Membransko vodno kladivo. Zaščita pred vodnim udarcem za sisteme ogrevanja in oskrbe z vodo

Tlak kot eden od parametrov ogrevalnega in vodovodnega sistema igra ključno vlogo. Zaradi razlike v tlaku nastane tok tekočine. Sodobni ogrevalni sistemi uporabljajo hidravlične črpalke. Pretok, tlak in prostornina so odvisni od indikatorja tlaka. V sistemih odprtega tipa, ki so se običajno uporabljali v preteklosti, je bil tlak tekočine enak atmosferskemu tlaku, zato je zvišanje temperature nosilca spremljalo prelivanje tekočine v ekspanzijsko posodo.

Pomanjkljivost takšnega sistema je bilo postopno izhlapevanje tekočine, nezmožnost dviga vrelišča in izpostavljenost hidravličnim udarcem.

Tekočina je praktično nestisljiva. Ko se plasti stisnejo, nastanejo velike elastične sile, ki se lahko prenašajo z veliko hitrostjo v medij. Ostra sprememba tlaka v enem delu stanovanjske linije bi lahko povzročila uničenje elementov cevovoda v drugem delu.

Odpiranje pipe ali katere koli lopute lahko izzove vodno kladivo. Presenetljiv primer je uničenje na novo položenega voda ob prvem zagonu, ko se dovod vode odpre z zaprtimi mešalnimi ventili.

Zaprt ogrevalni sistem

Če je cevovod nepredušen, se bo ob segrevanju tekočine pritisk močno povečal, kar lahko povzroči, da se cevi ali povezave začnejo zrušiti. Vendar ima tlak nad atmosferskim tlakom številne prednosti.

• Kot je znano, se vrelišče dvigne, zato je podpora mogoče učinkoviteje uporabiti.
• S povečanim tlakom se poveča učinkovitost hidravlične črpalke.
• Zaprt sistem ne potrebuje občasnega polnjenja.

Regulator tlaka v sistemu zaprtega tipa združuje funkcije membranskega kompenzatorja in ekspanderja. Je posoda, razdeljena na dva dela z elastično pregrado.

V enem delu je zrak pod pritiskom, drugi del pa je povezan z avtocesto. Med toplotnim raztezanjem tekočina pritisne na membrano, zaradi česar se umakne v območje, napolnjeno z zrakom. Ko se prostornina zraka zmanjša, se njegov tlak poveča in začne kompenzirati presežni tlak tekočine.

Ko je sistem za ogrevanje stanovanj v delovnem stanju, je membranski kompenzator v dinamičnem ravnovesju. Vsako povečanje tlaka tekočine spremlja povečanje zračnega tlaka. Toda izkazalo se je, da tak sistem ni sposoben samo ublažiti toplotnega raztezanja, ampak deluje tudi kot dušilec vodnega kladiva.

Naprava za kompenzacijo membrane

Na trgu gradbenih materialov in delov za ogrevalne sisteme je ekspanzijski rezervoar znan kot membranski kompenzator vodnega udarca. Lahko se vgradi ne samo v ogrevalni sistem, ampak tudi v sistem oskrbe z vodo. Glavni namen rezervoarja je razbremeniti sistem v primeru povečanja tlaka.

Membrana, izdelana iz elastičnega materiala, je regulator tlaka. Oblika rezervoarja ni predmet standardizacije. Izbira zunanje oblike je odvisna izključno od pogojev okoliškega prostora in estetike. Najpogosteje so kompenzatorji v obliki valjastega cilindra.

Tista polovica rezervoarja, kjer je zrak, ima izpust s tuljavo. Preko njega lahko dodate ali zmanjšate količino zraka v rezervoarju. Pri nakupu membranskega kompenzatorja je zrak pod tlakom, ki je enak desetinkam atmosferskega tlaka. Med zagonom se ta tlak poveča glede na zmogljivost sistema. Kompenzator ima samo eno priključno cev, ker ni zagotovljen pretok tekočine.

Sorte

Obstaja več vrst veljavnih klasifikacij naprav. Najbolj praktično je razvrščanje glede na vrste uporabljenih membran. Do danes so skoraj vse naprave izdelane z membransko membrano. Cilinder je neločljiv, izdelan iz trpežnega jekla. Običajno je sestavljen iz dveh polkrog, ki sta zvarjeni skupaj. Membrana je nameščena tako, da je votlina rezervoarja razdeljena na dva dela. V enem delu ostane povezovalna cev, v drugem pa tuljava.

Balonsko membrano je treba zamenjati. Toda sodobni materiali lahko dolgo časa prenesejo povečane obremenitve brez izgube celovitosti in elastičnosti, zato je potreba po zamenjavi membrane praktično izginila. Rezervoar za balonsko membrano je zložljiv. Voda je v gumijasti komori in ne pride v stik z notranjimi stenami rezervoarja. Sferična membrana se danes praktično ne uporablja, velja za redkost.

Pravila za namestitev

Če so bile prej določene zahteve za namestitev ekspanzijske posode, potem je v zaprtem sistemu kompenzator mogoče namestiti kjerkoli. Vendar je to le teoretična predpostavka. Zahteve glede lokacije na najvišji točki niso več pomembne, saj je po Pascalovem zakonu pritisk povsod enak.

Kompenzator je nameščen tam, kjer so vodovodne enote, vhodi ali priključki.

• Po eni strani je to posledica dejstva, da so vozlišča pogost vzrok za vodno kladivo, zato je v neposredni bližini pip in ventilov bolj smotrno namestiti napravo, ki odpravlja presežni tlak.
• Po drugi strani pa ima tukaj estetika pomembno vlogo. V ozadju ravnih cevi, lepo položenih po obodu prostora, balon ne bo videti dobro.

Pomemben pogoj za namestitev je odsotnost dolgega ali ukrivljenega izhoda do jeklenke. Ker voda v izhodu ne kroži, lahko to povzroči stagnacijo in posledično razmnoževanje mikrobov. Vodi morajo biti kratki in ravni.

Iz teh premislekov je vredno izbrati lokacijo kompenzatorja.

Pregled membranskih dilatacijskih spojev

Primerjava tehničnih značilnosti različnih modelov naprav pomaga tistim, ki so se prvič srečali s potrebo po njihovi uporabi, da se pravilno odločijo. Enako lahko rečemo o membranskih kompenzatorjih. Model Valtec Car 19 je idealen za domačo uporabo v stanovanjih.

Njegov glavni namen je kompenzacija spremenljivih vrednosti tlaka v vodovodnih in ogrevalnih sistemih. Modeli Valtec se pogosto uporabljajo izključno kot ekspanzijski rezervoar. Telo kompenzatorja je precej trpežno, poleg tega pa je izdelano iz nerjavečega jekla. Z vodnim udarom lahko rezervoar sprejme 162 g vode. Toda to ni tako nizka številka, saj je tlak v cevi v tem trenutku od 10 do 12 barov.

Pri vgradnji je nazivni tlak v rezervoarju 3 bare, kar je v večini primerov primerno za številne sisteme brez rekonfiguracije. Nekateri modeli so opremljeni z manometri za bolj priročno nastavitev kompenzatorja.

Model FAR FA 2895 12 podjetja FAR je osvojil svojo nišo na trgu kompenzacijskih naprav zaradi svoje zanesljivosti po razmeroma poceni stroških. Indikatorji temperature in tlaka omogočajo kompenzatorju, da deluje tako v industrijskih sistemih kot v sistemih za domačo uporabo.

Naprava rezervoarja se praktično ne razlikuje od analogov. Uporabljeni material je medeninasta zlitina, membrana pa je izdelana iz trpežne plastike. Da preprečite, da bi se ta plastika deformirala zaradi delovanja zraka, ko je rezervoar prazen, vendar ga držijo vzmeti. Nedvomna kakovost daljnih modelov je njihova majhna velikost, enostavna za namestitev tudi v tesnih prostorih.

Proizvajalca Reflex in caleffi sta specializirana za proizvodnjo fitingov za vodovodne cevi. Ponujajo celo linijo kompenzatorjev, ki se razlikujejo po tem, da se uporabljajo v večjih sistemih. Prostornina rezervoarja Reflex lahko doseže več sto litrov. Pogosto takšne naprave postanejo hidravlični akumulatorji, ki lahko kopičijo ogromno vode. Takšne baterije zagotavljajo celovitost črpalk, ko je oskrba z vodo izklopljena.

Razpoložljivost naprav in prilagodljiva cenovna politika proizvajalcev omogočata zaščito vodovodnih sistemov ne le v velikih podjetjih, ampak tudi v običajnih domačih razmerah. Naštete naprave imajo dokaj visok vir, pod pogojem, da so vsi tehnični parametri izbrani na pravi način.

