Ciocan de apă cu membrană. Protecție împotriva loviturilor de apă pentru încălzirea casei și sistemele de alimentare cu apă

Presiunea, ca unul dintre parametrii sistemului de încălzire și alimentare cu apă, joacă un rol cheie. Din cauza diferenței de presiune se formează un flux de fluid. Sistemele moderne de încălzire folosesc pompe hidraulice. Debitul, presiunea și volumul depind de indicatorul de presiune. În sistemele de tip deschis, care au fost utilizate în mod obișnuit în trecut, presiunea fluidului era egală cu presiunea atmosferică, prin urmare, o creștere a temperaturii purtătorului a fost însoțită de preaplinul de fluid în rezervorul de expansiune.

Dezavantajul unui astfel de sistem a fost evaporarea treptată a lichidului, imposibilitatea creșterii punctului de fierbere și expunerea la șocuri hidraulice.

Lichidul este practic incompresibil. Când straturile sunt comprimate, apar forțe elastice mari, care pot fi transmise cu viteză mare în mediu. O schimbare bruscă a presiunii într-o parte a liniei apartamentului ar putea duce la distrugerea elementelor conductei în altă parte.

Deschiderea unui robinet sau a oricărui clapetă poate provoca un ciocan de apă. Un exemplu izbitor este distrugerea unei linii nou așezate la prima sa pornire, când alimentarea cu apă se deschide cu robinetele mixerului închise.

Sistem de incalzire inchis

Dacă conducta este etanșă, atunci când lichidul este încălzit, presiunea va crește brusc, ceea ce poate face ca conductele sau conexiunile să înceapă să se prăbușească. Cu toate acestea, presiunea peste presiunea atmosferică are multe avantaje.

• După cum se știe, punctul de fierbere crește, prin urmare, suportul poate fi utilizat mai eficient.
• Odată cu creșterea presiunii, eficiența pompei hidraulice crește.
• Sistemul sigilat nu necesită reîncărcare periodică.

Regulatorul de presiune într-un sistem de tip închis combină funcțiile unui compensator cu membrană și ale unui expandor. Este un recipient împărțit în două părți printr-o partiție elastică.

Într-o parte există aer sub presiune, iar cealaltă parte este conectată la autostradă. În timpul expansiunii termice, lichidul apasă pe membrană, ca urmare a căderii într-o zonă plină cu aer. Când volumul de aer scade, presiunea acestuia crește și începe să compenseze excesul de presiune a fluidului.

Când sistemul de încălzire a apartamentului este în stare de funcționare, compensatorul cu membrană este în echilibru dinamic. Fiecare creștere a presiunii fluidului este însoțită de o creștere a presiunii aerului. Dar se dovedește că un astfel de sistem nu numai că este capabil să atenueze expansiunea termică, ci funcționează și ca un amortizor de lovire.

Dispozitiv compensator de diafragmă

Pe piața materialelor de construcție și a pieselor pentru sistemele de încălzire, un rezervor de expansiune este cunoscut sub numele de compensator de lovitură de arie cu membrană. Poate fi instalat nu numai în sistemul de încălzire, ci și în sistemul de alimentare cu apă. Scopul principal al rezervorului este de a descărca sistemul în cazul creșterii presiunii.

Membrana, din material elastic, este un regulator de presiune. Forma rezervorului nu este supusă standardizării. Alegerea formei exterioare depinde numai de condițiile spațiului înconjurător și de estetică. Cel mai adesea există compensatoare sub formă de cilindru cilindric.

Acea jumătate a rezervorului, unde este aer, are o ieșire cu bobină. Prin intermediul acestuia, puteți adăuga sau reduce cantitatea de aer din rezervor. Când cumpărați un compensator cu membrană, aerul este sub presiune egală cu zecimi din presiunea atmosferică. În timpul punerii în funcțiune, această presiune crește în funcție de performanța sistemului. Compensatorul are o singură țeavă de legătură, deoarece fluxul de lichid nu este asigurat.

Soiuri

Există mai multe tipuri de clasificări valide ale dispozitivelor. Cel mai practic este gruparea in functie de tipurile de membrane folosite. Până în prezent, aproape toate dispozitivele sunt produse cu o membrană cu diafragmă. Cilindrul este neseparabil, realizat din otel rezistent. Constă de obicei din două emisfere sudate între ele. Membrana este montată în așa fel încât cavitatea rezervorului să fie împărțită în două părți. Conducta de legătură rămâne într-o parte, iar bobina în cealaltă.

Membrana balonului trebuie înlocuită. Dar materialele moderne sunt capabile să reziste la sarcini crescute pentru o perioadă destul de lungă de timp, fără a pierde integritatea și elasticitatea, astfel încât necesitatea înlocuirii membranei a dispărut practic. Rezervorul pentru membrana balonului este pliabil. Apa se află într-o cameră de cauciuc și nu intră în contact cu pereții interiori ai rezervorului. Membrana sferică nu este practic folosită astăzi, este considerată o raritate.

Reguli de instalare

Dacă mai devreme au fost impuse anumite cerințe de instalare asupra rezervorului de expansiune, atunci într-un sistem închis compensatorul poate fi instalat oriunde. Cu toate acestea, aceasta este doar o presupunere teoretică. Cerințele de amplasare în punctul cel mai înalt nu mai sunt relevante, deoarece, conform legii lui Pascal, presiunea este aceeași peste tot.

Compensatorul se montează acolo unde există unități sanitare, intrări sau schimburi.

• Pe de o parte, acest lucru se datorează faptului că nodurile sunt o cauză frecventă a loviturilor de berbec, deci este mai oportun să instalați un dispozitiv care stinge excesul de presiune în imediata apropiere a robinetelor și supapelor.
• Pe de altă parte, estetica joacă un rol important aici. Pe fundalul țevilor drepte, bine așezate în jurul perimetrului camerei, balonul nu va arăta bine.

O condiție importantă pentru instalare este absența unei ieșiri lungi sau curbate la cilindru. Deoarece apa nu circulă în ieșire, acest lucru poate duce la stagnare și, ca urmare, la reproducerea microbilor. Cabanele trebuie să fie scurte și drepte.

Din aceste considerente, merită să alegeți locația compensatorului.

Prezentare generală a rosturilor de dilatație cu diafragmă

Compararea caracteristicilor tehnice ale diferitelor modele de dispozitive îi ajută pe cei care au întâmpinat pentru prima dată nevoia de a le folosi să facă alegerea corectă. Același lucru se poate spune despre compensatorii cu membrană. Modelul Valtec Car 19 este ideal pentru uz casnic in apartamente.

Scopul său principal este de a compensa valorile variabile ale presiunii în conductele de apă și sistemele de încălzire. Modelele Valtec sunt adesea folosite exclusiv ca rezervor de expansiune. Corpul compensatorului este destul de durabil, în plus, este fabricat din oțel inoxidabil. Cu ciocanul de ariete, rezervorul este capabil să ia 162 g de apă. Dar aceasta nu este o cifră atât de mică, deoarece presiunea în linie în acest moment este de la 10 la 12 bar.

La instalare, presiunea nominală în rezervor este de 3 bar, ceea ce în majoritatea cazurilor este potrivit pentru multe sisteme fără reconfigurare. Unele modele sunt echipate cu manometre pentru o reglare mai convenabilă a compensatorului.

Modelul FAR FA 2895 12 de la compania FAR și-a câștigat nișa pe piața dispozitivelor de compensare datorită fiabilității sale la un cost relativ ieftin. Indicatorii de temperatură și presiune permit compensatorului să funcționeze atât în ​​sistemele industriale, cât și în sistemele de uz casnic.

Dispozitivul rezervorului nu este practic diferit de analogi. Materialul folosit este aliaj de alama, iar membrana este din plastic rezistent. Pentru a preveni deformarea acestui plastic prin acțiunea aerului atunci când rezervorul este gol, dar este ținut de arcuri. Calitatea incontestabilă a modelelor îndepărtate este dimensiunea lor mică, sunt ușor de instalat chiar și în spații înguste.

Producătorii Reflex și caleffi sunt specializați în producția de fitinguri pentru conducte de apă. Ele oferă o întreagă linie de rosturi de dilatație care diferă prin faptul că sunt utilizate în sisteme mai mari. Volumul rezervorului Reflex poate ajunge la sute de litri. Adesea, astfel de dispozitive devin acumulatoare hidraulice, capabile să acumuleze o cantitate imensă de apă. Astfel de baterii asigură integritatea pompelor atunci când alimentarea cu apă este oprită.

Disponibilitatea dispozitivelor și politica de prețuri flexibile a producătorilor fac posibilă protejarea sistemelor de alimentare cu apă nu numai în întreprinderile mari, ci și în condiții obișnuite de acasă. Dispozitivele enumerate au o resursă destul de mare, cu condiția ca toți parametrii tehnici să fie selectați în mod corect.

