Membrană cu ciocănirea. Lovitură de berbec în sistemele de alimentare cu apă și încălzire

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

Descriere

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

Caracteristici

• Conexiune - HP 1/2";
• Presiune maxima - 50 bar;
• Presiune nominală - 10 bar;
• Temperatura maxima de functionare - 100°C.

Proiecta

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

Reducerea presiunii în exces are loc printr-o cameră de aer și un arc de oțel conectat la un disc de plastic având o etanșare dublă, care absorb cea mai mare parte a presiunii în exces.

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

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

Instalare

Când instalați un compensator de lovitură de apă, trebuie să vă asigurați că locația acestuia nu creează zone în care poate apărea stagnarea apei, ceea ce duce la creșterea bacteriilor. De exemplu, ar trebui să evitați instalarea unei îmbinări de dilatare în partea de sus a montantului.

Dimensiuni

Lovitura de berbec este o creștere bruscă a presiunii într-o conductă, care este cauzată de o schimbare rapidă a vitezei curgerii apei.

Consecințele pot fi crăpături în conducte, defecțiunea pompei, schimbătorului de căldură, apometrului, manometrului și a altor echipamente care funcționează sub presiune și, bineînțeles, oprirea alimentării cu apă și căldură a casei, inundarea vecinilor din apartament. etaje inferioare. Cel mai neplăcut lucru este o ruptură a conductei. Expunerea constantă la șocuri poate duce la depresurizarea chiar și a unui nou sistem de alimentare cu apă.

Cauzele ciocanului de berbec

• Închiderea/deschiderea bruscă a supapelor de închidere
• Prezența aerului în conducte (este necesară evacuarea aerului din sistem)
• Întreruperi în funcționare sau defecțiune a pompei
• Erori în timpul instalării sistemului

Într-un sistem modern, în loc de supape filetate, care asigură o oprire lină a fluxului de apă, acestea sunt mai des folosite. supape cu bilă, care a oprit brusc sistemul. Sunt convenabile și fiabile de utilizat, dar numărul de ciocane de apă crește odată cu utilizarea lor în sistem.

Dacă sistemul de alimentare cu apă nu este instalat corect, ciocănirea de berbec poate apărea și cu utilizarea supapelor. Motivul principal este tranziții ascuțite în diametrul țevii. Atunci când un lichid se mișcă sub presiune printr-o țeavă cu diametru mare și ajunge într-un loc în care țeava se „îngustează”, acest lucru poate cauza, de asemenea, probleme, deoarece orice obstacol în calea lichidului care se mișcă cu viteză își modifică volumul și, în consecință, presiunea. Acest lucru este valabil și pentru virajele strânse și coturile conductei. Conductele cu diametrul conductei de până la 100 mm și distribuția pe distanțe lungi sunt cel mai puțin protejate de un astfel de impact.

Lovitura de berbec apare și din cauza formării de goluri de aer, în special la cotul unei țevi.

Figura de mai jos arată clar ce se întâmplă cu țeavă atunci când robinetul este închis brusc - ciocănirea:

Modalități de prevenire a ciocanului de berbec

Există diferite moduri de a proteja sistemul de alimentare cu apă al unei case sau apartament:

• În primul rând, este necesar să se inspecteze întregul sistem pentru scurgeri și adecvarea generală pentru utilizare și gradul de uzură al țevilor. Este mai bine să înlocuiți țevile vechi cu altele noi. Fiabilitatea sistemului depinde de calitatea materialelor și de instalarea corectă.
• Instalarea supapelor de închidere tip supapă.
• Închideți ușor robinetul, astfel încât presiunea din sistemul de alimentare cu apă să se egaleze fără probleme. . Folosind țevi cu diametru mai mare
• Alegeți un diametru al țevii mai mare de 100 mm. Cu cât diametrul țevilor este mai mare, cu atât debitul de apă este mai mic și, în consecință, ciocanul de ariete.
• Evitați schimbările bruște de temperatură în conducta de apă. Atunci când proiectați o casă, este necesar să țineți cont de faptul că conductele merg în acele locuri și încăperi în care diferența de temperatură va fi minimă.
• Izolați țevile.