Splošne informacije o vodnem kladivu

Vodno kladivo je nenadna sprememba tlaka tekočine, ki teče v tlačnem cevovodu, do katere pride, ko pride do nenadne spremembe hitrosti toka. V širšem smislu je vodno kladivo hitro izmenjevanje "skokov" in "padov" tlaka, ki ga spremlja deformacija tekočine in sten cevi, pa tudi zvočni učinek, podoben udarcu kladiva v jekleno cev. Pri šibkih hidravličnih udarcih se zvok manifestira v obliki "kovinskih" klikov, vendar se lahko tudi pri tako na videz nepomembnih udarcih tlak v cevovodu precej poveča.

Faze vodnega kladiva lahko ponazorimo z naslednjim primerom ( sl.1): naj se na koncu stanovanjskega cevovoda, priključenega na hišni dvižni kanal, namesti enoročna pipa ali mešalnik (prav ti mešalniki omogočajo razmeroma hitro zapiranje pretoka).

sl.1. Faze vodnega kladiva

Ko je ventil zaprt, se pojavijo naslednji procesi:

1. Medtem ko je pipa odprta, se tekočina premika skozi stanovanjski cevovod s hitrostjo " ν ". Hkrati je tlak v dvižnem vodu in stanovanjskem cevovodu enak ( str).
2. Ko je ventil zaprt in se tok nenadoma upočasni, se kinetična energija toka pretvori v delo deformacije sten cevi in ​​tekočine. Stene cevi se raztegnejo in tekočina se stisne, kar vodi do povečanja tlaka za določeno količino ∆p(udarni tlak). Območje, v katerem je prišlo do povečanja tlaka, se imenuje cona stiskanja udarnega vala, njen skrajni del pa fronta udarnega vala. Sprednji del udarnega vala se širi proti dvižni vodi s hitrostjo "c". Tu bi rad omenil, da se predpostavka o nestisljivosti vode, sprejeta v hidravličnih izračunih, v tem primeru ne uporablja, ker prava voda je stisljiva tekočina z volumetričnim kompresijskim razmerjem 4,9x10 -10 1/Pa. To pomeni, da se pri tlaku 20.400 barov (2040 MPa) prostornina vode prepolovi.
3. Ko sprednji del udarnega vala doseže dvižni vod, se vsa tekočina v stanovanjskem cevovodu stisne, stene stanovanjskega cevovoda pa se raztegnejo.
4. Prostornina tekočine v hišnem sistemu je veliko večja kot v stanovanjskem ožičenju, zato, ko fronta udarnega vala doseže dvižni vod, se presežni tlak tekočine večinoma izravna s širitvijo preseka in vklopom celotne prostornine tekočine v hišni sistem. Tlak v stanovanjskem cevovodu se začne izenačevati s tlakom dvižnega voda. Toda hkrati cevovod za stanovanje zaradi elastičnosti stenskega materiala obnovi svoj prvotni presek, stisne tekočino in jo stisne v dvižni vod. Območje odstranjevanja deformacije s sten cevovoda se razteza do ventila s hitrostjo " z».
5. V trenutku, ko je tlak v stanovanjskem cevovodu enak prvotnemu, kot tudi hitrost tekočine, bo smer toka obrnjena ("ničelna točka").
6. Zdaj je tekočina v cevovodu s hitrostjo " ν « se nagiba k temu, da se »odtrga« od žerjava. Obstaja "območje redčenja udarnih valov". V tem območju je hitrost pretoka nič, tlak tekočine pa postane nižji od začetnega, kar vodi do stiskanja sten cevi (zmanjšanje premera). Sprednja stran območja redčenja se premakne na dvižni vod s hitrostjo " z". S precejšnjo začetno hitrostjo pretoka lahko vakuum v cevi povzroči zmanjšanje tlaka pod atmosferskim, pa tudi do kršitve kontinuitete toka (kavitacija). V tem primeru se v cevovodu blizu ventila pojavi kavitacijski mehurček, katerega zrušitev vodi v dejstvo, da tlak tekočine v območju odbitega udarnega vala postane večji od istega indikatorja v neposrednem udarnem valu.
7. Ko je dosežena stiskalna fronta udarnega vala dvižnega voda, je hitrost toka v stanovanjskem cevovodu nič, tlak tekočine pa nižji od začetnega in nižji od tlaka v dvižnem vodu. Stene cevovoda so stisnjene.
8. Razlika v tlaku med tekočino v dvižnem vodu in stanovanjskem cevovodu povzroči, da tekočina vstopi v stanovanjski cevovod in izenači tlake na prvotno vrednost. V zvezi s tem začnejo stene cevi pridobivati ​​svojo prvotno obliko. Tako nastane odbit udarni val in cikli se ponavljajo do popolnega izumrtja. V tem primeru časovni interval, v katerem potekajo vse stopnje in cikli hidravličnega šoka, praviloma ne presega 0,001–0,06 s. Število ciklov je lahko različno in je odvisno od značilnosti sistema.

Na riž. 2 stopnje vodnega kladiva so prikazane grafično.

riž. 2. Grafi spremembe tlaka med hidravličnim šokom.

Urnik vklopljen riž. 2a prikazuje razvoj hidravličnega šoka, ko tlak tekočine v območju izpusta udarnega vala ne pade pod atmosferski tlak (črta 0).

Urnik vklopljen riž. 2b prikazuje udarni val, katerega območje redčenja je pod atmosferskim tlakom, vendar hidravlična kontinuiteta medija ni kršena. V tem primeru je tlak tekočine v območju redčenja nižji od atmosferskega tlaka, vendar kavitacijskega učinka ni opaziti.

Urnik vklopljen sl.2c prikazuje primer, ko je hidravlična kontinuiteta toka kršena, to je, da nastane kavitacijsko območje, katerega kasnejši kolaps vodi do povečanja tlaka v odbitem udarnem valu.

Vrste hidravličnih udarcev in osnovne določbe za načrtovanje

Glede na hitrost, s katero je zaporna naprava na cevovodu zaprta, je vodno kladivo lahko "neposredno" in posredno. "Neposredni" se imenuje šok, pri katerem se prekrivanje toka pojavi v času, krajšem od obdobja šoka, to pomeni, da je izpolnjen pogoj:

T 3 ≤ 2L/c,

kje T 3 je čas zapiranja zaklepnega organa, s; L- dolžina cevovoda od zaporne naprave do točke, na kateri se vzdržuje stalen tlak (v stanovanju - do dvižnega voda), m; z je hitrost udarnega vala, m/s.

V nasprotnem primeru se vodno kladivo imenuje posredno. Pri posrednem udarcu je skok tlaka veliko manjši, saj se del energije pretoka duši z delnim uhajanjem skozi zaporno napravo.

Odvisno od stopnje blokade pretoka je lahko vodno kladivo popolno ali nepopolno. Popoln udarec je tisti, pri katerem zaporni element popolnoma blokira pretok. Če se to ne zgodi, torej del toka še naprej teče skozi zaporni organ, bo vodno kladivo nepopolno. V tem primeru bo izračunana hitrost za določitev velikosti vodnega udarca razlika v hitrostih toka pred in po izklopu. Velikost povečanja tlaka med neposrednim popolnim hidravličnim šokom lahko določimo s formulo N.E. Žukovskega (v zahodni tehnični literaturi je formula pripisana Alieviju in Michaudu):

Δp = ρ ν s, Pa,

kje ρ – gostota transportirane tekočine, kg/m 3 ; ν je hitrost transportirane tekočine do trenutka nenadnega zaviranja, m/s; z je hitrost širjenja udarnega valovanja, m/s.

Po drugi strani pa je hitrost širjenja udarnega valovanja c določena s formulo:

kje c 0- hitrost širjenja zvoka v tekočini (za vodo - 1425 m / s, za druge tekočine se lahko vzame po zavihek. eno); D– premer cevovoda, m; δ – debelina stene cevi, m; E f je skupni modul elastičnosti tekočine (lahko se vzame v skladu z zavihek. 2), Pa; Prehranjevanje je modul elastičnosti materiala stene cevi, Pa (lahko se vzame v skladu z zavihek. 3).

Tabela 1. Značilnosti tekočin

Tabela 2. Značilnosti materialov za stene cevi

Če upoštevamo, da hitrost gibanja vode v stanovanjskih sistemih ne sme presegati 3 m / s (člen 7.6. SNiP 2.04.01), potem je za cevovode iz različnih materialov mogoče izračunati velikost povečanja tlaka z možnim neposrednim popolnim hidravličnim udarom. Takšni zbirni podatki za nekatere cevi so predstavljeni v zavihek. 3.