Informații generale despre ciocanul de berbec

Lovitura de berbec este o schimbare bruscă a presiunii unui lichid care curge într-o conductă sub presiune, care are loc atunci când are loc o schimbare bruscă a vitezei curgerii. Într-un sens mai extins, ciocanul de berbec este o alternanță rapidă de „sărituri” și „căderi” de presiune, însoțită de deformarea fluidului și a pereților țevii, precum și de un efect acustic similar cu un ciocan care lovește o țeavă de oțel. Cu șocuri hidraulice slabe, sunetul se manifestă sub formă de clicuri „metalice”, cu toate acestea, chiar și cu astfel de șocuri aparent nesemnificative, presiunea în conductă poate crește destul de semnificativ.

Etapele loviturii de bare pot fi ilustrate prin următorul exemplu ( fig.1): lăsați să fie instalat un robinet sau un mixer cu o singură manetă la capătul conductei de apartament conectat la nivelul casei (aceste baterii vă permit să opriți fluxul relativ rapid).

Fig.1. Etape de ciocănire

Când supapa este închisă, au loc următoarele procese:

1. În timp ce robinetul este deschis, lichidul se deplasează prin conducta apartamentului cu o viteză de " ν ". În același timp, presiunea în coloană și conducta apartamentului este aceeași ( p).
2. Când supapa este închisă și fluxul este încetinit brusc, energia cinetică a fluxului este transformată în lucru de deformare a pereților conductei și a lichidului. Pereții țevii sunt întinși, iar lichidul este comprimat, ceea ce duce la o creștere a presiunii cu o cantitate ∆p(presiune de șoc). Zona în care a avut loc creșterea presiunii se numește zona de compresie a undei de șoc, iar secțiunea sa extremă se numește frontul undei de șoc. Partea frontală a undei de șoc se propagă către ridicător cu o viteză de „c”. Aici aș dori să remarc că ipoteza incompresibilității apei, adoptată în calculele hidraulice, nu se aplică în acest caz, deoarece apa reală este un lichid compresibil cu un raport de compresie volumetric de 4,9x10 -10 1/Pa. Adică, la o presiune de 20.400 bar (2040 MPa), volumul de apă este înjumătățit.
3. Când partea frontală a undei de șoc ajunge la ascensoare, tot lichidul din conducta apartamentului va fi comprimat, iar pereții conductei apartamentului vor fi întinși.
4. Volumul de lichid în sistemul casei este mult mai mare decât în ​​cablajul apartamentului, prin urmare, atunci când frontul undei de șoc ajunge la ascensoare, presiunea în exces a fluidului este în mare parte netezită prin extinderea secțiunii transversale și pornirea volumului total de lichid în sistemul casei. Presiunea din conducta apartamentului începe să se egalizeze cu presiunea de ridicare. Dar, în același timp, conducta de apartament, datorită elasticității materialului peretelui, își restabilește secțiunea transversală inițială, comprimând lichidul și strângându-l în montant. Zona de îndepărtare a deformării de pe pereții conductei se extinde până la supapă cu o viteză de " Cu».
5. În momentul în care presiunea din conducta apartamentului este egală cu cea inițială, precum și viteza fluidului, direcția de curgere va fi inversată ("punctul zero").
6. Acum lichidul din conductă cu o viteză de " ν ” tinde să „se desprindă” de macara. Există o „zonă de rarefacție a undelor de șoc”. În această zonă, viteza curgerii este zero, iar presiunea lichidului devine mai mică decât cea inițială, ceea ce duce la comprimarea pereților conductei (reducerea diametrului). Frontul zonei de rarefacție se deplasează către ascensoare cu o viteză de " Cu". Cu un debit inițial semnificativ, vidul din conductă poate duce la o scădere a presiunii sub nivelul atmosferic, precum și la o încălcare a continuității fluxului (cavitație). În acest caz, în conducta de lângă supapă apare o bulă de cavitație, a cărei prăbușire duce la faptul că presiunea fluidului în zona undei de șoc reflectată devine mai mare decât același indicator în unda de șoc directă.
7. Când este atins frontul de compresie al undei de șoc a ascensoarei, viteza de curgere în conducta de apartament este zero, iar presiunea lichidului este mai mică decât cea inițială și mai mică decât presiunea din coloană. Pereții conductei sunt comprimați.
8. Diferența de presiune dintre lichidul din canalul de ridicare și conducta apartamentului face ca lichidul să intre în conducta apartamentului și egalizează presiunile la valoarea inițială. În acest sens, pereții țevii încep, de asemenea, să capete forma lor originală. Astfel, se formează o undă de șoc reflectată, iar ciclurile se repetă din nou până la dispariția completă. În acest caz, intervalul de timp în care trec toate etapele și ciclurile șocului hidraulic nu depășește, de regulă, 0,001–0,06 s. Numărul de cicluri poate fi diferit și depinde de caracteristicile sistemului.

Pe orez. 2 etapele loviturii de berbec sunt prezentate grafic.

Orez. 2. Grafice ale modificării presiunii în timpul șocului hidraulic.

Programează pe orez. 2a arată dezvoltarea șocului hidraulic atunci când presiunea lichidului din zona de descărcare a undei de șoc nu scade sub presiunea atmosferică (linia 0).

Programează pe orez. 2b afișează o undă de șoc, a cărei zonă de rarefacție este sub presiunea atmosferică, dar continuitatea hidraulică a mediului nu este încălcată. În acest caz, presiunea lichidului în zona de rarefacție este mai mică decât presiunea atmosferică, dar nu se observă efect de cavitație.

Programează pe fig.2c afișează cazul în care continuitatea hidraulică a fluxului este încălcată, adică se formează o zonă de cavitație, a cărei prăbușire ulterioară duce la o creștere a presiunii în unda de șoc reflectată.

Varietăți de șocuri hidraulice și prevederi de bază de proiectare

În funcție de viteza cu care dispozitivul de închidere de pe conductă este închis, lovirea poate fi „directă” și indirectă. „Direct” se numește șoc, în care suprapunerea fluxului are loc într-un timp mai mic decât perioada șocului, adică este îndeplinită condiția:

T3 ≤ 2L/c,

Unde T 3 este timpul de închidere a organului de blocare, s; L- lungimea conductei de la dispozitivul de blocare până la punctul în care se menține presiunea constantă (în apartament - până la montant), m; Cu este viteza undei de șoc, m/s.

În caz contrar, ciocanul de berbec se numește indirect. Cu un impact indirect, saltul de presiune este mult mai mic ca magnitudine, deoarece o parte din energia de curgere este amortizată de scurgerile parțiale prin dispozitivul de închidere.

În funcție de gradul de blocare a curgerii, ciocănirea poate fi completă sau incompletă. O lovitură completă este aceea în care elementul de închidere blochează complet fluxul. Dacă acest lucru nu se întâmplă, adică o parte a fluxului continuă să curgă prin organul de închidere, atunci ciocanul de ariete va fi incomplet. În acest caz, viteza calculată pentru determinarea mărimii loviturii de berbec va fi diferența de viteze de curgere înainte și după oprire. Mărimea creșterii presiunii în timpul șocului hidraulic complet direct poate fi determinată prin formula N.E. Jukovski (în literatura tehnică occidentală, formula este atribuită lui Alievi și Michaud):

Δp = ρ ν s, Pa,

Unde ρ – densitatea lichidului transportat, kg/m 3 ; ν este viteza fluidului transportat până în momentul frânării bruște, m/s; Cu este viteza de propagare a undei de șoc, m/s.

La rândul său, viteza de propagare a undei de șoc c este determinată de formula:

Unde c 0- viteza de propagare a sunetului într-un lichid (pentru apă - 1425 m/s, pentru alte lichide se poate lua conform fila. unu); D– diametrul conductei, m; δ – grosimea peretelui conductei, m; E f este modulul de elasticitate în vrac al lichidului (poate fi luat în funcție de fila. 2), Pa; Mâncând este modulul de elasticitate al materialului peretelui conductei, Pa (poate fi luat în funcție de fila. 3).

Tabelul 1. Caracteristicile lichidelor

Tabelul 2. Caracteristicile materialelor pereților țevilor

Dacă luăm în considerare faptul că viteza de mișcare a apei în sistemele de apartamente nu trebuie să depășească 3 m / s (clauza 7.6. SNiP 2.04.01), atunci pentru conductele din diferite materiale, este posibil să se calculeze mărimea creșterii presiunii cu un posibil șoc hidraulic complet direct. Astfel de date rezumative pentru unele conducte sunt prezentate în fila. 3.

Tabelul 3. Creșterea presiunii în timpul loviturii de berbec la o viteză de curgere de 3 m/s

Cu lovituri de ariete indirecte, creșterea presiunii se calculează prin formula:

LA fila. 4 este dat timpul mediu de răspuns al accesoriilor principale ale apartamentului. Pentru fiecare tip de acest fiting, se calculează lungimea conductei, mai mult decât ciocanul de berbec încetează să fie direct.