1. Efectuați întreținerea preventivă în mod regulat:
2. Verificați funcționarea grupului de siguranță: manometru, aerisire, supapă de siguranță.

• Verificați regulat starea filtrelor care prind nisip și rugină.

Utilizați echipament de compensare. Compensatoare și amortizoare de lovituri de ariete

- dispozitive speciale care sunt capabile să absoarbă o parte din lichidul din sistemul general atunci când presiunea crește, reducând-o astfel. Dacă locuința ta este alimentată cu apă dintr-o sursă autonomă folosind echipamente de pompare, atunci folosește acumulator hidraulic . Face parte din stațiile de pompare și este un rezervor cu o membrană de cauciuc, în care excesul de apă va fi descărcat în timpul unui ciocan de ari până când presiunea din sistem se normalizează. Un presostat este un element care nu te va salva de lovitura de berbec, dar va opri pompa atunci cand inchideti robinetul si presiunea depaseste o anumita valoare. Trebuie avut în vedere că pompa nu se va opri instantaneu. Utilizați o pompă cu convertizor de frecvență care reglează automat funcționarea acesteia și asigură pornire soft

si opriti. Este exclusă o creștere bruscă a presiunii în sistem, care duce la ciocănirea.

Ca amortizor poate fi folosită o țeavă din plastic elastic sau cauciuc armat rezistent la căldură, care va absorbi energia șocului hidraulic.

Conductele lungi, de exemplu, podelele încălzite, sunt cele mai vulnerabile la loviturile de berbec. Pentru a securiza un astfel de sistem, acesta este echipat cu o supapă termostatică. Termostat cu super protectie

. Uneori se folosește un termostat cu protecție specială împotriva loviturilor de berbec. Astfel de dispozitive au un mecanism cu arc instalat între supapă și capul termic. Dacă există o presiune în exces, arcul este activat și nu permite închiderea completă a supapei de îndată ce puterea loviturii de aride scade, supapa se închide fără probleme. Instalați un astfel de termostat strict în direcția săgeții de pe corp.

Schema compensatorului hidraulic de șoc

Aici este necesar să se acorde atenție faptului că apa nu ar trebui să stagneze la intrarea în compensator, altfel bacteriile pot începe să se înmulțească în sistem. Prin urmare, instrucțiunile nu permit instalarea acestuia în partea superioară a suportului.

Potrivit statisticilor, mai mult de jumătate din accidentele de conducte nu se datorează coroziunii sau oboselii materialelor. Acestea sunt cauzate de lovirea de berbec în sistemul de alimentare cu apă. Dar ele pot fi complet evitate dacă instalați imediat sistemul conform tuturor regulilor și îl echipați cu dispozitive speciale care atenuează unda de șoc.

Măsurile de protecție enumerate mai sus vor fi mai eficiente dacă sunt aplicate în mod cuprinzător și puteți neutraliza întotdeauna consecințele neplăcute ale loviturilor de apă și prelungiți durata de viață a țevilor și a aparatelor de uz casnic.

Locuitorii clădirilor noi, după ce acceptă apartamente, sunt surprinși să descopere „gogoși” - bucle pe coloane de apă caldă din plastic sub tavan. Unii pur și simplu se ascund în spatele unei cutii de gips-carton, alții cer o explicație. De ce este țeava rotunjită? Astfel, dezvoltatorul încearcă să asigure locuitorii împotriva rupturii conductelor. Nu puteți îndepărta covrigii, dar le puteți înlocui cu o opțiune mai estetică.

Ce este ciocanul de berbec și de ce se teme de el?

Lovitura de berbec este o creștere bruscă și foarte puternică a presiunii în conducte. Capabil să rupă conexiunile și țevile în sine, să rupă supape și să provoace inundații. Micile ciocane de apă acționează treptat, din nou și din nou strângând garniturile, deformând încet, dar sigur și distrugând conductele de alimentare cu apă și încălzire cu microtraume.