Tabela 3. Povečanje tlaka med vodnim udarom pri hitrosti toka 3 m/s

S posrednim vodnim udarom se povečanje tlaka izračuna po formuli:

AT zavihek. 4 podan je povprečni odzivni čas glavne opreme stanovanja. Za vsako vrsto te armature se izračuna dolžina cevovoda, večja od katere vodno kladivo preneha biti neposredno.

Tabela 4. Dolžina odseka z neposrednim udarcem za zaporne ventile za vodo

Možne posledice hidravličnih udarcev

V stanovanjskih omrežjih pojav hidravličnih sunkov seveda ne povzroči tako obsežnih destruktivnih posledic kot na glavnih cevovodih velikega premera. Vendar pa lahko tudi tukaj povzročijo veliko težav in izgube, če ne upoštevate možnosti njihovega pojava.

Občasno ponavljajoči se hidravlični udarci v cevovodih stanovanja lahko povzročijo naslednje težave:

– skrajšanje življenjske dobe cevovodov. Normativna življenjska doba notranjih cevovodov je določena s skupnostjo značilnosti (temperatura, tlak, čas), v katerih se cev uporablja. Tudi takšni kratkotrajni, a pogosto ponavljajoči se izmenični sunki in padci tlaka, ki nastanejo med hidravličnim šokom, znatno izkrivljajo sliko o načinu delovanja cevovoda in zmanjšajo njegovo nemoteno delovanje. V večji meri to velja za polimerne in večplastne cevovode;

- ekstrudiranje tesnil in tesnil v fitingih in cevnih priključkih. Temu veljajo elementi, kot so batni reduktorji tlaka, krogelni ventili, ventili in mešalniki z gumijastimi obročki, o-obroči kompresijskih in stiskalnih konektorjev ter obroči polstrug ("Američanke"). Pri stanovanjskih vodomerih lahko iztiskanje tesnilnega obroča med merilno komoro in štetnim mehanizmom privede do vstopa vode v števni mehanizem (slika 3);

riž. 3. Vdor vode v števni mehanizem vodomera zaradi iztiskanja tesnila

- že eno samo vodno kladivo lahko popolnoma onemogoči instrumente, nameščene v stanovanju. Na primer, upogibanje igle merilnika tlaka zaradi interakcije z omejevalnim zatičem je jasen znak vodnega kladiva, ki je prišlo (slika 4);

riž. 4. Značilna poškodba manometra zaradi vodnega udarca

- vsako vodno kladivo v stanovanjskem cevovodu iz polimernih materialov, izdelano na stiskanih, stiskalnih ali drsnih konektorjih, neizogibno vodi do mikroskopskega "zdrsa" konektorja s cevovoda. Na koncu lahko pride trenutek, ko postane naslednje vodno kladivo kritično - cev bo popolnoma "izlezla" iz konektorja (slika 5);

riž. 5. Kršitev stiskalne povezave MPT zaradi udarca vodnega kladiva

- pojavi kavitacije, ki lahko spremljajo hidravlični udar, so pogosto vzrok za nastanek votlin v kolutu in telesu ventila. Zrušitev vakuumskih mehurčkov med kavitacijo preprosto "izgrize" kose kovine s površine, na kateri nastanejo. Posledično tuljava preneha opravljati svojo funkcijo, to pomeni, da se tesnost zapornega organa poruši. Da, in telo takšnega pribora bo zelo hitro propalo (slika 6);

riž. 6. Kavitacijsko uničenje notranje površine prenapetja pred elektromagnetnim ventilom

- posebna nevarnost za stanovanjske cevovode iz večplastnih cevi je območje izpusta udarnih valov med hidravličnim udarom. Če je lepilna plast slabe kakovosti ali obstajajo nelepljena mesta, vakuum, ki nastane v cevi, odtrga notranjo plast cevi, kar povzroči, da se ta »zruši« (sl. 7, 8).

riž. 7. Večplastna polipropilenska cev, na katero vpliva vodno kladivo

riž. 8. "Zrušena" kovinsko-polimerna cev

Z delnim porušitvijo bo cev še naprej opravljala svojo funkcijo, vendar z veliko večjim hidravličnim uporom. Lahko pa pride tudi do popolnega kolapsa - v tem primeru bo cev blokirana z lastno notranjo plastjo. Na žalost GOST 53630-2009 "Večslojne tlačne cevi" ne zahteva testiranja vzorcev cevi pri notranjem tlaku pod atmosferskim. Vendar pa številni proizvajalci, ki vedo za takšno težavo, vključujejo v tehnične specifikacije obvezno klavzulo o preverjanju cevi pod vakuumom. Zlasti vsak zvitek večplastnih cevi VALTEC je povezan z vakuumsko črpalko, ki dvigne absolutni tlak v cevi na 0,2 atm (-0,8 barg). Nato se s pomočjo kompresorja skozi cev pelje krogla iz polistirenske pene s premerom, ki je nekoliko manjši od projektiranega notranjega premera cevi. Zvitki, skozi katere žoga ni mogla iti, so neusmiljeno zavrnjeni in uničeni;

- Druga nevarnost preži v primeru vodnega udarca notranjih cevovodov oskrbe s toplo vodo. Kot veste, je vrelišče vode tesno povezano s tlakom ( zavihek. 5).

Tabela 5. Odvisnost vrelišča vode od tlaka

Če na primer vroča voda s temperaturo 70 ° C vstopi v stanovanjski cevovod in v območju redčenja vodnega kladiva tlak pade na absolutno vrednost 0,3 atm, se bo v tem območju voda spremenila v paro. Glede na to, da je prostornina pare v normalnih pogojih skoraj 1200-krat večja od prostornine enake mase vode, je treba pričakovati, da lahko ta pojav povzroči še večji porast tlaka v območju stiskanja udarnega vala.

Metode zaščite pred vodnim udarom v stanovanjskih sistemih

Najbolj učinkovit in zanesljiv način zaščite pred vodnim udarom je podaljšanje časa za izklop pretoka z zaporno napravo. Ta metoda se uporablja na glavnih cevovodih. Gladko zapiranje ventila ne povzroča destruktivnih motenj v pretoku in odpravlja potrebo po vgradnji obsežnih in dragih dušilnih naprav. V stanovanjskih sistemih ta metoda ni vedno sprejemljiva, ker. "enoročni" vzvodni mešalniki, elektromagnetni ventili za gospodinjske aparate in druga oprema, ki lahko v kratkem času izklopi pretok, so trdno vstopili v naš vsakdan. V zvezi s tem je treba stanovanjske inženirske sisteme, ki so že v fazi načrtovanja, nujno načrtovati ob upoštevanju tveganja vodnega kladiva. Strukturni ukrepi, kot so uporaba elastičnih vložkov, kompenzacijskih zank in ekspanderjev, se ne uporabljajo široko. Najbolj priljubljena trenutno uporabljena armatura, posebej zasnovana za ta namen, so pnevmatski (batni, slika 9a in membranski, slika 9b) ali vzmetni (slika 9c) hidravlični blažilniki.

riž. 9. Vrste hidravličnih amortizerjev

V pnevmatskem blažilniku se kinetična energija toka tekočine duši z energijo stiskanja zraka, katerega tlak se spreminja vzdolž adiabatike z eksponentom K = 1,4. Prostornina zračne komore pnevmatskega blažilnika se določi iz izraza:

kjer je P 0 začetni tlak v zračni komori, P K je končni (mejni) tlak v zračni komori. V zgornji formuli je leva stran izraz za kinetično energijo toka tekočine, desna stran pa je izraz za energijo stiskanja zraka.

Parametre vzmeti za vzmetne kompenzatorje najdemo iz izraza:

kjer je D pr povprečni premer vzmeti, I je število zavojev vzmeti, G je strižni modul, F to je končna sila, ki deluje na vzmet, F 0 je začetna sila, ki deluje na vzmet.

Med projektanti in monterji obstaja mnenje, da imajo tudi povratni ventili in reduktorji tlaka sposobnost absorbiranja vodnega udarca.

Povratni ventili namreč z odrezovanjem dela cevovoda v trenutku ostrega izklopa pretoka zmanjšajo ocenjeno dolžino cevovoda, tako da neposredni udarec spremenijo v posreden, manj energije. Vendar, ko se pod vplivom stopnje stiskanja udarnega vala nenadoma zapre, se ventil sam spremeni v vzrok za vodno kladivo v cevovodu, ki se nahaja pred njim. V fazi praznjenja se ventil ponovno odpre in, odvisno od razmerja dolžin cevi pred in za ventilom, lahko pride trenutek, ko se udarni valovi obeh odsekov seštejejo in povečajo pritisk. Batni reduktorji tlaka zaradi svoje visoke vztrajnosti ne morejo služiti kot hidravlični amortizerji - zaradi delovanja sil trenja v tesnilih bata preprosto nimajo časa, da bi se odzvali na takojšnjo spremembo tlaka. Poleg tega takšni menjalniki sami potrebujejo zaščito pred vodnim kladivom, zaradi česar se tesnilni obroči iztisnejo iz batov.

