении параметров отопительного насоса для вторичного контура и исполнительного элемента.
Отсутствует определенное взаимовлияние между котловым контуром и отопительными контурами.
Оказывается равномерное распределение нагрузок, оказываемых водным потоком, на генераторы тепловой энергии и ее потребителей.
При правильном определении показателей исполнительные компоненты в системе функционируют оптимально.
Имеются места для подключения расширительного бачка, а также установления быстродействующего отводчика воздуха.
Есть возможность подсоединения разнообразных узлов и деталей дополнительного назначения.

При наличии желания обустроить в своем домовладении комфортные условия проживания с минимальным использованием тепловой энергии, лучшим решением будет монтаж теплогенераторной системы, в основе функционирования которой находится применение схемы отопления с гидрострелкой.

Как показывает практика, по сравнению с эксплуатацией традиционной системы теплоснабжения эффект от функционирования правильно спроектированной отопительной конструкции на основе монтажа гидроразделителя состоит в экономии газа на 25% и электроэнергии на 50%.

Применение гидрострелки с твердотопливным оборудованием

При использовании твердотопливного агрегата подключение гидравлического разделителя осуществляют в месте входа – выхода. Данный вариант подсоединения нагревательного устройства разного типа обеспечивает подбор оптимального и индивидуального температурного режима для всех компонентов в отдельности.

Сегодня потребители, разобравшись с тем, как работает гидрострелка на отопление, отдают предпочтение уже готовой продукции, которая представлена в продаже. Выбирают гидроразделитель по каталогу, основываясь на мощности агрегате и максимальном потоке воды.

Гидрострелка для отопления – назначение, принцип работы и расчёт

Фактические размеры изделия коррелируются с мощностью котла, напрямую зависят от объема и количества подключаемых контуров. Корпус гидравлического разделителя выполнен из металла и закрепляется на стойках, чтобы устранить риски дополнительного линейного напряжения на трубы. Устройства небольшого размера могут подвешиваться на стены, закрепляться с помощью кронштейнов.

На верхнем участке корпуса гидродинамического терморазделителя расположен автоматический клапан воздухоотводчика. Образующийся в полости осадок от теплоносителя (коррозия, накипь, прочее) очищается вручную. Для организации последней процедуры применяется вентиль либо клапан, расположенный снизу изделия.

Чаще всего гидрострелки делают из прогрунтованной черной стали. Существуют альтернативные варианты исполнения на основе меди, полипропилена. Корпус гидроразделителя в обязательном порядке обрабатывается антикоррозийным составом, а также покрывается теплоизоляционным слоем.

Гидравлический разделитель, вне зависимости от особенностей его конструкции, размеров и материалов изготовления, имеет три основных режима работы.

Равновесное положение параметров. Расход выделенного контура может лишь незначительно отличаться от суммарного расхода всех подключенных к коллектору/гидрострелке контуров.

Тепловой носитель не задерживается в изделии, а свободно проходит сквозь него в горизонтальной плоскости. Фактически, вертикального перемещения не осуществляется (за исключением случайных флуктуаций). Температурные показатели на патрубках при незначительном округлении идентичны. Аналогичная ситуация наблюдается на компонентах устройства, подключенных к «обратке». В этом режиме гидродинамический терморазделитель не оказывает влияния на отопительную систему.

Следует отметить, что в первом режиме устройство работает достаточно редко, поскольку равновесное положение наблюдается при круглосуточной работе отопления лишь эпизодически – спустя непродолжительный период времени, основные параметры динамически изменяются.

На современном рынке часто встречаются модели коллекторов с интегрированными гидрострелками. Наиболее популярны устройства, рассчитанные на 2-5 контуров.

Второй режим

Соотносится с превышением значения суммарного расхода на контурах отопления над соответствующим параметром в отношении самого котла. Данная ситуация возникает в тех случаях, когда подключенные к коллектору модули требуют максимально возможного расхода теплового носителя. В более простой интерпретации – превышение расхода по отношению к генерации.