În exterior, ciocănirea slabă este recunoscută ca vibrație prin țeavă, zumzet, pocnire, clic 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 într-o secțiune a conductei apa s-a oprit deja și din spate este presată de mase care continuă să curgă:

• când cursul de apă este blocat brusc;
• când pompa pornește brusc.

Într-un sistem de încălzire, lovitura de berbec este cauzată de buzunarele de aer.

Factori de risc

Ce determină forța ciocanului de berbec:

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

Formula
Frecvența undelor de șoc = 2 lungimi de conducte / 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. Rezultă că în plastic impactul va fi mai puternic, dar căptușelile din fontă amortizează efectiv ciocănirea.

Ce se întâmplă cu conducta?

Nimic bun: se extinde în lățime și se scurtează în lungime. Sub presiune, conducta se poate sparge. Robinetele și coatele de conectare suferă cel mai des: cusăturile se desfac, garniturile se mișcă sau se rup și încep scurgerile.

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

Cel mai rău lucru este ciocanul de berbec în unitatea liftului, la stația de pompare și alte comunicații generale ale clădirii. Țevile din apartamente sunt supuse vibrațiilor într-o măsură mult mai mică, dar merită să înțelegem că secțiunea transversală a ascensoarelor moderne este mai îngustă (presiunea este în mod corespunzător mai mare) decât cea a celor din oțel sovietic, iar materialul este mai mobil și mai puțin. durabil. În primul rând, ridicările fierbinți reprezintă un pericol - materialele se extind mai mult atunci când sunt încălzite.

Măsuri de protecție

Pentru a evita rupturile, se instalează dispozitive speciale pe toate coloanele din subsoluri, iar în apartamente pe cele fierbinți, care împiedică vibrațiile să distrugă țevile.

Dispozitive de blocare, avantajele și dezavantajele lor

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

Conexiunile de absorbție a șocurilor sunt ieftine și, în același timp, pot rezista la loviturile 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 simultan, mai simplă - monostrat, mai avansat - închisă într-o carcasă care oferă o absorbție suplimentară a șocurilor.

Amortizoarele cu burduf într-o carcasă sunt, de asemenea, nepretențioase, fiind în același timp mai plăcute din punct de vedere estetic decât versiunea anterioară.

Important
Amortizoarele-căptușeli (în special îndoirile buclei) și burduful sunt proiectate pentru a compensa alungirea ridicătorului, aceasta este funcția lor principală, iar amortizarea loviturii de ari este mai degrabă secundară. Pentru țevile din plastic, mai ales din materiale care nu sunt de foarte bună calitate, acestea sunt la fel de importante ca rosturile de dilatație.

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

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

(cele mai frecvente sunt Valtec) - dispozitive care seamănă cu o minge sau un rezervor și sunt o cavitate cu o membrană elastică, care este presată cu o creștere bruscă a presiunii apei și apoi se extinde treptat, readucerea apei la curent, dar fără forță de impact.

Compensatoarele cu diafragmă țin până la 30 de bari, iar acesta este un indicator destul de bun. Punctul lor slab este o membrană elastică, care în timp se deformează, se rupe sau se întărește din cauza sărurilor și aditivilor din apă.

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 un disc de plastic în cavitate și prin aceasta comprimă arcul, apoi mecanismul revine la pozitia de pornire, returnând apa în circuit.

Compensatoarele cu piston pot rezista la supratensiuni de până la 50 de bari și au modalități de protecție împotriva loviturilor de ariete reale, nu slabe. În plus, sunt mai rezistente la uzură decât cele cu membrană, cu toate acestea, nu sunt imuni la scurgeri la punctele de etanșare sau de conectare cu conducta, așa că trebuie verificate și înlocuite periodic.

Supape de control- sisteme care sunt de obicei incluse în protecția cuprinzătoare 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 fluxul de lichid de răcire pentru a evita loviturile de aripă și rupturile bateriilor.