Tabelul 4. Lungimea secțiunii de impact direct pentru supapele de închidere a apei

Consecințele posibile ale șocurilor hidraulice

În rețelele de apartamente, apariția șocurilor hidraulice, desigur, nu implică consecințe distructive atât de mari ca pe conductele principale de diametru mare. Cu toate acestea, chiar și aici pot provoca multe necazuri și pierderi, dacă nu țineți cont de posibilitatea apariției lor.

Socurile hidraulice care se repetă periodic în conductele de apartament pot cauza următoarele probleme:

– reducerea duratei de viață a conductelor. Durata de viață normativă a conductelor interne este determinată de totalitatea caracteristicilor (temperatură, presiune, timp) în care se operează conducta. Chiar și astfel de creșteri și scăderi alternante de presiune pe termen scurt, dar adesea recurente, care apar în timpul șocului hidraulic denaturează în mod semnificativ imaginea modului de funcționare al conductei, reducând funcționarea fără probleme. Într-o măsură mai mare, acest lucru se aplică conductelor polimerice și multistrat;

- extrudarea garniturilor si garniturilor in fitinguri si conectori de conducte. Elementele precum reductoarele de presiune cu piston, supapele cu bilă, supapele și mixerele cu inele din cauciuc, inelele de compresie și conectorii de presare, precum și inelele de semi-șiruri („femeile americane”) sunt supuse acestui lucru. În apometrele de apartament, extrudarea inelului de etanșare între camera de măsurare și mecanismul de numărare poate duce la pătrunderea apei în mecanismul de numărare (Fig. 3);

Orez. 3. Pătrunderea apei în mecanismul de numărare al contorului de apă ca urmare a extrudării garniturii

- chiar si un singur ciocan de ariete poate dezactiva complet instrumentatia instalata in apartament. De exemplu, îndoirea acului manometrului din interacțiunea cu știftul restrictiv este un semn clar al unui ciocan de ariete care a avut loc (Fig. 4);

Orez. 4. Deteriorarea caracteristică a manometrului prin ciocan de berbec

- fiecare lovitură de apă dintr-o conductă de apartament realizată din materiale polimerice, realizată pe conectori sertizat, presat sau glisant, duce inevitabil la o „alunecare” microscopică a conectorului din conductă. În cele din urmă, poate veni un moment în care următorul ciocan de apă devine critic - conducta se va „strecura” complet din conector (Fig. 5);

Orez. 5. Încălcarea conexiunii de sertizare MPT ca urmare a impactului ciocanului de ariete

- fenomenele de cavitație care pot însoți șocul hidraulic sunt adesea cauza unor cavități în bobină și corpul supapei. Prăbușirea bulelor de vid în timpul cavitației pur și simplu „roșează” bucăți de metal de pe suprafața pe care se formează. Ca urmare, bobina încetează să-și îndeplinească funcția, adică etanșeitatea organului de închidere este ruptă. Da, iar corpul unor astfel de fitinguri va eșua foarte repede (Fig. 6);

Orez. 6. Distrugerea prin cavitație a suprafeței interioare a supratensiunii din fața electrovalvei

- un pericol deosebit pentru conductele de apartamente din conducte multistrat este zona de descărcare a undelor de șoc în timpul șocului hidraulic. Dacă stratul de adeziv este de proastă calitate sau există zone nelipite, vidul format în țeavă rupe stratul interior al țevii, provocând „prăbușirea” acesteia (Fig. 7, 8).

Orez. 7. Teava din polipropilena multistrat afectata de lovitura de berbec

Orez. 8. Țeavă metal-polimer „prăbușită”.

Odată cu prăbușirea parțială, conducta va continua să își îndeplinească funcția, dar cu o rezistență hidraulică mult mai mare. Cu toate acestea, poate apărea și o prăbușire completă - în acest caz, conducta va fi blocată de propriul strat interior. Din păcate, GOST 53630-2009 „Țevi de presiune multistrat” nu necesită testarea probelor de țevi la o presiune internă sub atmosferică. Cu toate acestea, o serie de producători, cunoscând o astfel de problemă, includ în specificațiile tehnice o clauză obligatorie privind verificarea conductei sub vid. În special, fiecare rolă de țevi multistrat VALTEC este conectată la o pompă de vid, care aduce presiunea absolută în țeavă la 0,2 atm (-0,8 barg). Apoi, cu ajutorul unui compresor, o minge de spumă de polistiren cu un diametru puțin mai mic decât diametrul interior de proiectare al țevii este condusă prin țeavă. Rolurile prin care mingea nu a putut trece sunt respinse și distruse fără milă;

- Un alt pericol se ascunde în cazul unui ciocan de berbec conductele interne de alimentare cu apă caldă. După cum știți, punctul de fierbere al apei este strâns legat de presiune ( fila. 5).

Tabelul 5. Dependența punctului de fierbere al apei de presiune

Dacă, de exemplu, apă caldă cu o temperatură de 70 ° C intră în conducta apartamentului, iar în zona de rarefacție a ciocanului de berbec, presiunea scade la o valoare absolută de 0,3 atm, atunci în această zonă apa se va transforma în aburi. Având în vedere că volumul de abur în condiții normale este de aproape 1200 de ori mai mare decât volumul aceleiași mase de apă, este de așteptat ca acest fenomen să poată duce la o creștere și mai mare a presiunii în zona de compresie a undei de șoc.

Metode de protecție împotriva loviturilor de berbec în sistemele de apartamente

Cea mai eficientă și fiabilă modalitate de a proteja împotriva loviturilor de berbec este creșterea timpului de oprire a fluxului cu un dispozitiv de închidere. Această metodă este utilizată pe conductele principale. Închiderea lină a supapei nu provoacă perturbări distructive în debit și elimină necesitatea instalării unor dispozitive de amortizare voluminoase și costisitoare. În sistemele de apartamente, această metodă nu este întotdeauna acceptabilă, deoarece. Mixerele cu pârghie „cu o singură mână”, supapele solenoide pentru aparatele de uz casnic și alte fitinguri capabile să oprească fluxul într-o perioadă scurtă de timp au intrat ferm în viața noastră de zi cu zi. În acest sens, sistemele de inginerie de apartamente aflate deja în faza de proiectare trebuie în mod necesar să fie proiectate ținând cont de riscul de lovire. Măsurile structurale, cum ar fi utilizarea de inserții elastice, bucle de compensare și expandare, nu sunt utilizate pe scară largă. Cele mai populare fitinguri utilizate în prezent special concepute în acest scop sunt amortizoarele hidraulice pneumatice (piston, Fig. 9a și membrană, Fig. 9b) sau cu arc (Fig. 9c).

Orez. 9. Tipuri de amortizoare hidraulice

Într-un amortizor pneumatic, energia cinetică a fluxului de lichid este stinsă prin energia compresiei aerului, a cărei presiune variază de-a lungul adiabaticului cu exponentul K = 1,4. Volumul camerei de aer a amortizorului pneumatic se determină din expresia:

unde P 0 este presiunea inițială în camera de aer, P K este presiunea finală (limitatoare) în camera de aer. În formula de mai sus, partea stângă este o expresie pentru energia cinetică a fluxului de fluid, iar partea dreaptă este expresia pentru energia de compresie a aerului.

Parametrii arcului pentru compensatoarele de arc se găsesc din expresia:

unde D pr este diametrul mediu al arcului, I este numărul de spire ale arcului, G este modulul de forfecare, F to este forța finală care acționează asupra arcului, F 0 este forța inițială care acționează asupra arcului.

Există o opinie printre proiectanți și instalatori că supapele de reținere și reductoarele de presiune au și capacitatea de a absorbi lovitura de ariete.

Supapele de reținere, într-adevăr, prin tăierea unei părți a conductei în momentul unei întreruperi bruște a fluxului, reduc lungimea estimată a conductei, transformând o lovitură directă într-o energie indirectă, mai puțină. Cu toate acestea, închizându-se brusc sub influența etapei de compresie a undei de șoc, supapa în sine se transformă în cauza loviturii de ari în conducta situată înaintea acesteia. În faza de refulare, supapa se deschide din nou și, în funcție de raportul dintre lungimile conductelor înainte și după supapă, poate veni un moment în care undele de șoc ale celor două secțiuni se vor aduna, crescând saltul de presiune. Reductoarele de presiune cu pistoane nu pot servi ca amortizoare hidraulice din cauza inerției lor mari - datorită muncii forțelor de frecare în garniturile pistonului, pur și simplu nu au timp să răspundă la o schimbare instantanee a presiunii. În plus, astfel de cutii de viteze în sine au nevoie de protecție împotriva loviturilor de apă, ceea ce face ca inelele de etanșare să fie stoarse din locurile pistonului.