Membranski reduktorji tlaka lahko delno absorbirajo energijo vodnih udarcev, vendar so zasnovani za popolnoma drugačne učinke sile, zato jih bo delo za dušenje pogostih vodnih udarcev hitro onemogočilo. Poleg tega nenadno zapiranje menjalnika med udarnim valom vodi, tako kot v primeru protipovratnega ventila, do pojava udarnega vala na območju do menjalnika, ki ni zaščiten z membrano.

Med drugim stanovanjske lopute za vodno kladivo poleg izpolnjevanja svoje glavne naloge opravljajo še več funkcij, ki so pomembne za varno delovanje stanovanjskih cevovodov. Te funkcije bomo obravnavali na primeru membranskega hidravličnega blažilnika VALTEC VT.CAR19 (slika 10).

Absorber vodnega udarca VT.CAR19

riž. 10. Loputa za vodno kladivo VALTEC VT.CAR19

Bivalni hidravlični amortizer VALTEC VT.CAR19 je strukturno sestavljen (slika 11) iz sferičnega telesa iz nerjavečega jekla AISI 304L ( 1 ), z valjano EPDM membrano ( 2 ). Zaradi majhnih izboklin na površini membrane je zagotovljena njena ohlapna povezava s telesom in največja površina stika membrane s transportiranim medijem. Zračna komora lopute je pri tovarniškem tlaku 3,5 bara, kar zagotavlja zaščito stanovanjskih cevovodov, v katerih tlak ne presega 3 barov. Gasilni aparat lahko zaščiti tudi cevovode z delovnim tlakom do 10 barov, vendar je v tem primeru potrebno s pomočjo črpalke, priključene na nastavek ( 3 ) povečajte tlak v zračni komori na 10,5 bara. V primeru, ko je obratovalni tlak v stanovanjskem omrežju nižji od 3 bare, se priporoča skozi nastavek ( 3 ) pustite nekaj zraka iz komore do Pwork + 0,5 bara.

sl.11. Konstrukcija absorberja VALTEC VT.CAR19

Podane so tehnične značilnosti in skupne dimenzije absorberja zavihek. 6.

Tabela 6. Specifikacije VALTEC VT.CAR19

Dušilnik lahko zaščiti cevovode pred vodnim udarom, pri katerem se tlak poveča do 20 barov, zato je treba pred namestitvijo lopute preveriti, koliko vodnega kladiva se lahko pojavi v določenem stanovanjskem cevovodu. Izračun možnega tlaka med vodnim udarom Р gu se lahko izračuna po formuli:

, bar.

Razmerje Ewater/Est za cevovode iz različnih materialov je vzeto v skladu s zavihek. 2.

Absorber VT.CAR19, ki zanesljivo ščiti stanovanjske cevovode pred vodnim udarom, zaradi svojih oblikovnih značilnosti lahko absorbira odvečno vodo, ki nastane, ko se vhodna hladna voda segreje med prekinitvijo porabe vode. Na primer, če voda s temperaturo +5 ° C vstopi v stanovanje, opremljeno z reduktorjem ali povratnim ventilom na dovodu, in se čez noč segreje na 25 ° C (običajna temperatura zraka v kopalnici), potem tlak v odseku cevovoda se bo povečalo za:

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

V zgornji formuli βt je koeficient toplotnega raztezanja vode in β v je koeficient volumetričnega stiskanja vode (recipročna vrednost modula elastičnosti). Formula ne upošteva toplotnega raztezanja materiala same cevi, vendar praksa kaže, da vsaka stopinja povečanja temperature vode v cevovodu poveča tlak z 2 na 2,5 bara.

Tu je potrebna druga funkcija membranskega hidravličnega blažilnika. Če vzamete nekaj vode iz ogrevalnega cevovoda, jo boste rešili pred prekomerno obremenitvijo in se izognili izrednim razmeram. AT zavihek. 7 podane so maksimalne dolžine cevovodov, zaščitenih z loputo VT.CAR19 pred toplotnim raztezanjem tekočine.

Tabela 7. Največja dolžina cevovodov, zaščitenih pred toplotnim raztezanjem (pri ΔТ = 20°C)

Kar zadeva cevovode za toplo vodo za stanovanja, tudi tukaj absorber VT.CAR19 opravlja pomembno nalogo preprečevanja vretja vode v območju izpusta udarnih valov. Z absorbiranjem energije vodnega kladiva absorber odpravi tudi to nevarnost.

Največjo učinkovitost hidravličnega blažilnika dosežemo, ko je nameščen neposredno pred zaščiteno ojačitev. V tem primeru je možnost vodnega udarca popolnoma izključena (slika 12).

riž. 12. Namestitev absorberjev neposredno pred zaščitenimi napravami

V stanovanjskih sistemih, kjer cevovodi nimajo velike dolžine, je dovoljena namestitev enega dušilca ​​na skupino naprav. V tem primeru je treba preveriti, da skupna dolžina odsekov cevovoda, zaščitenih z enim gasilnim aparatom, ne presega vrednosti, določenih v zavihek. osem.

Tabela 8. Dolžina odsekov cevovoda, zaščitenih z enim gasilnim aparatom

Če so vrednosti, navedene v tabeli, presežene, je treba namestiti ne enega, ampak več absorberjev. V primeru, da izračunani tlak vodnega udarca preseže največji dovoljeni tlak za dani absorber (20 barov za VT.CAR19), je treba izbrati drugo vrsto naprave z višjimi trdnostnimi lastnostmi.

V skladu s točko 7.1.4. SP 30.13330.2012 "Notranja oskrba z vodo in kanalizacija stavb", katere določbe so začele veljati 1. januarja 2013, mora zasnova vodnih zložljivih in zapornih ventilov zagotoviti nemoteno odpiranje in zapiranje vodnega toka. Toda ta zahteva verjetno ne bo izpolnjena, ker trgovina ponuja stanovalcem ogromno opreme in naprav, pri katerih je gladka regulacija nemogoča. Ob upoštevanju tega vodilne projektantske in gradbene organizacije naše države že predvidevajo vgradnjo stanovanjskih hidravličnih amortizerjev v svoje projekte. Na primer, DSK-1 mesta Moskva prestrukturira proizvodnjo za izvedbo vhodnih vozlišč za oskrbo z vodo v stanovanju po shemi, prikazani na sl. trinajst.

riž. 13. Stanovanjska vodovodna enota DSK-1

(VT.CAR19.I) Membranski hidravlični blažilnik VT.CAR 19 je zasnovan za kompenzacijo udarcev tlaka, ki nastanejo, ko se ventili nenadoma odprejo ali zaprejo v stanovanjskih vodovodnih sistemih. Naprava igra tudi vlogo ekspanzijske posode, ki prejme odvečno količino vode, ki se pojavi v ceveh med naravnim ogrevanjem, če ni vnosa vode. Kompenzator vodnega udarca VT.CAR 19 je miniaturni rezervoar iz nerjavečega jekla AISI 304L z notranjo ločilno membrano iz EPDM elastomera. Majhne izbokline na površini membrane zagotavljajo njeno ohlapno povezavo s telesom in maksimalno površino stika membrane s transportiranim medijem. Kapaciteta hidravličnega blažilnika VT.CAR 19 je 0,162 l, tovarniška nastavitev tlaka v zračni komori je 3,5 bara, maksimalni obratovalni tlak v varovanem stanovanjskem vodovodu je 10 barov, maksimalni tlak pri vodnem udaru je 20 barov, najvišja delovna temperatura je 100 °C. Premer priključnega navoja - 1/2". Dimenzije (višina x premer) izdelka - 112 x 88 mm. Tovarniška nastavitev zagotavlja zaščito cevovodov z nazivnim delovnim tlakom 3 bare. Pri uporabi kompenzatorja v sistemih z drugimi parametri, rezervoar je treba preoblikovati tako, da tlak v zračni komori preseže nazivno vrednost za 0,5 bara.

Splošne informacije o vodnem kladivu

Vodno kladivo je nenadna sprememba tlaka tekočine, ki teče v tlačnem cevovodu, do katere pride, ko pride do nenadne spremembe hitrosti toka. V širšem smislu je vodno kladivo hitro izmenjevanje "skokov" in "padov" tlaka, ki ga spremlja deformacija tekočine in sten cevi, pa tudi zvočni učinek, podoben udarcu kladiva v jekleno cev. Pri šibkih hidravličnih udarcih se zvok manifestira v obliki "kovinskih" klikov, vendar se lahko tudi pri tako na videz nepomembnih udarcih tlak v cevovodu precej poveča.