Opinia experților
Lăcătușii din școala veche consideră că instalarea stingătoarelor de interior este o risipă de efort și bani. Potrivit acestora, un ciocan de apă puternic amenință canalele de tratare a apei din subsol și asta-i tot. Alți meșteri observă că în vremurile trecute toate robinetele erau închise lent, folosind o supapă, dar acum sunt în mare parte robinete cu pârghie (bil), iar aparatele de uz casnic (mașini de spălat, mașini de spălat vase) și rezervoarele de toaletă opresc, de asemenea, fluxul de apă destul de brusc. Prin urmare, în mod ideal, amortizorul ar trebui să fie amplasat 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, amortizoarele de lovituri de apă au inclus întotdeauna „bobine” - o îndoire sub formă de val a unui canal de apă fierbinte, dus în baie de la toaletă. Gospodinele îl foloseau ca suport încălzit pentru prosoape. În esență, țeava a încetinit curgerea apei și a eliminat vibrațiile, reducând riscul loviturii de ariete. Cu toate acestea, scurgerile au apărut destul de des la joncțiunea apartamentelor, 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, când plasticul a fost plasat deasupra și metalul a fost lăsat dedesubt, sau invers, se face simțită. Din această cauză, „bobinele” nu funcționează.

Cum se instalează

Reguli generale:

• amortizorul este instalat pe o anumită lungime de țeavă (de exemplu, sub tavanul fiecărui etaj impar);
• cea mai bună opțiune este atunci când compensatorul este situat în fața supapei, robinetului, supapei aparatelor de uz casnic, robinetelor și a altor consumatori;
• este, de asemenea, permisă plasarea compensatorului după orificiile colectorului (adică după supapele de reținere) în apartament (vezi fotografia de mai jos 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 o tranziție de colț, 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 lângă controler și conectată la acesta.

Bine, ne-am dat seama de țevi și de conducte. Ce să faci dacă există unul electric în casă? boiler cu acumulare sau un încălzitor de apă pe gaz? Primele sunt de obicei echipate cu propriile supape de siguranță. 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.

Informații generale despre ciocănirea

Lovitura de berbec este o schimbare bruscă a presiunii unui lichid care curge într-o conductă de presiune care are loc atunci când schimbare bruscă viteza de curgere. Într-un sens mai cuprinzător, ciocanul de berbec este o alternanță rapidă de „sărituri” și „cufundări” de presiune, însoțită de deformarea lichidului și a pereților țevii, precum și de un efect acustic similar cu lovirea unei țevi de oțel cu un ciocan. Cu șocuri hidraulice slabe, sunetul apare sub formă de clicuri „metalice”, dar chiar și cu astfel de șocuri aparent nesemnificative, presiunea în conductă poate crește destul de semnificativ.

Etapele loviturii de berbec pot fi ilustrate cu următorul exemplu ( Fig.1): lăsați să fie instalat un robinet sau baterie monocomandă la capătul conductei apartamentului conectat la nivelul casei (tocmai aceste baterii vă permit să opriți fluxul relativ rapid).