Reductoarele de presiune cu membrană au capacitatea de a absorbi parțial energia ciocanelor de apă, dar sunt proiectate pentru efecte de forță complet diferite, astfel încât munca de atenuare a ciocanilor de apă frecvente le va dezactiva rapid. În plus, închiderea bruscă a cutiei de viteze în timpul unei unde de șoc duce, ca și în cazul unei supape de reținere, la apariția unei unde de șoc în zona de până la cutia de viteze care nu este protejată de o membrană.

Printre altele, amortizoarele de lovitură de apă pentru apartamente, pe lângă îndeplinirea sarcinii lor principale, îndeplinesc mai multe funcții care sunt importante pentru funcționarea în siguranță a conductelor de apartament. Aceste funcții vor fi luate în considerare folosind amortizorul hidraulic cu membrană VALTEC VT.CAR19 ca exemplu (Fig. 10).

Amortizor de lovituri de ari VT.CAR19

Orez. 10. Amortizor ciocan de ariete VALTEC VT.CAR19

Amortizorul hidraulic rezidential VALTEC VT.CAR19 este alcatuit structural (Fig. 11) dintr-un corp sferic din otel inoxidabil AISI 304L ( 1 ), cu membrană EPDM laminată ( 2 ). Datorită umflăturilor mici de pe suprafața membranei, se asigură conexiunea sa liberă cu corpul și zona maximă de contact a membranei cu mediul transportat. Camera de aer a clapetei este la o presiune din fabrică de 3,5 bar, ceea ce asigură protecția conductelor de apartament, presiunea în care nu depășește 3 bar. Extinctorul poate proteja și conductele cu o presiune de lucru de până la 10 bar, dar în acest caz este necesar cu ajutorul unei pompe conectate la niplu ( 3 ) crește presiunea în camera de aer la 10,5 bar. In cazul in care presiunea de lucru in reteaua apartamentului este mai mica de 3 bar, se recomanda prin niplu ( 3 ) lăsați o parte din aer să iasă din cameră până la Pwork + 0,5 bar.

Fig.11. Construcția amortizorului VALTEC VT.CAR19

Caracteristicile tehnice și dimensiunile de gabarit ale absorbantului sunt date în fila. 6.

Tabelul 6. Specificații VALTEC VT.CAR19

Amortizorul este capabil să protejeze conductele de loviturile de aripă, presiunea la care crește până la 20 de bari, prin urmare, înainte de a instala amortizorul, este necesar să se verifice cât de mult lovitură de apă poate apărea într-o anumită conductă de apartament. Calculul presiunii posibile în timpul loviturii de berbec Р gu poate fi calculat prin formula:

, bar.

Raportul Ewater/Est pentru conductele din diferite materiale este luat în funcție de fila. 2.

Protejând în mod fiabil conductele de apartament împotriva loviturilor de apă, absorbantul VT.CAR19, datorită caracteristicilor sale de design, este capabil să absoarbă surplusul de apă format atunci când apa rece care intră este încălzită în timpul unei pauze de utilizare a apei. De exemplu, dacă apa cu o temperatură de +5 ° C intră într-un apartament echipat cu un reductor sau o supapă de reținere la admisie și se încălzește până la 25 ° C peste noapte (temperatura obișnuită a aerului în baie), atunci presiunea în secțiunea tăiată a conductei va crește cu:

∆P = β t Δt/β v \u003d 0,00015 (25 - 5) / 4,9 10 -9 \u003d 61,2 bar.

În formula de mai sus βt este coeficientul de dilatare termică a apei și β v este coeficientul de compresie volumetrică a apei (reciproca modulului de elasticitate). Formula nu ține cont de dilatarea termică a materialului conductei în sine, dar practica arată că fiecare grad de creștere a temperaturii apei din conductă crește presiunea de la 2 la 2,5 bar.

Aici este necesară a doua funcție a amortizorului hidraulic cu membrană. După ce a preluat o parte din apa din conducta de încălzire, o va scuti de sarcina excesivă și va ajuta la evitarea unei urgențe. LA fila. 7 se dau lungimile maxime ale conductelor protejate de amortizorul VT.CAR19 de dilatarea termica a lichidului.

Tabel 7. Lungimea maximă a conductelor protejate de dilatare termică (la ΔТ = 20°C)

În ceea ce privește conductele rezidențiale de apă caldă, și aici absorbantul VT.CAR19 îndeplinește o sarcină importantă de prevenire a fierberii apei în zona de descărcare a undelor de șoc. Prin absorbția energiei ciocanului de ariete, absorbantul elimină și acest pericol.

Cea mai mare eficiență a amortizorului hidraulic se obține atunci când este instalat direct în fața armăturii protejate. În acest caz, posibilitatea unui ciocan de berbec este complet exclusă (Fig. 12).

Orez. 12. Instalarea absorbantelor direct în fața dispozitivelor protejate

În sistemele de apartamente, unde conductele nu au o lungime semnificativă, este permisă instalarea unui amortizor pe grup de dispozitive. În acest caz, trebuie verificat dacă lungimea totală a secțiunilor de conducte protejate de un stingător nu depășește valorile prevăzute la fila. opt.

Tabel 8. Lungimea secțiunilor de conductă protejate de un stingător

Dacă valorile specificate în tabel sunt depășite, este necesar să instalați nu unul, ci mai multe absorbante. În cazul în care presiunea lovitului de ariete calculată depășește presiunea maximă admisă pentru un anumit absorbant (20 bari pentru VT.CAR19), trebuie selectat un alt tip de dispozitiv cu caracteristici de rezistență mai mari.

În conformitate cu clauza 7.1.4. SP 30.13330.2012 „Alimentarea internă cu apă și canalizarea clădirilor”, ale căror prevederi au intrat în vigoare la 1 ianuarie 2013, proiectarea robinetelor de pliere și închidere a apei ar trebui să asigure deschiderea și închiderea lină a fluxului de apă. Dar această cerință este puțin probabil să fie îndeplinită, deoarece comerțul oferă rezidenților o gamă largă de fitinguri și aparate în care o reglementare fără probleme este imposibilă. Ținând cont de acest lucru, organizațiile de top de proiectare și construcții din țara noastră au în vedere deja instalarea de amortizoare hidraulice de apartament în proiectele lor. De exemplu, DSK-1 al orașului Moscova restructurează producția pentru a realiza nodurile de intrare pentru alimentarea cu apă a apartamentelor conform schemei prezentate în fig. treisprezece.

Orez. 13. Unitate de alimentare cu apă apartament DSK-1

(VT.CAR19.I) Amortizorul hidraulic cu membrană VT.CAR 19 este proiectat pentru a compensa supratensiunile de presiune care apar atunci când supapele sunt deschise sau închise brusc în sistemele rezidențiale de alimentare cu apă. Dispozitivul joaca si rolul unui vas de expansiune, care primeste volumul in exces de apa care apare in conducte in timpul incalzirii naturale in lipsa aportului de apa. Compensatorul de lovituri de arie VT.CAR 19 este un rezervor miniatural din otel inoxidabil AISI 304L cu membrana de separare interioara din elastomer EPDM. Micile umflături de pe suprafața membranei asigură o conexiune liberă a acesteia la carcasă și aria maximă de contact a membranei cu mediul transportat. Capacitatea amortizorului hidraulic VT.CAR 19 este de 0,162 l, setarea din fabrică a presiunii în camera de aer este de 3,5 bar, presiunea maximă de funcționare în alimentarea cu apă protejată a apartamentului este de 10 bar, presiunea maximă în timpul loviturii de berbec este de 10 bar. 20 bar, temperatura maximă de funcționare este de 100 °C. Diametru filet de conectare - 1/2". Dimensiuni (înălțime x diametru) ale produsului - 112 x 88 mm. Setarea din fabrică asigură protecție pentru conductele cu o presiune nominală de lucru de 3 bar. Când se utilizează un compensator în sisteme cu alți parametri, rezervorul trebuie reconfigurat astfel încât presiunea din camera de aer să depășească valoarea nominală cu 0,5 bar.

Informații generale despre ciocanul de berbec

Lovitura de berbec este o schimbare bruscă a presiunii unui lichid care curge într-o conductă sub presiune, care are loc atunci când are loc o schimbare bruscă a vitezei curgerii. Într-un sens mai extins, ciocanul de berbec este o alternanță rapidă de „sărituri” și „căderi” de presiune, însoțită de deformarea fluidului și a pereților țevii, precum și de un efect acustic similar cu un ciocan care lovește o țeavă de oțel. Cu șocuri hidraulice slabe, sunetul se manifestă sub formă de clicuri „metalice”, cu toate acestea, chiar și cu astfel de șocuri aparent nesemnificative, presiunea în conductă poate crește destul de semnificativ.