При формировании такой ситуации в гидродинамическом терморазделителе возникает восходящий вертикальный поток от патрубка «обратки» к соответствующему компоненту, ответственному на подачу жидкости. Параллельно осуществляется подмес горячего теплоносителя, циркулирующего в «малом» выделенном контуре.

Гидродинамический терморазделитель практически всегда используют в отопительных системах, состоящих из трех контуров. Последние реализуют корректную работу радиаторов отопления, бойлера и модуля «теплых полов». При наличии устройства, рассчитанного на работу с четырьмя контурами, возможно подключение нагревателя воздушных масс в вентиляционной системе. Гидрострелка на пять контуров позволяет реализовать комбинированный комплекс со всеми вышеобозначенными компонентами + резервный котел.

Третий режим

В общем случае при правильном монтаже базового оборудования и гидрострелки является основным. Фактический расход теплового носителя в отделенном малом контуре превышает суммарный показатель иных контуров коллектора. В простой интерпретации – превышение генерации над «спросом». Чаще всего активацию данного режима работы вызывает снижение или временное прекращение поступления теплового носителя из коллектора подачи на устройства теплового обмена благодаря аппаратным модулям термостатической регулировки.

В бойлере косвенного нагрева температура жидкости достигает максимальных значений на фоне отсутствия забора воды. Прекращение циркуляции в этом модуле может сопровождаться отключением отдельных радиаторов/контуров, например, при отсутствии необходимости прогрева помещений или же проводимой профилактики. Полноценное введение системы отопления в действие и набор нею штатных параметров выполняется поэтапно, путем последовательного включения отдельных контуров.

При работе гидроразделителя в таком режиме излишек теплового носителя уходит в «обратку» малого контура. Соответственно происходит безопасное накопление избыточной энергии с последующей её порционной тратой.

При монтаже гидродинамического терморазделителя для индивидуальных систем отопления частных домов/коттеджей, часто используют пластиковые модели, устанавливаемые с помощью фитингов.

Несмотря на то, что третий режим считает основным для гидроразделителя, он периодически меняется на первый и второй аналог. При этом преобладание второго режима над остальными свидетельствует об ошибках монтажа либо иных проблемах, поскольку фактически большая часть теплового носителя обращается по кругу со стороны потребителей, что понижает температуру отопительной системы и требует максимальной отдачи теплогенератора. Оптимален вариант с подачей воды нужной температуры и последовательное понижение температурных значений теплоносителя в контурах с помощью трехходовых клапанов.

Подытожив все вышеобозначенные моменты можно отметить, что гидродинамический терморазделитель в системе отопления любой сложности отвечает за создание зоны с нулевым давлением, из которой появляется возможность выполнять отбор теплового носителя на любое число подключенных потребителей.

Наиболее простой методикой калькуляции параметров необходимого гидродинамического терморазделителя при отсутствии профессиональных отраслевых знаний является расчет на основе мощности отопительной системы. Основные выкладки, представленные ниже, также используются при самостоятельном изготовлении гидрострелки.

Универсальная формула расчета в зависимости от мощности системы отопления описывает прямую зависимость расхода теплового носителя от:

Совокупной потребности в тепловой мощности;
Фактической теплоёмкости теплового носителя;
Температурной разницы труб подачи теплоносителя и «обратки».

Физическая интерпретация формулы: Q = W / (с × Δt)

Буквенные обозначения:

Q – расход теплового носителя. Единица измерения – литр/час.
W – мощность отопительной системы. Единица измерения – кВт.
С – теплоёмкость теплового носителя. Поскольку последним выступает вода, то данный параметр является константой с соответствующим значением 1,16 киловатт/кубометр* °С.
Δt – температурная разница на подаче и «обратке». Единица измерения – градусы Цельсия.

Соответствующий параметр расхода Q рассчитывается путем умножения площади поперечного сечения трубы (S) на скорость потока жидкости (V). Первое значение измеряется в квадратных метрах. Второе – в метрах/секунду.