Fig.1. Etapele ciocanului de ariete

Când robinetul este oprit, 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 robinetul este închis și curgerea este încetinită brusc, energia cinetică a fluxului este transformată în lucru de deformare a pereților conductei și a lichidului. Pereții conductei sunt întinși și lichidul este comprimat, ceea ce duce la creșterea presiunii cu Δp(presiune de șoc). Zona în care presiunea a crescut se numește zona de compresie de către unda de șoc, iar secțiunea sa extremă se numește frontul undei de șoc. Frontul undei de șoc se propagă spre ascensoare 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 partea frontală a undei de șoc ajunge la ascensoare, presiunea lichidului în exces este în mare parte netezită datorită extinderii secțiunii transversale și includerii. din volumul total de lichid din 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 stoarcendu-l în coloană. Zona de îndepărtare a deformării de pe pereții conductei se extinde spre robinet 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 („punct zero”).
6. Acum lichidul din conductă la o viteză de " ν „Are tendința să se „desprindă” de la robinet. Apare 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). Partea din față a zonei de vid se mișcă către ridicător cu o viteză de " Cu" La un debit inițial semnificativ, vidul în conductă poate duce la o scădere a presiunii sub presiunea atmosferică, precum și la o încălcare a continuității fluxului (cavitație). În acest caz, în conducta de lângă robinet apare o bulă de cavitație, a cărei prăbușire duce la faptul că presiunea lichidului 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 colonnei, viteza de curgere în conducta de apartament este zero, iar presiunea lichidului este mai mică decât cea inițială și mai mică decât presiunea din conducta. Pereții conductei sunt comprimați.
8. Diferența de presiune dintre lichidul din canalul de ridicare și conducta apartamentului face ca lichidul să curgă în conducta apartamentului și egalizează presiunile la valoarea inițială. În acest sens, pereții țevii încep și ei să capete forma inițială. Așa se formează o undă de șoc reflectată, iar ciclurile se repetă din nou până la dispariția completă. În acest caz, perioada de timp în care au loc toate etapele și ciclurile ciocanului de berbec nu depășește, de regulă, 0,001–0,06 s. Numărul de cicluri poate varia și depinde de caracteristicile sistemului.

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

Orez. 2. Grafice ale modificărilor de presiune în timpul loviturii de berbec.

Program pentru orez. 2a arată dezvoltarea șocului hidraulic atunci când presiunea fluidului în zona de descărcare a undei de șoc nu scade sub presiunea atmosferică (linia 0).

Program pentru orez. 2b afișează o undă de șoc, a cărei zonă de descărcare este situată mai jos presiunea atmosferică, dar continuitatea hidraulică a mediului nu este încălcată. În acest caz, presiunea lichidului în zona de vid este sub nivelul atmosferic, dar efectul de cavitație nu este observat.

Program pentru Fig.2c reprezintă cazul în care continuitatea hidraulică a fluxului este întreruptă, adică se formează o zonă de cavitație, a cărei prăbușire ulterioară duce la creșterea presiunii în unda de șoc reflectată.

Tipuri de șocuri hidraulice și prevederi de bază de proiectare

În funcție de viteza cu care se închide robinetul de închidere de pe conductă, ciocanul de berbec poate fi „direct” sau indirect. „Direct” este un impact în care fluxul este blocat într-un timp mai scurt decât perioada de impact, adică este îndeplinită condiția:

T3 ≤ 2L/s,

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

În caz contrar, ciocanul de berbec se numește indirect. Cu un impact indirect, creșterea presiunii este mult mai mică ca magnitudine, deoarece o parte din energia de curgere este amortizată de scurgerile parțiale prin elementul de închidere.

In functie de gradul de blocare a fluxului, ciocanul de berezii poate fi complet sau incomplet. O lovitură completă este atunci când organul de închidere blochează complet fluxul. Dacă acest lucru nu se întâmplă, adică o parte a fluxului continuă să curgă prin supapa de închidere, atunci ciocanul de ariete va fi incomplet. În acest caz, viteza calculată pentru determinarea mărimii șocului hidraulic va fi diferența de debite înainte și după blocare. 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 c, Pa,

Unde ρ – densitatea lichidului transportat, kg/m3; ν – viteza lichidului transportat înainte de momentul frânării bruște, m/s; Cu– 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 masă 1); D– diametrul conductei, m; δ – grosimea peretelui conductei, m; E– modulul volumetric de elasticitate al lichidului (poate fi luat în funcție de masă 2), Pa; EST– modulul de elasticitate al materialului peretelui conductei, Pa (poate fi luat în funcție de masă 3).

Tabelul 1. Caracteristicile lichidului

Tabelul 2. Caracteristicile materialelor pereților țevilor

Dacă ținem cont de faptul că viteza 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 cantitatea de creștere a presiunii cu o posibilă ciocanul de ariete plin direct. Astfel de date rezumative pentru unele conducte sunt prezentate în masă 3.