Etapele loviturii de bare pot fi ilustrate prin următorul exemplu ( fig.1): lăsați să fie instalat un robinet sau un mixer cu o singură manetă la capătul conductei de apartament conectat la nivelul casei (aceste baterii vă permit să opriți fluxul relativ rapid).

Fig.1. Etape de ciocănire

Când supapa este închisă, au loc următoarele procese:

1. În timp ce robinetul este deschis, lichidul se deplasează prin conducta apartamentului cu o viteză de " ν ". În același timp, presiunea în coloană și conducta apartamentului este aceeași ( p).
2. Când supapa este închisă și fluxul este încetinit brusc, energia cinetică a fluxului este transformată în lucru de deformare a pereților conductei și a lichidului. Pereții țevii sunt întinși, iar lichidul este comprimat, ceea ce duce la o creștere a presiunii cu o cantitate ∆p(presiune de șoc). Zona în care a avut loc creșterea presiunii se numește zona de compresie a undei de șoc, iar secțiunea sa extremă se numește frontul undei de șoc. Partea frontală a undei de șoc se propagă către ridicător cu o viteză de „c”. Aici aș dori să remarc că ipoteza incompresibilității apei, adoptată în calculele hidraulice, nu se aplică în acest caz, deoarece apa reală este un lichid compresibil cu un raport de compresie volumetric de 4,9x10 -10 1/Pa. Adică, la o presiune de 20.400 bar (2040 MPa), volumul de apă este înjumătățit.
3. Când partea frontală a undei de șoc ajunge la ascensoare, tot lichidul din conducta apartamentului va fi comprimat, iar pereții conductei apartamentului vor fi întinși.
4. Volumul de lichid în sistemul casei este mult mai mare decât în ​​cablajul apartamentului, prin urmare, atunci când frontul undei de șoc ajunge la ascensoare, presiunea în exces a fluidului este în mare parte netezită prin extinderea secțiunii transversale și pornirea volumului total de lichid în sistemul casei. Presiunea din conducta apartamentului începe să se egalizeze cu presiunea de ridicare. Dar, în același timp, conducta de apartament, datorită elasticității materialului peretelui, își restabilește secțiunea transversală inițială, comprimând lichidul și strângându-l în montant. Zona de îndepărtare a deformării de pe pereții conductei se extinde până la supapă cu o viteză de " Cu».
5. În momentul în care presiunea din conducta apartamentului este egală cu cea inițială, precum și viteza fluidului, direcția de curgere va fi inversată ("punctul zero").
6. Acum lichidul din conductă cu o viteză de " ν ” tinde să „se desprindă” de macara. Există o „zonă de rarefacție a undelor de șoc”. În această zonă, viteza curgerii este zero, iar presiunea lichidului devine mai mică decât cea inițială, ceea ce duce la comprimarea pereților conductei (reducerea diametrului). Frontul zonei de rarefacție se deplasează către ascensoare cu o viteză de " Cu". Cu un debit inițial semnificativ, vidul din conductă poate duce la o scădere a presiunii sub nivelul atmosferic, precum și la o încălcare a continuității fluxului (cavitație). În acest caz, în conducta de lângă supapă apare o bulă de cavitație, a cărei prăbușire duce la faptul că presiunea fluidului în zona undei de șoc reflectată devine mai mare decât același indicator în unda de șoc directă.
7. Când este atins frontul de compresie al undei de șoc a ascensoarei, viteza de curgere în conducta de apartament este zero, iar presiunea lichidului este mai mică decât cea inițială și mai mică decât presiunea din coloană. Pereții conductei sunt comprimați.
8. Diferența de presiune dintre lichidul din canalul de ridicare și conducta apartamentului face ca lichidul să intre în conducta apartamentului și egalizează presiunile la valoarea inițială. În acest sens, pereții țevii încep, de asemenea, să capete forma lor originală. Astfel, se formează o undă de șoc reflectată, iar ciclurile se repetă din nou până la dispariția completă. În acest caz, intervalul de timp în care trec toate etapele și ciclurile șocului hidraulic nu depășește, de regulă, 0,001–0,06 s. Numărul de cicluri poate fi diferit și depinde de caracteristicile sistemului.

Pe orez. 2 etapele loviturii de berbec sunt prezentate grafic.

Orez. 2. Grafice ale modificării presiunii în timpul șocului hidraulic.

Programează pe orez. 2a arată dezvoltarea șocului hidraulic atunci când presiunea lichidului din zona de descărcare a undei de șoc nu scade sub presiunea atmosferică (linia 0).

Programează pe orez. 2b afișează o undă de șoc, a cărei zonă de rarefacție este sub presiunea atmosferică, dar continuitatea hidraulică a mediului nu este încălcată. În acest caz, presiunea lichidului în zona de rarefacție este mai mică decât presiunea atmosferică, dar nu se observă efect de cavitație.

Programează pe fig.2c afișează cazul în care continuitatea hidraulică a fluxului este încălcată, adică se formează o zonă de cavitație, a cărei prăbușire ulterioară duce la o creștere a presiunii în unda de șoc reflectată.

Varietăți de șocuri hidraulice și prevederi de bază de proiectare

În funcție de viteza cu care dispozitivul de închidere de pe conductă este închis, lovirea poate fi „directă” și indirectă. „Direct” se numește șoc, în care suprapunerea fluxului are loc într-un timp mai mic decât perioada șocului, adică este îndeplinită condiția:

T3 ≤ 2L/c,

Unde T 3 este timpul de închidere a organului de blocare, s; L- lungimea conductei de la dispozitivul de blocare până la punctul în care se menține presiunea constantă (în apartament - până la montant), m; Cu este viteza undei de șoc, m/s.

În caz contrar, ciocanul de berbec se numește indirect. Cu un impact indirect, saltul de presiune este mult mai mic ca magnitudine, deoarece o parte din energia de curgere este amortizată de scurgerile parțiale prin dispozitivul de închidere.

În funcție de gradul de blocare a curgerii, ciocănirea poate fi completă sau incompletă. O lovitură completă este aceea în care elementul de închidere blochează complet fluxul. Dacă acest lucru nu se întâmplă, adică o parte a fluxului continuă să curgă prin organul de închidere, atunci ciocanul de ariete va fi incomplet. În acest caz, viteza calculată pentru determinarea mărimii loviturii de berbec va fi diferența de viteze de curgere înainte și după oprire. Mărimea creșterii presiunii în timpul șocului hidraulic complet direct poate fi determinată prin formula N.E. Jukovski (în literatura tehnică occidentală, formula este atribuită lui Alievi și Michaud):

Δp = ρ ν s, Pa,

Unde ρ – densitatea lichidului transportat, kg/m 3 ; ν este viteza fluidului transportat până în momentul frânării bruște, m/s; Cu este viteza de propagare a undei de șoc, m/s.

La rândul său, viteza de propagare a undei de șoc c este determinată de formula:

Unde c 0- viteza de propagare a sunetului într-un lichid (pentru apă - 1425 m/s, pentru alte lichide se poate lua conform fila. unu); D– diametrul conductei, m; δ – grosimea peretelui conductei, m; E f este modulul de elasticitate în vrac al lichidului (poate fi luat în funcție de fila. 2), Pa; Mâncând este modulul de elasticitate al materialului peretelui conductei, Pa (poate fi luat în funcție de fila. 3).

Tabelul 1. Caracteristicile lichidelor

Tabelul 2. Caracteristicile materialelor pereților țevilor

Dacă luăm în considerare faptul că viteza de mișcare a apei în sistemele de apartamente nu trebuie să depășească 3 m / s (clauza 7.6. SNiP 2.04.01), atunci pentru conductele din diferite materiale, este posibil să se calculeze mărimea creșterii presiunii cu un posibil șoc hidraulic complet direct. Astfel de date rezumative pentru unele conducte sunt prezentate în fila. 3.

Tabelul 3. Creșterea presiunii în timpul loviturii de berbec la o viteză de curgere de 3 m/s

Cu lovituri de ariete indirecte, creșterea presiunii se calculează prin formula:

LA fila. 4 este dat timpul mediu de răspuns al accesoriilor principale ale apartamentului. Pentru fiecare tip de acest fiting, se calculează lungimea conductei, mai mult decât ciocanul de berbec încetează să fie direct.

Tabelul 4. Lungimea secțiunii de impact direct pentru supapele de închidere a apei

Consecințele posibile ale șocurilor hidraulice

În rețelele de apartamente, apariția șocurilor hidraulice, desigur, nu implică consecințe distructive atât de mari ca pe conductele principale de diametru mare. Cu toate acestea, chiar și aici pot provoca multe necazuri și pierderi, dacă nu țineți cont de posibilitatea apariției lor.