Faze vodnega kladiva lahko ponazorimo z naslednjim primerom ( sl.1): naj se na koncu stanovanjskega cevovoda, priključenega na hišni dvižni kanal, namesti enoročna pipa ali mešalnik (prav ti mešalniki omogočajo razmeroma hitro zapiranje pretoka).

sl.1. Faze vodnega kladiva

Ko je ventil zaprt, se pojavijo naslednji procesi:

1. Medtem ko je pipa odprta, se tekočina premika skozi stanovanjski cevovod s hitrostjo " ν ". Hkrati je tlak v dvižnem vodu in stanovanjskem cevovodu enak ( str).
2. Ko je ventil zaprt in se tok nenadoma upočasni, se kinetična energija toka pretvori v delo deformacije sten cevi in ​​tekočine. Stene cevi se raztegnejo in tekočina se stisne, kar vodi do povečanja tlaka za določeno količino ∆p(udarni tlak). Območje, v katerem je prišlo do povečanja tlaka, se imenuje cona stiskanja udarnega vala, njen skrajni del pa fronta udarnega vala. Sprednji del udarnega vala se širi proti dvižni vodi s hitrostjo "c". Tu bi rad omenil, da se predpostavka o nestisljivosti vode, sprejeta v hidravličnih izračunih, v tem primeru ne uporablja, ker prava voda je stisljiva tekočina z volumetričnim kompresijskim razmerjem 4,9x10 -10 1/Pa. To pomeni, da se pri tlaku 20.400 barov (2040 MPa) prostornina vode prepolovi.
3. Ko sprednji del udarnega vala doseže dvižni vod, se vsa tekočina v stanovanjskem cevovodu stisne, stene stanovanjskega cevovoda pa se raztegnejo.
4. Prostornina tekočine v hišnem sistemu je veliko večja kot v stanovanjskem ožičenju, zato, ko fronta udarnega vala doseže dvižni vod, se presežni tlak tekočine večinoma izravna s širitvijo preseka in vklopom celotne prostornine tekočine v hišni sistem. Tlak v stanovanjskem cevovodu se začne izenačevati s tlakom dvižnega voda. Toda hkrati cevovod za stanovanje zaradi elastičnosti stenskega materiala obnovi svoj prvotni presek, stisne tekočino in jo stisne v dvižni vod. Območje odstranjevanja deformacije s sten cevovoda se razteza do ventila s hitrostjo " z».
5. V trenutku, ko je tlak v stanovanjskem cevovodu enak prvotnemu, kot tudi hitrost tekočine, bo smer toka obrnjena ("ničelna točka").
6. Zdaj je tekočina v cevovodu s hitrostjo " ν « se nagiba k temu, da se »odtrga« od žerjava. Obstaja "območje redčenja udarnih valov". V tem območju je hitrost pretoka nič, tlak tekočine pa postane nižji od začetnega, kar vodi do stiskanja sten cevi (zmanjšanje premera). Sprednja stran območja redčenja se premakne na dvižni vod s hitrostjo " z". S precejšnjo začetno hitrostjo pretoka lahko vakuum v cevi povzroči zmanjšanje tlaka pod atmosferskim, pa tudi do kršitve kontinuitete toka (kavitacija). V tem primeru se v cevovodu blizu ventila pojavi kavitacijski mehurček, katerega zrušitev vodi v dejstvo, da tlak tekočine v območju odbitega udarnega vala postane večji od istega indikatorja v neposrednem udarnem valu.
7. Ko je dosežena stiskalna fronta udarnega vala dvižnega voda, je hitrost toka v stanovanjskem cevovodu nič, tlak tekočine pa nižji od začetnega in nižji od tlaka v dvižnem vodu. Stene cevovoda so stisnjene.
8. Razlika v tlaku med tekočino v dvižnem vodu in stanovanjskem cevovodu povzroči, da tekočina vstopi v stanovanjski cevovod in izenači tlake na prvotno vrednost. V zvezi s tem začnejo stene cevi pridobivati ​​svojo prvotno obliko. Tako nastane odbit udarni val in cikli se ponavljajo do popolnega izumrtja. V tem primeru časovni interval, v katerem potekajo vse stopnje in cikli hidravličnega šoka, praviloma ne presega 0,001–0,06 s. Število ciklov je lahko različno in je odvisno od značilnosti sistema.

Na riž. 2 stopnje vodnega kladiva so prikazane grafično.

riž. 2. Grafi spremembe tlaka med hidravličnim šokom.

Urnik vklopljen riž. 2a prikazuje razvoj hidravličnega šoka, ko tlak tekočine v območju izpusta udarnega vala ne pade pod atmosferski tlak (črta 0).

Urnik vklopljen riž. 2b prikazuje udarni val, katerega območje redčenja je pod atmosferskim tlakom, vendar hidravlična kontinuiteta medija ni kršena. V tem primeru je tlak tekočine v območju redčenja nižji od atmosferskega tlaka, vendar kavitacijskega učinka ni opaziti.

Urnik vklopljen sl.2c prikazuje primer, ko je hidravlična kontinuiteta toka kršena, to je, da nastane kavitacijsko območje, katerega kasnejši kolaps vodi do povečanja tlaka v odbitem udarnem valu.

Vrste hidravličnih udarcev in osnovne določbe za načrtovanje

Glede na hitrost, s katero je zaporna naprava na cevovodu zaprta, je vodno kladivo lahko "neposredno" in posredno. "Neposredni" se imenuje šok, pri katerem se prekrivanje toka pojavi v času, krajšem od obdobja šoka, to pomeni, da je izpolnjen pogoj:

T 3 ≤ 2L/c,

kje T 3 je čas zapiranja zaklepnega organa, s; L- dolžina cevovoda od zaporne naprave do točke, na kateri se vzdržuje stalen tlak (v stanovanju - do dvižnega voda), m; z je hitrost udarnega vala, m/s.

V nasprotnem primeru se vodno kladivo imenuje posredno. Pri posrednem udarcu je skok tlaka veliko manjši, saj se del energije pretoka duši z delnim uhajanjem skozi zaporno napravo.

Odvisno od stopnje blokade pretoka je lahko vodno kladivo popolno ali nepopolno. Popoln udarec je tisti, pri katerem zaporni element popolnoma blokira pretok. Če se to ne zgodi, torej del toka še naprej teče skozi zaporni organ, bo vodno kladivo nepopolno. V tem primeru bo izračunana hitrost za določitev velikosti vodnega udarca razlika v hitrostih toka pred in po izklopu. Velikost povečanja tlaka med neposrednim popolnim hidravličnim šokom lahko določimo s formulo N.E. Žukovskega (v zahodni tehnični literaturi je formula pripisana Alieviju in Michaudu):

Δp = ρ ν s, Pa,

kje ρ – gostota transportirane tekočine, kg/m 3 ; ν je hitrost transportirane tekočine do trenutka nenadnega zaviranja, m/s; z je hitrost širjenja udarnega valovanja, m/s.

Po drugi strani pa je hitrost širjenja udarnega valovanja c določena s formulo:

kje c 0- hitrost širjenja zvoka v tekočini (za vodo - 1425 m / s, za druge tekočine se lahko vzame po zavihek. eno); D– premer cevovoda, m; δ – debelina stene cevi, m; E f je skupni modul elastičnosti tekočine (lahko se vzame v skladu z zavihek. 2), Pa; Prehranjevanje je modul elastičnosti materiala stene cevi, Pa (lahko se vzame v skladu z zavihek. 3).

Tabela 1. Značilnosti tekočin

Tabela 2. Značilnosti materialov za stene cevi

Če upoštevamo, da hitrost gibanja vode v stanovanjskih sistemih ne sme presegati 3 m / s (člen 7.6. SNiP 2.04.01), potem je za cevovode iz različnih materialov mogoče izračunati velikost povečanja tlaka z možnim neposrednim popolnim hidravličnim udarom. Takšni zbirni podatki za nekatere cevi so predstavljeni v zavihek. 3.

Tabela 3. Povečanje tlaka med vodnim udarom pri hitrosti toka 3 m/s

S posrednim vodnim udarom se povečanje tlaka izračuna po formuli:

AT zavihek. 4 podan je povprečni odzivni čas glavne opreme stanovanja. Za vsako vrsto te armature se izračuna dolžina cevovoda, večja od katere vodno kladivo preneha biti neposredno.

Tabela 4. Dolžina odseka z neposrednim udarcem za zaporne ventile za vodo

Možne posledice hidravličnih udarcev

V stanovanjskih omrežjih pojav hidravličnih sunkov seveda ne povzroči tako obsežnih destruktivnih posledic kot na glavnih cevovodih velikega premera. Vendar pa lahko tudi tukaj povzročijo veliko težav in izgube, če ne upoštevate možnosti njihovega pojava.