В свою очередь: S = Q / V= W / (с × Δt × V)

Фактическим экспериментальным путем подобран оптимальный показатель скорости – это диапазон от 0,1 до 0,2 метра/секунду. В этом случае гидродинамический терморазделитель качественно смешивает тепловой носитель, при этом эффективно отделяет формирующийся в нём воздух и способствует выпадению шлама (вызванного накипью, коррозией, загрязнениями, иными причинами) в локальный осадок. При переводе обозначенной скорости из м/ч в м/ч путем умножения значений на 3600 секунд, получаем диапазон 360-720 метров/час. Среднее значение минимальной и максимальной цифры – 540 метров/час.

Поскольку базой для расчетов со стороны теплового носителя выступает вода, характеристики которой общеизвестны, можно значительно упростить основную формулу, введя в неё статически цифровые параметры при расчете сечения:

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

Требуемый диаметр рассчитывает по формуле площади круга:

D = √ (4×S/π) = 2 × √ (S/π)

Подставив соответствующие значения, мы получим:

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

Для дальнейшего расчета и соответствующего подбора значений метры удобнее перевести в миллиметры, умножив результат предыдущего действие на одну тысячу.

Итоговая формула расчета для гидродинамического терморазделителя при условии потоковой скорости в трубе 0,15 метра/секунду:

D = 45,1 √(W/Δt)

По аналогии, можно просчитать значение требуемого диаметра при условии минимального и максимального значения допустимой скорости потока:

Скорость 0,1 метра/секунду. D = 55,2 √(W/Δt)
Скорость 0,2 метра/секунду. D = 39,1 √(W/Δt)

Правильно рассчитав диаметр гидроразделителя, легко подобрать диаметры для входных и выходных патрубков изделия.

Вместо послесловия

Не получается произвести самостоятельный расчет? Есть вопросы по работе гидродинамического терморазделителя? Требуется квалифицированная консультация по смежным вопросам? Обращайтесь к профессионалам!

Гидравлические системы и выбор жидкости

Только в начале промышленной революции британский механик по имени Джозеф Брама применил принцип закона Паскаля при разработке первого гидравлического пресса. В 1795 году он запатентовал свой гидравлический пресс, известный как пресс Брама. Брама полагал, что если небольшая сила на небольшой площади создаст пропорционально большую силу на большей площади, единственным ограничением силы, которую может приложить машина, является площадь, на которую воздействует давление.

Что такое гидравлическая система?

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

«Давление, приложенное к замкнутой жидкости в любой точке, передается без уменьшения по всей жидкости во всех направлениях и действует на каждую часть ограничивающего сосуда под прямым углом к его внутренним поверхностям и одинаково на равных площадях (рис. 1)».

Рисунок 1 – Закон Паскаля

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

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

Компоненты гидравлической системы

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

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

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

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

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

Основные смазываемые гидравлические компоненты

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

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

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

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

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

Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением создают давление от 3000 до 3500 фунтов на квадратный дюйм. Эти типы насосов предлагают широкий диапазон вязкости до 2200 сСт, в зависимости от расхода и, как правило, работают тихо. Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением также обладают высокой эффективностью даже при низкой вязкости жидкости.
Насосы с внешним зацеплением распространены и могут выдерживать давление от 3000 до 3500 фунтов на квадратный дюйм. Эти шестеренчатые насосы обеспечивают недорогую подачу в систему со средним давлением, средним объемом и фиксированным положением. Диапазоны вязкости для этих типов насосов не превышают 300 сСт.