Socurile hidraulice care se repetă periodic în conductele de apartament pot cauza următoarele probleme:

– reducerea duratei de viață a conductelor. Durata de viață normativă a conductelor interne este determinată de totalitatea caracteristicilor (temperatură, presiune, timp) în care se operează conducta. Chiar și astfel de creșteri și scăderi alternante de presiune pe termen scurt, dar adesea recurente, care apar în timpul șocului hidraulic denaturează în mod semnificativ imaginea modului de funcționare al conductei, reducând funcționarea fără probleme. Într-o măsură mai mare, acest lucru se aplică conductelor polimerice și multistrat;

- extrudarea garniturilor si garniturilor in fitinguri si conectori de conducte. Elementele precum reductoarele de presiune cu piston, supapele cu bilă, supapele și mixerele cu inele din cauciuc, inelele de compresie și conectorii de presare, precum și inelele de semi-șiruri („femeile americane”) sunt supuse acestui lucru. În apometrele de apartament, extrudarea inelului de etanșare între camera de măsurare și mecanismul de numărare poate duce la pătrunderea apei în mecanismul de numărare (Fig. 3);

Orez. 3. Pătrunderea apei în mecanismul de numărare al contorului de apă ca urmare a extrudării garniturii

- chiar si un singur ciocan de ariete poate dezactiva complet instrumentatia instalata in apartament. De exemplu, îndoirea acului manometrului din interacțiunea cu știftul restrictiv este un semn clar al unui ciocan de ariete care a avut loc (Fig. 4);

Orez. 4. Deteriorarea caracteristică a manometrului prin ciocan de berbec

- fiecare lovitură de apă dintr-o conductă de apartament realizată din materiale polimerice, realizată pe conectori sertizat, presat sau glisant, duce inevitabil la o „alunecare” microscopică a conectorului din conductă. În cele din urmă, poate veni un moment în care următorul ciocan de apă devine critic - conducta se va „strecura” complet din conector (Fig. 5);

Orez. 5. Încălcarea conexiunii de sertizare MPT ca urmare a impactului ciocanului de ariete

- fenomenele de cavitație care pot însoți șocul hidraulic sunt adesea cauza unor cavități în bobină și corpul supapei. Prăbușirea bulelor de vid în timpul cavitației pur și simplu „roșează” bucăți de metal de pe suprafața pe care se formează. Ca urmare, bobina încetează să-și îndeplinească funcția, adică etanșeitatea organului de închidere este ruptă. Da, iar corpul unor astfel de fitinguri va eșua foarte repede (Fig. 6);

Orez. 6. Distrugerea prin cavitație a suprafeței interioare a supratensiunii din fața electrovalvei

- un pericol deosebit pentru conductele de apartamente din conducte multistrat este zona de descărcare a undelor de șoc în timpul șocului hidraulic. Dacă stratul de adeziv este de proastă calitate sau există zone nelipite, vidul format în țeavă rupe stratul interior al țevii, provocând „prăbușirea” acesteia (Fig. 7, 8).

Orez. 7. Teava din polipropilena multistrat afectata de lovitura de berbec

Orez. 8. Țeavă metal-polimer „prăbușită”.

Odată cu prăbușirea parțială, conducta va continua să își îndeplinească funcția, dar cu o rezistență hidraulică mult mai mare. Cu toate acestea, poate apărea și o prăbușire completă - în acest caz, conducta va fi blocată de propriul strat interior. Din păcate, GOST 53630-2009 „Țevi de presiune multistrat” nu necesită testarea probelor de țevi la o presiune internă sub atmosferică. Cu toate acestea, o serie de producători, cunoscând o astfel de problemă, includ în specificațiile tehnice o clauză obligatorie privind verificarea conductei sub vid. În special, fiecare rolă de țevi multistrat VALTEC este conectată la o pompă de vid, care aduce presiunea absolută în țeavă la 0,2 atm (-0,8 barg). Apoi, cu ajutorul unui compresor, o minge de spumă de polistiren cu un diametru puțin mai mic decât diametrul interior de proiectare al țevii este condusă prin țeavă. Rolurile prin care mingea nu a putut trece sunt respinse și distruse fără milă;

- Un alt pericol se ascunde în cazul unui ciocan de berbec conductele interne de alimentare cu apă caldă. După cum știți, punctul de fierbere al apei este strâns legat de presiune ( fila. 5).

Tabelul 5. Dependența punctului de fierbere al apei de presiune

Dacă, de exemplu, apă caldă cu o temperatură de 70 ° C intră în conducta apartamentului, iar în zona de rarefacție a ciocanului de berbec, presiunea scade la o valoare absolută de 0,3 atm, atunci în această zonă apa se va transforma în aburi. Având în vedere că volumul de abur în condiții normale este de aproape 1200 de ori mai mare decât volumul aceleiași mase de apă, este de așteptat ca acest fenomen să poată duce la o creștere și mai mare a presiunii în zona de compresie a undei de șoc.

Metode de protecție împotriva loviturilor de berbec în sistemele de apartamente

Cea mai eficientă și fiabilă modalitate de a proteja împotriva loviturilor de berbec este creșterea timpului de oprire a fluxului cu un dispozitiv de închidere. Această metodă este utilizată pe conductele principale. Închiderea lină a supapei nu provoacă perturbări distructive în debit și elimină necesitatea instalării unor dispozitive de amortizare voluminoase și costisitoare. În sistemele de apartamente, această metodă nu este întotdeauna acceptabilă, deoarece. Mixerele cu pârghie „cu o singură mână”, supapele solenoide pentru aparatele de uz casnic și alte fitinguri capabile să oprească fluxul într-o perioadă scurtă de timp au intrat ferm în viața noastră de zi cu zi. În acest sens, sistemele de inginerie de apartamente aflate deja în faza de proiectare trebuie în mod necesar să fie proiectate ținând cont de riscul de lovire. Măsurile structurale, cum ar fi utilizarea de inserții elastice, bucle de compensare și expandare, nu sunt utilizate pe scară largă. Cele mai populare fitinguri utilizate în prezent special concepute în acest scop sunt amortizoarele hidraulice pneumatice (piston, Fig. 9a și membrană, Fig. 9b) sau cu arc (Fig. 9c).

Orez. 9. Tipuri de amortizoare hidraulice

Într-un amortizor pneumatic, energia cinetică a fluxului de lichid este stinsă prin energia compresiei aerului, a cărei presiune variază de-a lungul adiabaticului cu exponentul K = 1,4. Volumul camerei de aer a amortizorului pneumatic se determină din expresia:

unde P 0 este presiunea inițială în camera de aer, P K este presiunea finală (limitatoare) în camera de aer. În formula de mai sus, partea stângă este o expresie pentru energia cinetică a fluxului de fluid, iar partea dreaptă este expresia pentru energia de compresie a aerului.

Parametrii arcului pentru compensatoarele de arc se găsesc din expresia:

unde D pr este diametrul mediu al arcului, I este numărul de spire ale arcului, G este modulul de forfecare, F to este forța finală care acționează asupra arcului, F 0 este forța inițială care acționează asupra arcului.

Există o opinie printre proiectanți și instalatori că supapele de reținere și reductoarele de presiune au și capacitatea de a absorbi lovitura de ariete.

Supapele de reținere, într-adevăr, prin tăierea unei părți a conductei în momentul unei întreruperi bruște a fluxului, reduc lungimea estimată a conductei, transformând o lovitură directă într-o energie indirectă, mai puțină. Cu toate acestea, închizându-se brusc sub influența etapei de compresie a undei de șoc, supapa în sine se transformă în cauza loviturii de ari în conducta situată înaintea acesteia. În faza de refulare, supapa se deschide din nou și, în funcție de raportul dintre lungimile conductelor înainte și după supapă, poate veni un moment în care undele de șoc ale celor două secțiuni se vor aduna, crescând saltul de presiune. Reductoarele de presiune cu pistoane nu pot servi ca amortizoare hidraulice din cauza inerției lor mari - datorită muncii forțelor de frecare în garniturile pistonului, pur și simplu nu au timp să răspundă la o schimbare instantanee a presiunii. În plus, astfel de cutii de viteze în sine au nevoie de protecție împotriva loviturilor de apă, ceea ce face ca inelele de etanșare să fie stoarse din locurile pistonului.

Reductoarele de presiune cu membrană au capacitatea de a absorbi parțial energia ciocanelor de apă, dar sunt proiectate pentru efecte de forță complet diferite, astfel încât munca de atenuare a ciocanilor de apă frecvente le va dezactiva rapid. În plus, închiderea bruscă a cutiei de viteze în timpul unei unde de șoc duce, ca și în cazul unei supape de reținere, la apariția unei unde de șoc în zona de până la cutia de viteze care nu este protejată de o membrană.

Printre altele, amortizoarele de lovitură de apă pentru apartamente, pe lângă îndeplinirea sarcinii lor principale, îndeplinesc mai multe funcții care sunt importante pentru funcționarea în siguranță a conductelor de apartament. Aceste funcții vor fi luate în considerare folosind amortizorul hidraulic cu membrană VALTEC VT.CAR19 ca exemplu (Fig. 10).

