Гідроакумулятори. Мембрани для гідроакумуляторів

Різновиди гідроакумуляторів

Гідроакумулятори горизонтальної компоновки мають уніфікований майданчик для кріплення поверхневихнасосів різних моделей і виконань.

Гідроакумулятори вертикальної компоновки не мають майданчика для кріплення поверхневих насосів, але при однаковому обсязі з горизонтальним розміщуються на меншій настановної площі; крім того, в вертикальному гидроаккумуляторе практично відбувається повний водообмін (вода не так "застоюється").

Поверхневі насоси за своєю конструкцією допускають більшу кількість включень в хвилину, ніж глибинні насоси - тому вони потребують менших за обсягом гідроакумулятори, ніж занурні насоси аналогічної продуктивності.

Мембрани розраховані на накопичення перекачуваної з температурой + 99 ° С.

Кількість циклів стиснення/розтиснення, які здатні витримати мембрани гідроакумуляторів - не менше 50-ти тисяч циклів.

Функції гідроакумуляторів

Гідроакумулятор - пристрій з пневматичним накопичувачем, вбудовується в гідросистему для підтримки потрібного тиску і забезпечує постійну готовність системи до роботи під стабільним тиском.

Три основні Функції:

Перша - накопичення певної кількості води, під постійним тиском, необхідним для того, щоб вода з Вашого крана надходила не ривками, а рівномірно і з постійним тиском.
Друга - захист Вашої системи водопостачання від гідроударів, що з'являються при перших включеннях насоса або при великому водоспоживанні.
Третя - утримання деякої резервної невеликої кількості води в гідроакумуляторі і в самій системі водопостачання. У разі відключення електроенергії, можна буде користуватись водою з системи водопостачання, так як обсяг води в гідроакумуляторі буде витіснятися стисненим повітрям з водяної (внутрішньої) порожнини мембрани гідроакумулятора.

Будова гідроакумулятора

Гідроакумулятор складається з вертикального або горизонтального корпусу, фланця та мембрани. Корпус виготовлений з нержавіючої сталі або високоякісної «чорної» листової сталі, покритого зовні та всередені порошковою фарбою - емаллю.

Гідроакумулятор закритого типу (мембранного типу) являє собою закриту ємність, в якій встановлена еластична мембрана. Мембрана ділить гідроакумулятор на дві порожнини, в одній з яких знаходиться повітря під тиском, а в іншій - рідина, що накопичується.

В повітряну порожнину заздалегідь закачано заводом повітря з певним тиском, тому необхідно перед експлуатацією гідроакумулятора довести тиск повітря в повітряній порожнині (протитиск в повітряної порожнини гідроакумулятора) до значення Р, = 1,5 бар (Бар). Тиск повітря в повітряній порожнині (Р = 1,5 бар) в процесі експлуатації необхідно контролювати не рідше одного разу на місяць.

Найбільш часто застосовуються мембрани, виготовлені з:

бутил-каучукова суміш (міжнародне позначення Butyl),
етиленпропіленовий каучук (міжнародне позначення EPDM) - синтетичний каучук.

Перевірка тиску в повітряній порожнині гідроакумулятора

Перед використанням гідроакумулятора проводяться підготовчі роботи. При цьому через повітряний клапан, в порожнину, відокремлену від робочої порожнини мембраною, за допомогою звичайного насоса закачується повітря. Тиск в даній порожнині повинно бути створено не менше півтора бар (Бар). Після цього гідроакумулятор можна використовувати в системі водопостачання.

При роботі насоса, через сталевий фланець в робочу порожнину судини закачується вода, створюючи тиск більше, ніж в порожнині, заповненій повітрям. Мембрана деформується, тим самим зменшуючи обсяг неробочий порожнини і відповідно збільшуючи обсяг робочої. При відборі води з системи водопостачання тиск в системі знижується і дозволяє мембрані здійснювати зворотню деформацію. Такий процес призводить до збільшення тиску в системі водопостачання, тобто тиск в системі регулюється без участі насоса.