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

Жидкости на нефтяной или минеральной основе в настоящее время являются наиболее широко используемыми жидкостями. Эти жидкости предлагают недорогой, высококачественный и легко доступный выбор. Свойства жидкости на минеральной основе зависят от используемых присадок, качества исходной сырой нефти и процесса очистки. Присадки в жидкости на минеральной основе обеспечивают ряд специфических эксплуатационных характеристик. Обычные присадки к гидравлическим жидкостям включают ингибиторы ржавчины и окисления (R&O), антикоррозионные присадки, деэмульгаторы, противоизносные (AW) и противозадирные (EP) присадки, присадки, улучшающие индекс вязкости, и пеногасители. Кроме того, некоторые из этих смазочных материалов содержат цветные красители, что позволяет легко определять утечки. Поскольку гидравлические утечки очень дороги (и распространены), эта незначительная характеристика играет огромную роль в продлении срока службы вашего оборудования и экономии денег и ресурсов вашего предприятия.
Жидкости на водной основе используются для обеспечения огнестойкости из-за высокого содержания воды. Они доступны в виде эмульсий масло-в-воде, эмульсий вода-в-масле (обратных) и водно-гликолевых смесей. Жидкости на водной основе могут обеспечить подходящие смазочные характеристики, но их необходимо тщательно контролировать, чтобы избежать проблем. Поскольку жидкости на водной основе используются там, где требуется огнестойкость, эти системы и атмосфера вокруг них могут быть горячими.
Повышенные температуры вызывают испарение воды из жидкостей, что приводит к повышению вязкости. Иногда в систему необходимо добавлять дистиллированную воду, чтобы скорректировать баланс жидкости. Всякий раз, когда используются эти жидкости, несколько компонентов системы должны быть проверены на совместимость, включая насосы, фильтры, водопровод, фитинги и уплотнительные материалы.
Жидкости на водной основе могут быть более дорогими, чем обычные жидкости на нефтяной основе, и иметь другие недостатки (например, более низкую износостойкость), которые необходимо сопоставлять с преимуществом огнестойкости.
Синтетические жидкости представляют собой искусственные смазочные материалы, и многие из них обладают превосходными смазывающими свойствами в системах высокого давления и высоких температур. Некоторые из преимуществ синтетических жидкостей могут включать огнестойкость (эфиры фосфорной кислоты), более низкое трение, естественные моющие свойства (органические сложные эфиры и синтетические углеводородные жидкости с улучшенным содержанием сложных эфиров) и термическую стабильность.
Недостатком этих типов жидкостей является то, что они обычно дороже обычных жидкостей, могут быть слегка токсичными и требуют специальной утилизации, а также часто несовместимы со стандартными материалами уплотнений.

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

Вязкость (ASTM D445-97) является мерой сопротивления жидкости течению и сдвигу. Жидкость с более высокой вязкостью будет течь с большим сопротивлением по сравнению с жидкостью с низкой вязкостью. Чрезмерно высокая вязкость может способствовать повышению температуры жидкости и увеличению потребления энергии. Слишком высокая или слишком низкая вязкость может повредить систему и, следовательно, является ключевым фактором при выборе гидравлической жидкости.
Индекс вязкости (ASTM D2270) — это то, как вязкость жидкости изменяется при изменении температуры. Жидкость с высоким индексом вязкости будет сохранять свою вязкость в более широком диапазоне температур, чем жидкость с низким индексом вязкости того же веса. Жидкости с высоким индексом вязкости используются там, где ожидаются экстремальные температуры. Это особенно важно для гидравлических систем, работающих вне помещений.
Окислительная стабильность (ASTM D2272 и другие) — это устойчивость жидкости к термическому разложению, вызванному химической реакцией с кислородом. Окисление значительно сокращает срок службы жидкости, оставляя побочные продукты, такие как шлам и лак. Лак мешает работе клапана и может сужать пути потока.
Износостойкость (ASTM D2266 и др.) — способность смазки снижать скорость изнашивания в граничных фрикционных контактах. Это достигается за счет того, что жидкость образует на металлических поверхностях защитную пленку, предотвращающую истирание, истирание и контактную усталость на поверхностях компонентов.