Amortizor de lovituri de ari VT.CAR19

Orez. 10. Amortizor ciocan de ariete VALTEC VT.CAR19

Amortizorul hidraulic rezidential VALTEC VT.CAR19 este alcatuit structural (Fig. 11) dintr-un corp sferic din otel inoxidabil AISI 304L ( 1 ), cu membrană EPDM laminată ( 2 ). Datorită umflăturilor mici de pe suprafața membranei, se asigură conexiunea sa liberă cu corpul și zona maximă de contact a membranei cu mediul transportat. Camera de aer a clapetei este la o presiune din fabrică de 3,5 bar, ceea ce asigură protecția conductelor de apartament, presiunea în care nu depășește 3 bar. Extinctorul poate proteja și conductele cu o presiune de lucru de până la 10 bar, dar în acest caz este necesar cu ajutorul unei pompe conectate la niplu ( 3 ) crește presiunea în camera de aer la 10,5 bar. In cazul in care presiunea de lucru in reteaua apartamentului este mai mica de 3 bar, se recomanda prin niplu ( 3 ) lăsați o parte din aer să iasă din cameră până la Pwork + 0,5 bar.

Fig.11. Construcția amortizorului VALTEC VT.CAR19

Caracteristicile tehnice și dimensiunile de gabarit ale absorbantului sunt date în fila. 6.

Tabelul 6. Specificații VALTEC VT.CAR19

Amortizorul este capabil să protejeze conductele de loviturile de aripă, presiunea la care crește până la 20 bari, prin urmare, înainte de a instala amortizorul, este necesar să se verifice cât de mult lovitură de apă poate apărea într-o anumită conductă de apartament. Calculul presiunii posibile în timpul loviturii de berbec Pg poate fi calculat prin formula:

, bar.

Raportul Ewater/Est pentru conductele din diferite materiale este luat în funcție de fila. 2.

Protejând în mod fiabil conductele de apartament împotriva loviturilor de apă, absorbantul VT.CAR19, datorită caracteristicilor sale de design, este capabil să absoarbă surplusul de apă format atunci când apa rece care intră este încălzită în timpul unei pauze de utilizare a apei. De exemplu, dacă apa cu o temperatură de +5 ° C intră într-un apartament echipat cu un reductor sau o supapă de reținere la admisie și se încălzește până la 25 ° C peste noapte (temperatura obișnuită a aerului în baie), atunci presiunea în secțiunea tăiată a conductei va crește cu:

∆P = β t Δt/β v \u003d 0,00015 (25 - 5) / 4,9 10 -9 \u003d 61,2 bar.

În formula de mai sus βt este coeficientul de dilatare termică a apei și β v este coeficientul de compresie volumetrică a apei (reciproca modulului de elasticitate). Formula nu ține cont de dilatarea termică a materialului conductei în sine, dar practica arată că fiecare grad de creștere a temperaturii apei din conductă crește presiunea de la 2 la 2,5 bar.

Aici este necesară a doua funcție a amortizorului hidraulic cu membrană. După ce a preluat o parte din apa din conducta de încălzire, o va scuti de sarcina excesivă și va ajuta la evitarea unei urgențe. LA fila. 7 se dau lungimile maxime ale conductelor protejate de amortizorul VT.CAR19 de dilatarea termica a lichidului.

Tabel 7. Lungimea maximă a conductelor protejate de dilatare termică (la ΔТ = 20°C)

În ceea ce privește conductele rezidențiale de apă caldă, și aici absorbantul VT.CAR19 îndeplinește o sarcină importantă de prevenire a fierberii apei în zona de descărcare a undelor de șoc. Prin absorbția energiei ciocanului de ariete, absorbantul elimină și acest pericol.

Cea mai mare eficiență a amortizorului hidraulic se obține atunci când este instalat direct în fața armăturii protejate. În acest caz, posibilitatea unui ciocan de berbec este complet exclusă (Fig. 12).

Orez. 12. Instalarea absorbantelor direct în fața dispozitivelor protejate

În sistemele de apartamente, unde conductele nu au o lungime semnificativă, este permisă instalarea unui amortizor pe grup de dispozitive. În acest caz, trebuie verificat dacă lungimea totală a secțiunilor de conducte protejate de un stingător nu depășește valorile prevăzute la fila. opt.

Tabel 8. Lungimea secțiunilor de conductă protejate de un stingător

Dacă valorile specificate în tabel sunt depășite, este necesar să instalați nu unul, ci mai multe absorbante. În cazul în care presiunea lovitului de ariete calculată depășește presiunea maximă admisă pentru un anumit absorbant (20 bari pentru VT.CAR19), trebuie selectat un alt tip de dispozitiv cu caracteristici de rezistență mai mari.

În conformitate cu clauza 7.1.4. SP 30.13330.2012 „Alimentarea internă cu apă și canalizarea clădirilor”, ale căror prevederi au intrat în vigoare la 1 ianuarie 2013, proiectarea robinetelor de pliere și închidere a apei ar trebui să asigure deschiderea și închiderea lină a fluxului de apă. Dar această cerință este puțin probabil să fie îndeplinită, deoarece comerțul oferă rezidenților o gamă largă de fitinguri și aparate în care o reglementare fără probleme este imposibilă. Ținând cont de acest lucru, organizațiile de top de proiectare și construcții din țara noastră au în vedere deja instalarea de amortizoare hidraulice de apartament în proiectele lor. De exemplu, DSK-1 al orașului Moscova restructurează producția pentru a realiza nodurile de intrare pentru alimentarea cu apă a apartamentelor conform schemei prezentate în fig. treisprezece.

Orez. 13. Nod de alimentare cu apă apartament

Puteți descărca lista completă de prețuri pentru supapele FAR în format Excel.

Descriere

Fenomenul de „ciocan de berbec” apare în cazul deschiderii sau închiderii bruște a echipamentelor (acționarea supapei de amestec, pompă etc.), ceea ce duce la apariția unei presiuni excesive în sistem. Compensatorul de lovitură de berbec FAR preia excesul de presiune, menținând parametrii normali de funcționare pentru componentele sistemului. De asemenea, sarcina sa este de a reduce semnificativ zgomotul de la vibrații, care apare ca urmare a închiderii consumatorului de apă.

Caracteristici

• Accesare - HP 1/2";
• Presiune maxima - 50 bar;
• Presiune nominală - 10 bar;
• Temperatura maximă de funcționare este de 100°C.

1. Partea superioară a corpului este din alamă CW617N;
2. Arc - AISI 302;
3. O-ring - EPDM;
4. Disc - plastic;
5. Partea inferioară a corpului este din alamă CW617N;
6. Inel de prindere - alamă CW614N;
7. Etanșare - EPDM.

Principiul de funcționare

Suprapresiunea este redusă prin intermediul unei camere de aer și a unui arc din oțel conectat la un disc de plastic dublu etanș, care absorb cea mai mare parte a suprapresiunii.

În poziția deschisă a consumatorului, presiunea din conductă rămâne constantă.

Când consumatorul este închis, presiunea în conductă crește, iar compensatorul de lovitură de berbec FAR absoarbe excesul de presiune, protejând componentele sistemului.

Instalare

Când instalați un compensator de lovitură de berbec, asigurați-vă că locația acestuia nu creează zone în care poate apărea stagnarea apei, ceea ce duce la creșterea bacteriilor. De exemplu, instalarea unei îmbinări de dilatare în partea superioară a unei ramificatoare trebuie evitată.

Dimensiuni

Locuitorii clădirilor noi, care acceptă apartamente, sunt surprinși să găsească „gogoși” - bucle pe ascensoare de apă caldă din plastic sub tavan. Unele sunt pur și simplu ascunse în spatele unei cutii de gips-carton, altele necesită o explicație. De ce este țeava rotunjită? Deci, dezvoltatorul încearcă să asigure rezidenții împotriva spargerii conductelor. Covurile nu pot fi îndepărtate, dar pot fi înlocuite cu o opțiune mai estetică.

Ce este ciocanul de apă și de ce le este frică de el

Lovitura de berbec este o creștere a presiunii ascuțită și foarte puternică în țevi. Capabil să rupă conexiunile și conductele în sine, să întrerupă supapele și să aranjeze o inundație. Micile șocuri hidraulice acționează treptat, strângând garniturile din nou și din nou, deformând încet, dar sigur și distrugând conductele de alimentare cu apă și încălzire cu microtraume.

În exterior, ciocanele slabe de apă sunt recunoscute ca vibrații ale conductei, bâzâit, zgomot, clicuri sau alte sunete străine, care sunt deosebit de enervante pentru rezidenții ai căror vecini se trezesc mai devreme sau se culcă mai târziu.