Občasno ponavljajoči se hidravlični udarci v cevovodih stanovanja lahko povzročijo naslednje težave:

– skrajšanje življenjske dobe cevovodov. Normativna življenjska doba notranjih cevovodov je določena s skupnostjo značilnosti (temperatura, tlak, čas), v katerih se cev uporablja. Tudi takšni kratkotrajni, a pogosto ponavljajoči se izmenični sunki in padci tlaka, ki nastanejo med hidravličnim šokom, znatno izkrivljajo sliko o načinu delovanja cevovoda in zmanjšajo njegovo nemoteno delovanje. V večji meri to velja za polimerne in večplastne cevovode;

- ekstrudiranje tesnil in tesnil v fitingih in cevnih priključkih. Temu veljajo elementi, kot so batni reduktorji tlaka, krogelni ventili, ventili in mešalniki z gumijastimi obročki, o-obroči kompresijskih in stiskalnih konektorjev ter obroči polstrug ("Američanke"). Pri stanovanjskih vodomerih lahko iztiskanje tesnilnega obroča med merilno komoro in štetnim mehanizmom privede do vstopa vode v števni mehanizem (slika 3);

riž. 3. Vdor vode v števni mehanizem vodomera zaradi iztiskanja tesnila

- že eno samo vodno kladivo lahko popolnoma onemogoči instrumente, nameščene v stanovanju. Na primer, upogibanje igle merilnika tlaka zaradi interakcije z omejevalnim zatičem je jasen znak vodnega kladiva, ki je prišlo (slika 4);

riž. 4. Značilna poškodba manometra zaradi vodnega udarca

- vsako vodno kladivo v stanovanjskem cevovodu iz polimernih materialov, izdelano na stiskanih, stiskalnih ali drsnih konektorjih, neizogibno vodi do mikroskopskega "zdrsa" konektorja s cevovoda. Na koncu lahko pride trenutek, ko postane naslednje vodno kladivo kritično - cev bo popolnoma "izlezla" iz konektorja (slika 5);

riž. 5. Kršitev stiskalne povezave MPT zaradi udarca vodnega kladiva

- pojavi kavitacije, ki lahko spremljajo hidravlični udar, so pogosto vzrok za nastanek votlin v kolutu in telesu ventila. Zrušitev vakuumskih mehurčkov med kavitacijo preprosto "izgrize" kose kovine s površine, na kateri nastanejo. Posledično tuljava preneha opravljati svojo funkcijo, to pomeni, da se tesnost zapornega organa poruši. Da, in telo takšnega pribora bo zelo hitro propalo (slika 6);

riž. 6. Kavitacijsko uničenje notranje površine prenapetja pred elektromagnetnim ventilom

- posebna nevarnost za stanovanjske cevovode iz večplastnih cevi je območje izpusta udarnih valov med hidravličnim udarom. Če je lepilna plast slabe kakovosti ali obstajajo nelepljena mesta, vakuum, ki nastane v cevi, odtrga notranjo plast cevi, kar povzroči, da se ta »zruši« (sl. 7, 8).

riž. 7. Večplastna polipropilenska cev, na katero vpliva vodno kladivo

riž. 8. "Zrušena" kovinsko-polimerna cev

Z delnim porušitvijo bo cev še naprej opravljala svojo funkcijo, vendar z veliko večjim hidravličnim uporom. Lahko pa pride tudi do popolnega kolapsa - v tem primeru bo cev blokirana z lastno notranjo plastjo. Na žalost GOST 53630-2009 "Večslojne tlačne cevi" ne zahteva testiranja vzorcev cevi pri notranjem tlaku pod atmosferskim. Vendar pa številni proizvajalci, ki vedo za takšno težavo, vključujejo v tehnične specifikacije obvezno klavzulo o preverjanju cevi pod vakuumom. Zlasti vsak zvitek večplastnih cevi VALTEC je povezan z vakuumsko črpalko, ki dvigne absolutni tlak v cevi na 0,2 atm (-0,8 barg). Nato se s pomočjo kompresorja skozi cev pelje krogla iz polistirenske pene s premerom, ki je nekoliko manjši od projektiranega notranjega premera cevi. Zvitki, skozi katere žoga ni mogla iti, so neusmiljeno zavrnjeni in uničeni;

- Druga nevarnost preži v primeru vodnega udarca notranjih cevovodov oskrbe s toplo vodo. Kot veste, je vrelišče vode tesno povezano s tlakom ( zavihek. 5).

Tabela 5. Odvisnost vrelišča vode od tlaka

Če na primer vroča voda s temperaturo 70 ° C vstopi v stanovanjski cevovod in v območju redčenja vodnega kladiva tlak pade na absolutno vrednost 0,3 atm, se bo v tem območju voda spremenila v paro. Glede na to, da je prostornina pare v normalnih pogojih skoraj 1200-krat večja od prostornine enake mase vode, je treba pričakovati, da lahko ta pojav povzroči še večji porast tlaka v območju stiskanja udarnega vala.

Metode zaščite pred vodnim udarom v stanovanjskih sistemih

Najbolj učinkovit in zanesljiv način zaščite pred vodnim udarom je podaljšanje časa za izklop pretoka z zaporno napravo. Ta metoda se uporablja na glavnih cevovodih. Gladko zapiranje ventila ne povzroča destruktivnih motenj v pretoku in odpravlja potrebo po vgradnji obsežnih in dragih dušilnih naprav. V stanovanjskih sistemih ta metoda ni vedno sprejemljiva, ker. "enoročni" vzvodni mešalniki, elektromagnetni ventili za gospodinjske aparate in druga oprema, ki lahko v kratkem času izklopi pretok, so trdno vstopili v naš vsakdan. V zvezi s tem je treba stanovanjske inženirske sisteme, ki so že v fazi načrtovanja, nujno načrtovati ob upoštevanju tveganja vodnega kladiva. Strukturni ukrepi, kot so uporaba elastičnih vložkov, kompenzacijskih zank in ekspanderjev, se ne uporabljajo široko. Najbolj priljubljena trenutno uporabljena armatura, posebej zasnovana za ta namen, so pnevmatski (batni, slika 9a in membranski, slika 9b) ali vzmetni (slika 9c) hidravlični blažilniki.

riž. 9. Vrste hidravličnih amortizerjev

V pnevmatskem blažilniku se kinetična energija toka tekočine duši z energijo stiskanja zraka, katerega tlak se spreminja vzdolž adiabatike z eksponentom K = 1,4. Prostornina zračne komore pnevmatskega blažilnika se določi iz izraza:

kjer je P 0 začetni tlak v zračni komori, P K je končni (mejni) tlak v zračni komori. V zgornji formuli je leva stran izraz za kinetično energijo toka tekočine, desna stran pa je izraz za energijo stiskanja zraka.

Parametre vzmeti za vzmetne kompenzatorje najdemo iz izraza:

kjer je D pr povprečni premer vzmeti, I je število zavojev vzmeti, G je strižni modul, F to je končna sila, ki deluje na vzmet, F 0 je začetna sila, ki deluje na vzmet.

Med projektanti in monterji obstaja mnenje, da imajo tudi povratni ventili in reduktorji tlaka sposobnost absorbiranja vodnega udarca.

Povratni ventili namreč z odrezovanjem dela cevovoda v trenutku ostrega izklopa pretoka zmanjšajo ocenjeno dolžino cevovoda, tako da neposredni udarec spremenijo v posreden, manj energije. Vendar, ko se pod vplivom stopnje stiskanja udarnega vala nenadoma zapre, se ventil sam spremeni v vzrok za vodno kladivo v cevovodu, ki se nahaja pred njim. V fazi praznjenja se ventil ponovno odpre in, odvisno od razmerja dolžin cevi pred in za ventilom, lahko pride trenutek, ko se udarni valovi obeh odsekov seštejejo in povečajo pritisk. Batni reduktorji tlaka zaradi svoje visoke vztrajnosti ne morejo služiti kot hidravlični amortizerji - zaradi delovanja sil trenja v tesnilih bata preprosto nimajo časa, da bi se odzvali na takojšnjo spremembo tlaka. Poleg tega takšni menjalniki sami potrebujejo zaščito pred vodnim kladivom, zaradi česar se tesnilni obroči iztisnejo iz batov.

Membranski reduktorji tlaka lahko delno absorbirajo energijo vodnih udarcev, vendar so zasnovani za popolnoma drugačne učinke sile, zato jih bo delo za dušenje pogostih vodnih udarcev hitro onemogočilo. Poleg tega nenadno zapiranje menjalnika med udarnim valom vodi, tako kot v primeru protipovratnega ventila, do pojava udarnega vala na območju do menjalnika, ki ni zaščiten z membrano.