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

Десять шагов для проверки оптимального диапазона вязкости

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

Соберите все необходимые данные для насоса. Сюда входит получение от производителя всех конструктивных ограничений и оптимальных рабочих характеристик. Вам нужен оптимальный диапазон рабочей вязкости для данного насоса. Минимальная вязкость 13 сСт, максимальная вязкость 54 сСт, оптимальная вязкость 23 сСт.
Проверьте фактическую рабочую температуру насоса во время нормальной работы. Этот шаг чрезвычайно важен, потому что он дает точку отсчета для сравнения различных жидкостей во время работы. Насос нормально работает на 92ºС.
Соберите температурно-вязкостные характеристики используемого смазочного материала. Рекомендуется использовать систему оценки вязкости ISO (сСт при 40ºC и 100ºC). Вязкость составляет 32 сСт при 40ºC и 5,1 сСт при 100ºC.
Получите стандартную диаграмму вязкости-температуры ASTM D341 для жидких нефтепродуктов. Эта таблица довольно распространена, ее можно найти в большинстве руководств по промышленным смазочным материалам (рис. 3) или у поставщиков смазочных материалов.
Используя характеристики вязкости смазочного материала, полученные на шаге 3, начните с оси температуры (ось x) диаграммы и прокручивайте ее, пока не найдете линию 40 градусов C. На линии 40°C двигайтесь вверх, пока не найдете линию, соответствующую вязкости вашего смазочного материала при 40°C, как указано производителем вашего смазочного материала. Когда вы найдете соответствующую линию, сделайте небольшую отметку на пересечении двух линий (красные линии, рис. 5).
Повторите шаг 5 для свойств смазки при 100ºC и отметьте точку пересечения (темно-синяя линия, рис. 5).
Соедините метки, проведя через них линию линейкой (желтая линия, рис. 5). Эта линия представляет собой вязкость смазки в диапазоне температур.
Используя данные производителя для оптимальной рабочей вязкости насоса, найдите значение на вертикальной оси вязкости диаграммы. Нарисуйте горизонтальную линию на странице, пока она не совпадет с желтой линией зависимости вязкости от температуры смазочного материала. Теперь проведите вертикальную линию (зеленая линия, рис. 5) к нижней части графика от желтой линии зависимости вязкости от температуры в том месте, где она пересекается с горизонтальной линией оптимальной вязкости. Там, где эта линия пересекается, температурная ось представляет собой оптимальную рабочую температуру насоса для данного конкретного смазочного материала (69ºС).
Повторите шаг 8 для максимальной непрерывной и минимальной непрерывной вязкости насоса (коричневые линии, рис. 5). Область между минимальной и максимальной температурами является минимальной и максимальной допустимой рабочей температурой насоса для выбранного смазочного продукта.
Найдите нормальную рабочую температуру насоса на графике, используя сканирование тепловой пушки, выполненное на шаге 2. Если значение находится в пределах минимальной и максимальной температуры, указанных на графике, жидкость пригодна для использования в системе. Если это не так, вы должны заменить жидкость на более высокую или более низкую вязкость соответственно. Как показано на диаграмме, нормальные рабочие условия насоса выходят за пределы подходящего диапазона (коричневая область, рис. 5) для нашего конкретного смазочного материала и должны быть изменены.

Консолидация гидравлических жидкостей

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

Определите конкретные требования к каждой единице оборудования. Учитывайте все нормальные эксплуатационные ограничения вашего оборудования.
Поговорите с вашим представителем по смазочным материалам. Вы можете собирать и передавать важную информацию о потребностях вашего оборудования в смазке. Это гарантирует, что у вашего поставщика есть все продукты, которые вам нужны. Не жертвуйте системными требованиями ради консолидации.

Кроме того, соблюдайте следующие правила обращения с гидравлической жидкостью.

Внедрите процедуру маркировки всех поступающих смазочных материалов и маркировки всех резервуаров. Это сведет к минимуму перекрестное загрязнение и обеспечит выполнение критических требований к производительности.
Используйте метод FIFO (первый пришел — первый ушел) на складе смазочных материалов. Правильно реализованная система FIFO уменьшает путаницу и отказы смазочных материалов, вызванные хранением.

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

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

Узнайте больше о том, как сделать гидравлику более надежной:

Как узнать, используете ли вы правильное гидравлическое масло?

Преимущества гидравлических жидкостей с максимальной эффективностью

Семь самых распространенных ошибок при работе с гидравлическим оборудованием

Симптомы распространенных проблем с гидравликой и их основные причины

Краткое руководство по гидравлике

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

Система

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

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

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

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

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

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

Насос

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

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

Гидродинамические насосы

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

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

Гидростатические насосы

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

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

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

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