Cum se produce ciocănirea?

Acesta este un fenomen când apa s-a oprit deja într-o secțiune a țevii, iar mase care continuă să curgă apasă pe ea din spate:

• cu o suprapunere ascuțită a cursului de apă;
• la pornirea bruscă a pompei.

În sistemul de încălzire, lovitura de berbec este provocată de congestia aerului.

Factori de risc

Ce determină puterea ciocanului de ariete:

1. Din cât de brusc a apărut constipația sau începerea cursului de apă.
2. Volumul de apă din conducte și, în consecință, dimensiunea acestora.
3. Viteza și presiunea fluidului.
4. Materialul conductei.

Formulă
Frecvența undelor de șoc = 2 lungimi de țeavă/viteza de propagare a șocului într-un anumit material.

Viteza valurilor în plastic este de 300-500 m/s. Pentru comparație, în oțel - 900-1300, iar în fontă 1000-1200 m / s. De aici rezultă că lovitura va fi mai puternică în plastic, dar eyelinerele din fontă amortizează efectiv ciocanul de ari.

Ce se întâmplă cu țeava?

Nimic bun: izbucnește în lățime, în lungime se scurtează. Sub presiune, conducta se poate sparge. Mixerele și coatele de conectare suferă mai des: cusăturile diverge, garniturile sunt deplasate sau rupte și începe o scurgere.

Din Memoriile unui lăcătuș
Sunt la al treilea deceniu în lumea instalațiilor sanitare, dar am văzut cu adevărat un ciocan de apă doar o dată (1994) într-un ansamblu de lift.<…>. ciocanul de apă este atunci când săgeata<…>zboară într-o secundă de la 8 bar la 60.

Cel mai rău lucru este un ciocan de apă în unitatea liftului, la stația de pompare și alte comunicații comune ale casei. Într-o măsură mult mai mică, țevile din apartamente sunt supuse fluctuațiilor, dar trebuie înțeles că secțiunea transversală a coloanelor moderne este mai îngustă (presiune, respectiv, mai mare) decât cea a celor din oțel sovietic, iar materialul este mai mobil și mai puțin. durabil. În primul rând, ridicatoarele fierbinți sunt periculoase - materialele se extind mai mult atunci când sunt încălzite.

Măsuri de protecție

Pentru a evita rupturile, pe toate montantele din subsoluri și în apartamentele fierbinți sunt amplasate dispozitive speciale, care împiedică vibrațiile să distrugă țevile.

Blocarea dispozitivelor, avantajele și dezavantajele lor

Acestea sunt țevi curbate, bucle sau în formă de U din material obișnuit sau special, de exemplu, plastic armat sau cauciuc, lungi de 20-40 cm, cea mai simplă și ieftină opțiune.

Eyeline-urile cu absorbție a șocurilor sunt ieftine, în timp ce rezistă pe deplin ciocanului de apă pe care trebuie să-l experimenteze comunicațiile din plastic dintr-un apartament, nu necesită întreținere specială sau înlocuire periodică a pieselor.

Amortizor cu burduf- o țeavă ondulată din metal ductil, capabilă să compenseze expansiunea liniară, alungirea sau ambele fenomene deodată, altele mai simple - monostrat, mai avansate - închise într-o carcasă care oferă o amortizare suplimentară.

Amortizoarele cu burduf din carcasă sunt, de asemenea, nepretențioase, fiind totodată mai estetice decât versiunea anterioară.

Important
Sunt amortizoarele (în special îndoirile buclei) și burduful care sunt concepute pentru a compensa prelungirea ridicătorului, aceasta este funcția lor principală, iar rambursarea loviturii de ari este mai degrabă secundară. Pentru țevile din plastic, în special din material de proastă calitate, acestea sunt la fel de importante ca și rosturile de dilatație.

Shunt - tuburile metalice care sunt introduse împreună în țeavă prin supapa principală în direcția fluxului de apă și scurge excesul de apă prin supapă, sunt ineficiente în țevile vechi înfundate cu rugină, mai potrivite pentru comunicațiile din plastic.

Shunturile sunt ușor de instalat, nu necesită deschiderea țevii, dar își pierd eficiența proporțional cu înfundarea țevii, iar într-un circuit casnic această cifră poate fi destul de mare.

(cel mai comun - Valtec) - dispozitive asemănătoare cu o minge sau un rezervor și reprezentând o cavitate cu o membrană elastică, care este presată cu o creștere bruscă a presiunii apei și apoi se îndreaptă treptat, readucerea apei la curent, dar fără forță de impact.

Rosturile de dilatație ale diafragmei țin până la 30 de bari, iar acesta este un indicator destul de bun. Punctul lor slab este membrana elastica, care se deformeaza, se rupe sau se intareste in timp din cauza sarurilor si aditivilor din apa.

Piston sau arc (cel mai popular astăzi este DEPARTE) - dispozitive asemănătoare unui capac și funcționând pe același principiu ca și cele cu membrană, cu diferența că membrana este înlocuită cu un arc: atunci când volumul crește, apa împinge discul de plastic în cavitate și astfel comprimă arcul, apoi mecanismul revine la poziția inițială, returnând apa în circuit.

Compensatoarele cu piston rezistă la supratensiuni de până la 50 de bari și protejează împotriva loviturilor de ariete reale, nu slabe. În plus, sunt mai rezistente la uzură decât cele cu membrană, cu toate acestea, nu sunt asigurate împotriva scurgerilor la etanșare sau racord la conductă, prin urmare, trebuie verificate și înlocuite periodic.

Supape de control- sisteme care sunt de obicei incluse în protecția complexă împotriva loviturilor de berbec și sunt instalate pe controlerele circuitelor externe și generale ale casei.

Sistemul de bypass este o conductă jumper care vă permite să redirecționați curentul lichidului de răcire cu apă pentru a evita loviturile de aripă și rupturile bateriilor.

Opinia expertului
Lăcătușii din vechea școală consideră instalarea stingătoarelor interne o risipă de efort și bani. Potrivit acestora, un ciocan de apă puternic amenință canalele de tratare a apei din subsol și nimic mai mult. Alți meșteri notează că pe vremuri toate robinetele erau închise lent, cu o supapă, dar acum sunt în mare parte cu pârghie (bil), iar aparatele de uz casnic (mașini de spălat, mașini de spălat vase) și vasele de toaletă întrerupeau destul de brusc debitul de apă. Prin urmare, în mod ideal, amortizorul ar trebui să fie în fața fiecărui astfel de consumator.

Măsuri preventive cuprinzătoare:

• închiderea lină a robinetelor și supapelor;
• regulator de putere a pompei, care o încetinește la primele rotații și o împiedică să provoace o undă de șoc.

De fapt, „bobinele” au fost întotdeauna denumite amortizoare de lovituri de apă - o îndoire ondulată a unui canal de apă fierbinte, deviată de la toaletă către baie. Gazda l-a folosit ca suport încălzit pentru prosoape. De fapt, țeava a încetinit curgerea apei și a înlăturat vibrațiile, reducând riscul loviturii de berbec. Cu toate acestea, la joncțiunea apartamentelor a apărut destul de des o scurgere, mai ales de-a lungul anilor.

Metalul îmbătrânește mai repede decât plasticul de înaltă calitate, instalarea supapelor cu bilă a crescut semnificativ sarcina asupra structurii, iar diferența de materiale, atunci când plasticul a fost plasat deasupra și metalul a fost lăsat pe jos, sau invers, se face simțită. Din această cauză, „serpentinele” nu funcționează.

Cum să instalați

Reguli generale:

• amortizorul este instalat la o anumită lungime a țevii (de exemplu, sub tavanul fiecărui etaj impar);
• cea mai bună opțiune este atunci când compensatorul se află în fața unui robinet, robinet, supapă de electrocasnice, robinete și alți consumatori;
• este, de asemenea, permisă plasarea compensatorului după orificiile colectorului (adică după supapele de reținere) în apartament (a se vedea mai jos fotografia de pe blogul lui S. Savitsky „Idei pentru reparații”);
• dacă se pune o cutie de viteze, compensatorul o urmează;
• compensatorul trebuie să fie amplasat direct pe țeavă sau pe tranziția colțului, și nu pe ramura sa de capăt (vezi fotografia de mai jos);
• șuntul este instalat strict în direcția curgerii apei;
• regulatorul sau supapa este plasată la controler și conectată la acesta.

Bine, ne-am dat seama de țevi și de conducte. Dar dacă casa are un încălzitor electric de apă cu acumulare sau o „coloană” cu gaz? Primele sunt de obicei echipate cu propriile supape de protecție. În cazul unei „coloane” sau al oricărui alt încălzitor de apă instantaneu, compensatorul trebuie plasat după unitate - acest lucru va prelungi durata de viață a furtunurilor și a etanșărilor sale.