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

Materialul și dimensiunile conductei	Viteza undei de șoc, m/s	Δр, bar
Polimer metalic
Polietilenă
Polipropilenă
Oțel (țevi normale VGP)

Cu ciocănirea indirectă, creșterea presiunii se calculează folosind formula:

ÎN masă 4 Este dat timpul mediu de răspuns al accesoriilor principale ale apartamentului. Pentru fiecare tip de acest fiting, se calculează lungimea conductei, dincolo de care ciocanul de berbec încetează să mai fie direct.

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

Consecințele posibile ciocan de apă

În rețelele rezidențiale, apariția ciocanului de berbec, desigur, nu implică consecințe distructive atât de mari ca pe conductele principale de diametru mare. Cu toate acestea, chiar și aici pot provoca o mulțime de probleme și pierderi dacă nu țineți cont de posibilitatea apariției lor.

Socurile hidraulice repetate periodic în conductele rezidențiale pot cauza următoarele probleme:

– reducerea duratei de viață a conductei. Durata de viață standard a conductelor interne este determinată de setul de caracteristici (temperatură, presiune, timp) în care este operată conducta. Chiar și astfel de creșteri și scăderi de presiune alternante pe termen scurt, dar adesea repetate, care apar în timpul unui șoc hidraulic denaturează în mod semnificativ imaginea condițiilor de funcționare a conductei, reducând perioada de funcționare fără probleme. Acest lucru se aplică într-o măsură mai mare la conductele polimerice și multistrat;

– strângerea garniturilor și a garniturilor din fitinguri și conectori de conducte. Elemente precum reductoarele de presiune cu piston, supape cu bilă, supape și malaxoare cu inele de priză din cauciuc, inele de etanșare pentru sertizare și conectori de presare, precum și inele semifitting ("americane"). În apometrele de apartament, strângerea inelului de etanșare dintre camera de măsurare și mecanismul de numărare poate duce la intrarea apei în mecanismul de numărare (Fig. 3);

Orez. 3. Apa care intră în mecanismul de numărare a contorului de apă ca urmare a strângerii garniturii

– chiar și un singur ciocan de berbec poate dezactiva complet instrumentele de control și măsură instalate în apartament. De exemplu, îndoirea acului manometrului datorită interacțiunii cu bolțul de limitare este un semn clar al unui ciocan de ariete care a avut loc (Fig. 4);

Orez. 4. Deteriorări tipice ale manometrului din cauza șocului hidraulic

– fiecare ciocan de ariete din conducta apartamentului de la materiale polimerice, realizat pe conectori de sertizare, presare sau push-in, duce inevitabil la „alunecarea” microscopică a conectorului din conductă. În cele din urmă, poate veni un moment în care următorul ciocan de berbec devine critic - țeava „se târăște” complet din conector (Fig. 5);

Orez. 5. Eșecul conexiunii de sertizare MPT ca urmare a loviturii de ariete

– fenomenele de cavitație, care pot însoți ciocanul de berbec, sunt adesea cauza apariției cavităților 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. Și corpul unor astfel de fitinguri va eșua foarte repede (Fig. 6);

Orez. 6. Distrugerea prin cavitație a suprafeței interne a debitului din fața electrovalvei

– un pericol deosebit pentru conductele rezidențiale din conducte multistrat este zona de descărcare a undei de șoc în timpul unui șoc hidraulic. Dacă stratul adeziv este de proastă calitate sau există zone nelipite, vidul format în țeavă rupe stratul interior al țevii, determinând-o să se „prabușească” (Fig. 7, 8).