Після зниження тиску нижче встановленої межі за допомогою реле тиску автоматично включається насос і процес повторюється.

Прохідна мембрана для гідроакумулятора

Деякі гідроакумулятори і мембрани є прохідними, тобто мають з іншого боку вихідний отвір.

Протилежний (менший) отвір призначений для виведення повітря з води або теплоносія, з'єднується з корпусом гідроакумулятора за допомогою нарізного сполучення для випуску повітря.

На корпусі прохідного гідроакумулятора золотник для контролю і підтримки потрібного тиску в повітряній порожнині зміщений відносно центральної осі симетрії корпусу гідроакумулятора.

Вхід для води (теплоносія) розташований з боку фланця гідроакумулятора

На деяких моделях прохідного гідроакумулятора золотник для контролю і підтримки потрібного тиску в повітряній порожнині знаходиться на центральній осі симетрії корпусу гідроакумулятора і встановлюється в одному корпусі з нарізним сполученням.

Вхід для води (теплоносія) розташований з боку фланця гідроакумулятора, конструктивно поєднаного зі зворотним клапаном.

Матеріал для виготовлення мембран гідроакумуляторів

Мембрани дпя гідроакумуляторів водопостачання (традиційного білого кольору) виготовляються з натурального каучуку, який не сприйнятливий до дії бактерій і задовольняє всім гігієнічним і санітарним нормам.
Температурний режим: від 0 до + 70°С.
Максимальний тиск: 7 6ар.

Мембрани гідроакумуляторів і баків систем опалення (традиційно чорного кольору) виготовлені зі спеціальної гуми EPDM, яка витримує високі температури і перепади тиску в системах опалення.
Температурний режим: від - 10 до + 99°С.
Максимальний тиск: 8 бар.

Характеристики мембран

Мембрана - один з основних елементів, що впливають на працездатність і надійність гідроакумуляторів. Її форма може бути діафрагмовою, кульової і балонної. При великих обсягах гідроакумуляторів у верхній частині мембрани балонного (прохідного) типу розташований отвір для відведення повітря під час першого запуску і періодичного обслуговування системи. Для вертикальних баків великих розмірів використовують мембрани грушоподібної форми.

Матеріал мембрани визначає надійність і довговічність системи. На жаль, універсального матеріалу для виготовлення мембран не існує.

Основні характеристики, на які слід звернути увагу при ви борі матеріалу і типу мембран:

робочий діапазон температур;
санітарно-гігієнічні вимоги;
динамічність роботи системи, в тому числі гідроакумулятора;
довговічність;
стійкість до дифузії води.

Існує два основних способи виробництва мембран:

перший заснований на компресійному формуванні мембран з листової сирої гуми з наступною вулканізацією;
другий-пов'язаний з екструзійним заповненням термопластичними еластомірами прес-форм з наступними фіксацією і охолодженням.

Єдиного стандарту на форму мембран немає. Навіть фланці мембрану різних заводів - різні. Великі виробники баків мають свої невеликі заводи з виробництва найбільш масових моделей мембран. А мембрани великих розмірів випускаються на спеціалізованих підприємствах. На ряд матеріалів, що застосовуються для харчової промисловості, існують міжнародні сертифікати.

Якщо розглядати сучасні методи виготовлення мембран, то всі вони засновані на застосуванні термопластичних еластомерів (TPE), що позначають ряд полімерних складів, які мають деякі властивості гуми (м'якість, пружна «пам'ять», гнучкість, але, на відміну від гуми, безумовно мають здатність бути переплавляти, як будь-який інший термопластичний матеріал. Екструзійний метод виготовлення займає менше часу і дозволяє автоматизувати процес виготовлення мембран.