Med drugim stanovanjske lopute za vodno kladivo poleg izpolnjevanja svoje glavne naloge opravljajo še več funkcij, ki so pomembne za varno delovanje stanovanjskih cevovodov. Te funkcije bomo obravnavali na primeru membranskega hidravličnega blažilnika VALTEC VT.CAR19 (slika 10).

Absorber vodnega udarca VT.CAR19

riž. 10. Loputa za vodno kladivo VALTEC VT.CAR19

Bivalni hidravlični amortizer VALTEC VT.CAR19 je strukturno sestavljen (slika 11) iz sferičnega telesa iz nerjavečega jekla AISI 304L ( 1 ), z valjano EPDM membrano ( 2 ). Zaradi majhnih izboklin na površini membrane je zagotovljena njena ohlapna povezava s telesom in največja površina stika membrane s transportiranim medijem. Zračna komora lopute je pri tovarniškem tlaku 3,5 bara, kar zagotavlja zaščito stanovanjskih cevovodov, v katerih tlak ne presega 3 barov. Gasilni aparat lahko zaščiti tudi cevovode z delovnim tlakom do 10 barov, vendar je v tem primeru potrebno s pomočjo črpalke, priključene na nastavek ( 3 ) povečajte tlak v zračni komori na 10,5 bara. V primeru, ko je obratovalni tlak v stanovanjskem omrežju nižji od 3 bare, se priporoča skozi nastavek ( 3 ) pustite nekaj zraka iz komore do Pwork + 0,5 bara.

sl.11. Konstrukcija absorberja VALTEC VT.CAR19

Podane so tehnične značilnosti in skupne dimenzije absorberja zavihek. 6.

Tabela 6. Specifikacije VALTEC VT.CAR19

Dušilnik lahko zaščiti cevovode pred vodnim udarom, pri katerem se tlak poveča do 20 barov, zato je treba pred namestitvijo lopute preveriti, koliko vodnega kladiva se lahko pojavi v določenem stanovanjskem cevovodu. Izračun možnega tlaka med vodnim udarom Pg se lahko izračuna po formuli:

, bar.

Razmerje Ewater/Est za cevovode iz različnih materialov je vzeto v skladu s zavihek. 2.

Absorber VT.CAR19, ki zanesljivo ščiti stanovanjske cevovode pred vodnim udarom, zaradi svojih oblikovnih značilnosti lahko absorbira odvečno vodo, ki nastane, ko se vhodna hladna voda segreje med prekinitvijo porabe vode. Na primer, če voda s temperaturo +5 ° C vstopi v stanovanje, opremljeno z reduktorjem ali povratnim ventilom na dovodu, in se čez noč segreje na 25 ° C (običajna temperatura zraka v kopalnici), potem tlak v odseku cevovoda se bo povečalo za:

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

V zgornji formuli βt je koeficient toplotnega raztezanja vode in β v je koeficient volumetričnega stiskanja vode (recipročna vrednost modula elastičnosti). Formula ne upošteva toplotnega raztezanja materiala same cevi, vendar praksa kaže, da vsaka stopinja povečanja temperature vode v cevovodu poveča tlak z 2 na 2,5 bara.

Tu je potrebna druga funkcija membranskega hidravličnega blažilnika. Če vzamete nekaj vode iz ogrevalnega cevovoda, jo boste rešili pred prekomerno obremenitvijo in se izognili izrednim razmeram. AT zavihek. 7 podane so maksimalne dolžine cevovodov, zaščitenih z loputo VT.CAR19 pred toplotnim raztezanjem tekočine.

Tabela 7. Največja dolžina cevovodov, zaščitenih pred toplotnim raztezanjem (pri ΔТ = 20°C)

Kar zadeva cevovode za toplo vodo za stanovanja, tudi tukaj absorber VT.CAR19 opravlja pomembno nalogo preprečevanja vretja vode v območju izpusta udarnih valov. Z absorbiranjem energije vodnega kladiva absorber odpravi tudi to nevarnost.

Največjo učinkovitost hidravličnega blažilnika dosežemo, ko je nameščen neposredno pred zaščiteno ojačitev. V tem primeru je možnost vodnega udarca popolnoma izključena (slika 12).

riž. 12. Namestitev absorberjev neposredno pred zaščitenimi napravami

V stanovanjskih sistemih, kjer cevovodi nimajo velike dolžine, je dovoljena namestitev enega dušilca ​​na skupino naprav. V tem primeru je treba preveriti, da skupna dolžina odsekov cevovoda, zaščitenih z enim gasilnim aparatom, ne presega vrednosti, določenih v zavihek. osem.

Tabela 8. Dolžina odsekov cevovoda, zaščitenih z enim gasilnim aparatom

Če so vrednosti, navedene v tabeli, presežene, je treba namestiti ne enega, ampak več absorberjev. V primeru, da izračunani tlak vodnega udarca preseže največji dovoljeni tlak za dani absorber (20 barov za VT.CAR19), je treba izbrati drugo vrsto naprave z višjimi trdnostnimi lastnostmi.

V skladu s točko 7.1.4. SP 30.13330.2012 "Notranja oskrba z vodo in kanalizacija stavb", katere določbe so začele veljati 1. januarja 2013, mora zasnova vodnih zložljivih in zapornih ventilov zagotoviti nemoteno odpiranje in zapiranje vodnega toka. Toda ta zahteva verjetno ne bo izpolnjena, ker trgovina ponuja stanovalcem ogromno opreme in naprav, pri katerih je gladka regulacija nemogoča. Ob upoštevanju tega vodilne projektantske in gradbene organizacije naše države že predvidevajo vgradnjo stanovanjskih hidravličnih amortizerjev v svoje projekte. Na primer, DSK-1 mesta Moskva prestrukturira proizvodnjo za izvedbo vhodnih vozlišč za oskrbo z vodo v stanovanju po shemi, prikazani na sl. trinajst.

riž. 13. Vozel stanovanjski vodovod

Celoten cenik ventilov FAR lahko prenesete v formatu Excel.

Opis

Fenomen "vodnega kladiva" se pojavi v primeru nenadnega odpiranja ali zapiranja opreme (pogon mešalnega ventila, črpalka itd.), kar vodi v pojav nadtlaka v sistemu. Kompenzator vodnega udarca FAR prevzame nadtlak in ohranja normalne delovne parametre za komponente sistema. Prav tako je njegova naloga znatno zmanjšati hrup zaradi vibracij, ki nastanejo kot posledica zapiranja porabnika vode.

Značilnosti

• Pristop - HP 1/2";
• Največji tlak - 50 bar;
• Nazivni tlak - 10 bar;
• Najvišja delovna temperatura je 100°C.

1. Zgornji del telesa je medenina CW617N;
2. Vzmet - AISI 302;
3. O-obroč - EPDM;
4. Disk - plastika;
5. Spodnji del telesa je medenina CW617N;
6. Vpenjalni obroč - medenina CW614N;
7. Tesnilo - EPDM.

Načelo delovanja

Nadtlak se zmanjša s pomočjo zračne komore in jeklene vzmeti, povezane z dvojno tesnjenim plastičnim kolutom, ki absorbira večino nadtlaka.

V odprtem položaju porabnika ostane tlak v cevovodu konstanten.

Ko je porabnik zaprt, se tlak v cevovodu poveča, kompenzator vodnega udarca FAR pa absorbira presežni tlak in ščiti komponente sistema.

Namestitev

Pri nameščanju kompenzatorja vodnega udarca pazite, da njegova lokacija ne ustvarja območij, kjer lahko pride do stagnacije vode, kar vodi do rasti bakterij. Izogibati se je treba na primer vgradnji dilatacijskega spoja na vrhu dvižnega voda.

Dimenzije

Prebivalci novograd, ki sprejemajo stanovanja, presenečeni najdejo "krofe" - zanke na plastičnih dvižnih vodah pod stropom. Nekateri so preprosto skriti za škatlo iz suhih zidov, drugi zahtevajo razlago. Zakaj je cev zaobljena? Torej razvijalec poskuša zavarovati prebivalce pred počitvijo cevi. Bagelov ni mogoče odstraniti, lahko pa jih zamenjate z bolj estetsko možnostjo.

Kaj je vodno kladivo in zakaj se ga bojijo

Vodno kladivo je oster in zelo močan pritisk v ceveh. Sposoben prekiniti povezave in same cevi, porušiti ventile in urediti poplavo. Majhni hidravlični udarci delujejo postopoma, vedno znova iztisnejo tesnila, počasi, a zanesljivo deformirajo in uničijo vodovodne in ogrevalne cevi z mikrotravmami.