Orez. 7. Multistrat teava din polipropilena, deteriorat de ciocan de berbec

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

Când s-a prăbușit parțial, conducta va continua să-și îndeplinească funcția, dar cu rezistență hidraulică mult mai mare. Cu toate acestea, poate apărea și prăbușirea 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 presiune internă sub presiunea atmosferică. Cu toate acestea, un număr de producători, conștienți de această problemă, includ specificatii tehnice un punct obligatoriu despre verificarea conductei sub vid. În special, fiecare rolă de țevi multistrat VALTEC este conectată la o pompă de vid care aduce presiune absolutăîn conductă până la 0,2 atm (–0,8 bar în exces). Apoi, folosind un compresor, o minge de spumă de polistiren cu un diametru puțin mai mic decât diametrul interior proiectat al țevii este condusă prin țeavă. Rolurile prin care mingea nu a putut trece sunt respinse și distruse fără milă;

– un alt pericol constă în prezența conductelor interne de alimentare cu apă caldă din cauza loviturii de berbec. După cum se știe, punctul de fierbere al apei este strâns dependent de presiune ( masă 5).

Tabelul 5. Dependența temperaturii de fierbere a apei de presiune

Dacă, de exemplu, conducta apartamentului primește apa calda cu o temperatură de 70 °C, iar în zona de rarefiere a ciocanului de berbec presiunea scade la o valoare absolută de 0,3 atm, apoi în această zonă apa se va transforma în abur. 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 în care supapa de închidere oprește fluxul. Această metodă este utilizată pe conductele principale. Închiderea lină a supapei nu provoacă perturbări distructive în flux 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 un singur braț”, supapele solenoide pentru aparatele de uz casnic și alte fitinguri capabile să oprească fluxul într-o perioadă scurtă de timp au devenit ferm stabilite în viața noastră de zi cu zi. În acest sens, apartament sisteme de inginerie Deja în faza de proiect, acestea trebuie proiectate ținând cont de riscul de lovitură de berbec. Măsurile constructive, cum ar fi utilizarea de inserții elastice, bucle de expansiune și expandare, nu sunt utilizate pe scară largă. Cele mai populare în prezent sunt fitingurile special concepute în acest scop - amortizoare pneumatice (piston, Fig. 9a și membrană, Fig. 9b) sau cu arc (Fig. 9c).

Orez. 9. Tipuri de amortizoare de lovituri de ari

În amortizoarele pneumatice, energia cinetică a fluxului de lichid este stinsă prin energia compresiei aerului, a cărui presiune variază adiabatic cu un indice 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 (finală) în camera de aer. În formula de mai sus, partea stângă este o expresie a energiei cinetice a fluxului de fluid, iar partea dreaptă este energia compresiei 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 k 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, tăind o parte a conductei în momentul blocării bruște a fluxului, reduc lungimea estimată a conductei, transformând o lovitură directă într-o lovitură indirectă de mai puțină energie. Cu toate acestea, prin închiderea bruscă sub influența etapei de compresie a undei de șoc, supapa în sine se transformă în cauza unui ciocan de apă în conducta situată înaintea acesteia. În timpul etapei de vid, 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 adună, crescând creșterea presiunii. Reductoarele de presiune cu piston 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 reacționeze 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 ciocanului de berbec, dar sunt proiectate pentru efecte de forță complet diferite, astfel încât munca de amortizare a ciocanului de apă frecvent le va scoate rapid din funcțiune. În plus, o oprire bruscă a cutiei de viteze în timpul unei unde de șoc duce, ca în cazul unei supape de reținere, la apariția unei unde de șoc în zona din amonte de cutie de viteze care nu este protejată de o membrană.

Printre altele, amortizoarele de lovitură de berbec de apartamente, pe lângă îndeplinirea sarcinii lor principale, îndeplinesc mai multe funcții care sunt importante pentru operare sigură conducte de apartament. Aceste funcții vor fi discutate folosind exemplul unui amortizor de lovitură de arie cu membrană VALTEC. VT.CAR19(Fig. 10).