Останнім часом найбільшого поширення набули мембрани з наступних матеріалів:
EPDM (Еthуlene Propylene Diene Monomer) етил-пропілен-дієн-мономер (потрійний полімер, який складається з трьох окремих мономерів); гумовий матеріал (основні складові - етилен і пропілен). Гнучка гумова основа створюється при додаванні в суміш малої кількості диена. EPDM буває посиленим і не посиленим, а також в вулканізованої і не вулканізованої стані.

Даний матеріал еластичний, добре витримує температуру до + 99 ° С, може застосовуватися для санітарної води. Головна його перевага-довговічність. Мембрани з нього витримують до 100 тисяч циклів динамічного навантаження. Колір чорний.

- синтетична бутилова гума, менш еластична, ніж гума з EPDM, але має меншу водонепроникність при високих температурах. Застосовується для роботи до +99°С. Витримує до 60 тисяч циклів динамічного навантаження. Колір чорний.

Гума з натурального каучуку - натуральна гума для питної і непитної води. Діапазон робочих температур: до + 40°С. Найбільш еластична гума, але має найменшу стійкістю до дифузії води і слабку динамічну стійкість. Витримує до 5 тисяч циклів реального робочого навантаження. Кольори - від сірого до жовтого.

SBR (Styrene-Butadiene Rubber) - стирав-бутадиеновая гума; вид синтетичної гуми, яка застосовується тільки для систем опалення. Один з найдешевших матеріалів. Допустимий діапазон експлуатації: до + 100°С. Менш еластична, ніж перераховані вище матеріали. Колір чорний.

NBR (Nitril-Butadiene Rubber) - матеріал, який використовується для виготовлення мембран, які працюють в середовищі більш активних середовищ (масло, паливо), температура експлуатації: від - 10 до + 100°С. Колір чорний.

Останнім часом знаходять застосування хлор-бутилові мембрани, що обумовлено конкретними технологічними процесами, для яких мембрани призначені. Це найбільш довговічні та екологічно чисті (але і одні з найдорожчих) матеріали, використовувані в харчовій промисловості.

У таблиці на наступній сторінці представлені вимоги стандарту і технічні характеристики найбільш часто використовуваних матеріалів при виготовленні мембран для розглянутого обладнання.

Вимога стандарту і технічні характеристики матеріалів

Якість мембран

Питання якості та правильних розмірів мембран надзвичайно важливе. У більшості випадків саме ці параметри визначають працездатність гідроакумулятора в цілому. Якщо в гидроаккумуляторе або розширювальному баку встановлена мембрана меншого розміру, то при роботі системи вона лопне.

Мембрани з натурального каучуку. В даний час постачання натурального каучуку здійснюється з Малайзії і країн Африки. На жаль, якість цього матеріалу в стані поставки дуже різна. Часто в матеріал потрапляють включення (пісок, тріски, кістки, камені і т.д.), прибрати які дуже складно. І, на жаль, ці включення потрапляють в матеріал мембран і при роботі є концентраторами руйнувань. Але біда не тільки в цьому. Борючись за зниження ціни вихідних компонентів, деякі виробники додають в сировині дешеві добавки. Наприклад, крейда (до 25% маси !!!). Мембрана виходить красивою, білої, дешевої, тільки води пропускає більше, ніж треба.

Мембрани з штучних каучуків. Багато з них - чорного кольору. Що роблять деякі виробники в тих країнах, де не існує контролю за якістю продукції, або тих, де не карають за фальсифікацію. Вони додають сажу в натуральний, здешевлений присадками каучуки отримують гуму чорного кольору, видаючи її за EPDM. Таким чином, ми отримуємо найдешевшу гуму за високою ціною.

Реально штучна гума - суміш, що складається з 12 ... 15 компонентів. Саме процентне співвідношення компонентів і є комерційною таємницею. Саме це визначає механічні властивості готової продукції, міцність, еластичність, стійкість до температури, середовищі. Від цього залежить і ціна. Замінили компоненти на дешевші, змінили пропорції - отримали іншу гуму.