Navzven se šibka vodna kladiva prepoznajo kot vibracije cevi, brnenje, pokanje, kliki ali drugi tuji zvoki, ki so še posebej moteči za stanovalce, katerih sosedje vstajajo prej ali pozneje gredo spat.

Kako nastane vodno kladivo?

To je pojav, ko se je voda v enem delu cevi že ustavila in mase, ki še naprej tečejo, pritiskajo nanj od zadaj:

• z ostrim prekrivanjem vodotoka;
• ob nenadnem zagonu črpalke.

V ogrevalnem sistemu vodno kladivo izzove zastoj zraka.

Dejavniki tveganja

Kaj določa moč vodnega kladiva:

1. Od tega, kako nenadoma je prišlo do zaprtja oziroma začetka vodotoka.
2. Količina vode v ceveh in s tem njihova velikost.
3. Hitrost in tlak tekočine.
4. Material cevi.

Formula
Frekvenca udarnih valov = 2 dolžini cevi / hitrost širjenja udarca v določenem materialu.

Hitrost valov v plastiki je 300-500 m/s. Za primerjavo, v jeklu - 900-1300 in v litem železu 1000-1200 m / s. Iz tega sledi, da bo udarec v plastiki močnejši, a litoželezni eyelinerji dejansko blažijo vodno kladivo.

Kaj se dogaja s cevjo?

Nič dobrega: v širino poči, v dolžino se skrajša. Pod pritiskom lahko cev poči. Pogosteje trpijo mešalniki in povezovalni komolci: šivi se razhajajo, tesnila so premaknjena ali raztrgana in začne se puščanje.

Iz spominov ključavničarja
Sem v tretjem desetletju v vodovodarskem svetu, vendar sem vodno kladivo zares videl le enkrat (1994) v sestavi dvigala<…>. Vodno kladivo je, ko puščica<…>v eni sekundi preleti z 8 barov na 60.

Najslabše je vodno kladivo v dvigalni enoti, na črpališču in drugih skupnih hišnih komunikacijah. V veliko manjši meri so cevi v stanovanjih podvržene nihanjem, vendar je treba razumeti, da je presek sodobnih dvižnih vodov ožji (tlak oziroma višji) kot pri sovjetskih jeklenih, material pa je bolj gibljiv in manj. vzdržljiv. Prvič, vroče dvižne cevi so nevarne - materiali se pri segrevanju bolj razširijo.

Zaščitni ukrepi

Da bi se izognili razpokam, so na vseh dvižnih vodah v kleteh in v vročih stanovanjih nameščene posebne naprave, ki preprečujejo, da bi vibracije uničile cevi.

Naprave za blokiranje, njihove prednosti in slabosti

To so cevi z ukrivljenim valovom, zanko ali U iz navadnega ali posebnega materiala, na primer iz ojačane plastike ali gume, dolge 20-40 cm, najpreprostejša in najcenejša možnost.

Črtala za oči, ki blažijo udarce, so poceni, medtem ko popolnoma prenesejo vodno kladivo, ki ga morajo plastične komunikacije v stanovanju izkusiti v praksi, ne zahtevajo posebnega vzdrževanja ali občasne zamenjave delov.

Amortizer z mehom- valovita cev iz nodularne kovine, ki lahko kompenzira linearno raztezanje, raztezek ali oba pojava hkrati, enostavnejše - enoslojne, naprednejše - zaprte v ohišju, ki zagotavlja dodatno blaženje.

Amortizerji z mehom v ohišju so tudi nezahtevni, hkrati pa so bolj estetski kot prejšnja različica.

Pomembno
Prav blažilniki (zlasti zavoji) in meh so zasnovani tako, da kompenzirajo podaljšanje dvižnega voda, to je njihova glavna funkcija, odplačilo vodnega kladiva pa je precej drugotnega pomena. Za plastične cevi, predvsem iz nekvalitetnega materiala, so prav tako pomembne kot dilatacijski spoji.

Šanti - kovinske cevi, ki so vstavljene v cev skupaj skozi glavni ventil v smeri vodnega toka in odvajajo odvečno vodo skozi ventil, so neučinkovite pri starih ceveh, zamašenih z rjo, bolj primernih za plastične komunikacije.

Šante je enostavno namestiti, ne zahtevajo odpiranja cevi, vendar izgubijo učinkovitost sorazmerno z zamašitvijo cevi, v domačem krogu pa je ta številka lahko precej visoka.

(najpogostejši - Valtec) - naprave, ki spominjajo na kroglo ali rezervoar in predstavljajo votlino z elastično membrano, ki jo z močnim povečanjem vodnega tlaka pritisnemo, nato pa se postopoma izravna in vrne vodo v tok, vendar brez udarne sile.

Membranski raztezni spoji držijo do 30 barov, kar je precej dober pokazatelj. Njihova šibka točka je elastična membrana, ki se zaradi soli in dodatkov v vodi sčasoma deformira, zlomi ali strdi.

Bat ali vzmet (danes je najbolj priljubljena DALEČ) - naprave, podobne pokrovu in delujejo po enakem principu kot membranske, s to razliko, da membrano nadomesti vzmet: ko se prostornina poveča, voda potisne plastični disk v votlino in s tem stisne vzmet, nato mehanizem se vrne v prvotni položaj in vrne vodo v krogotok.

Batni kompenzatorji vzdržijo udarce do 50 barov in ščitijo pred pravim, ne šibkim vodnim udarom. Poleg tega so bolj odporni proti obrabi kot membranski, vendar niso zavarovani pred puščanjem na tesnilu ali priključku na cev, zato jih je treba občasno preverjati in zamenjati.

Krmilni ventili- sistemi, ki so običajno vključeni v kompleksno zaščito pred vodnim udarom in so nameščeni na krmilnikih zunanjih in splošnih hišnih tokokrogov.

Obvodni sistem je premična cev, ki vam omogoča, da preusmerite tok vodnega hladilnega sredstva, da se izognete vodnemu udarcu in razpokam v baterijah.

Strokovno mnenje
Ključavničarji stare šole menijo, da je namestitev hišnih gasilnih aparatov izguba truda in denarja. Po njihovem mnenju močno vodno kladivo ogroža kanale za čiščenje vode v kleti in nič več. Drugi obrtniki ugotavljajo, da so se v starih časih vse pipe zapirale počasi, z ventilom, zdaj pa so večinoma ročice (kroglice), gospodinjski aparati (pralni, pomivalni stroji) in straniščne školjke pa so prav tako močno prekinili pretok vode. Zato bi moral biti blažilnik v idealnem primeru pred vsakim takim potrošnikom.

Celoviti preventivni ukrepi:

• gladko zapiranje pip in ventilov;
• regulator moči črpalke, ki jo ob prvih vrtljajih upočasni in prepreči, da bi izzval udarni val.

Pravzaprav so bile "tuljave" vedno imenovane absorberji vodnega kladiva - valovit ovinek dvižnega voda za vročo vodo, ki je iz stranišča preusmerjen v kopalnico. Gostiteljica ga je uporabljala kot ogrevano ograjo za brisače. Pravzaprav je cev upočasnila pretok vode in odstranila tresljaje, kar je zmanjšalo tveganje vodnega kladiva. Vendar pa se je na stičišču stanovanj precej pogosto pojavilo puščanje, zlasti z leti.

Kovina se stara hitreje kot visokokakovostna plastika, namestitev krogelnih ventilov je znatno povečala obremenitev konstrukcije, občutna pa je razlika v materialih, ko je plastika postavljena na vrh in kovina na dnu ali obratno. Zaradi tega "serpentine" ne delujejo.

Kako namestiti

Splošna pravila:

• amortizer je nameščen na določeni dolžini cevi (na primer pod stropom vsakega neparnega nadstropja);
• najboljša možnost je, ko je kompenzator pred ventilom, pipo, ventilom gospodinjskih aparatov, pipami in drugimi porabniki;
• dovoljeno je tudi namestiti kompenzator za izhodi kolektorja (tj. za povratnimi ventili) v stanovanju (glej spodaj fotografijo iz bloga S. Savitskyja "Ideje za popravila");
• če je nameščen menjalnik, mu sledi kompenzator;
• kompenzator mora biti nameščen neposredno na cevi ali na vogalnem prehodu in ne na njegovi slepi veji (glej sliko spodaj);
• shunt je nameščen strogo v smeri toka vode;
• regulator ali ventil je nameščen na krmilniku in priključen nanj.

V redu, ugotovili smo cevi in ​​dvižne cevi. Kaj pa, če ima hiša električni grelnik vode ali plinski "stebriček"? Prvi so običajno opremljeni z lastnimi zaščitnimi ventili. V primeru "stebrička" ali katerega drugega pretočnega grelnika vode je treba kompenzator postaviti za enoto - to bo podaljšalo življenjsko dobo njenih cevi in ​​tesnil.