Amortizor de lovire VT.CAR19

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

Amortizor de lovitură de apă rezidențială VALTEC VT.CAR19 constă structural (Fig. 11) dintr-un corp sferic din oțel inoxidabil AISI 304L ( 1 ), cu o membrană EPDM laminată ( 2 ). Datorită convexităților mici de pe suprafața membranei, se asigură conexiunea liberă a acesteia cu corpul și zona maximă de contact a membranei cu mediul transportat. Camera de aer a clapetei se află la o presiune din fabrică de 3,5 bar, ceea ce asigură protecție pentru conductele rezidențiale a căror presiune nu depășește 3 bar. Amortizorul poate proteja, de asemenea, conductele cu o presiune de lucru de până la 10 bar, dar în acest caz este necesar să se folosească o pompă conectată la niplu ( 3 ) crește presiunea în camera de aer la 10,5 bar. În cazurile în care presiunea de lucru în rețeaua rezidențială este sub 3 bar, se recomandă prin niplu ( 3 ) eliberează o parte din aer din cameră la valoarea Prab + 0,5 bar.

Fig. 11. Proiectarea amortizorului VALTEC VT.CAR19

Specificații iar dimensiunile generale ale amortizorului sunt date în masă 6.

Tabel 6. Caracteristici tehnice ale VALTEC VT.CAR19

	Nume caracteristic		Sens
	Volumul de lucru
	Valoarea din fabrică a presiunii din camera de aer
	Presiune maximă la ciocan de berbec
	Presiunea maximă de funcționare în conducta rezidențială protejată
	Interval de temperatură a mediului de lucru
	Dimensiuni (vezi schița):
	H – înălțime
	O – diametru
	G – filet de legătură
	Material:
		Otel inoxidabil AISI 304L
	Membrană

Amortizorul este capabil să protejeze conductele de loviturile de aripă, presiunea la care crește la 20 bari, prin urmare, înainte de a instala amortizorul, este necesar să se verifice magnitudinea loviturii de ariete care poate apărea într-o anumită conductă rezidențială. Calculul presiunii posibile în timpul loviturii de berbec P gu poate fi calculat folosind formula:

, bar

Raportul Ewater/Eat pentru conductele din diferite materiale este luat în funcție de masă 2.

Protejând în mod fiabil conductele de apartamente împotriva loviturilor de apă, amortizorul VT.CAR19, datorită caracteristicilor sale de design, este capabil să absoarbă surplusul de apă generat la încălzirea apei reci care intră în timpul unei pauze de utilizare a apei. De exemplu, dacă apă cu o temperatură de +5°C a fost furnizată într-un apartament echipat la intrare cu un reductor sau supapă de reținere și peste noapte s-a încălzit până la 25°C (temperatura obișnuită a aerului în baie), atunci presiunea în secțiunea tăiată a conductei va crește cu:

ΔP = β t Δt/β v = 0,00015 · (25 – 5) / 4,9 · 10 –9 = 61,2 bar.

În formula dată β t este coeficientul de dilatare termică a apei și β v este coeficientul de compresie volumetrică a apei (reciproca modulului elastic). 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 cea de-a doua funcție a amortizorului de lovitură de ariete cu membrană. Absorbind o parte din apa din conducta de incalzire, o va elibera de sarcina excesiva si va ajuta la evitarea unei situatii de urgenta. ÎN masă 7 Sunt date lungimile maxime ale conductelor protejate de amortizorul VT.CAR19 de dilatarea termică a lichidului.

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

În ceea ce privește conductele rezidențiale de alimentare cu apă caldă, și aici amortizor VT.CAR19 execută sarcină importantă pentru a preveni fierberea apei în zona de descărcare a undelor de șoc. Prin absorbția energiei șocului hidraulic, amortizorul elimină acest pericol.

Cea mai mare eficiență a amortizorului de lovituri de ariete se obține atunci când este instalat direct în fața fitingurilor protejate. În acest caz, posibilitatea producerii unui ciocan de berbec este complet eliminată (Fig. 12).

Orez. 12. Instalarea amortizoarelor direct in fata dispozitivelor protejate

În sistemele de apartamente în care conductele nu au o lungime semnificativă, este permisă instalarea unui amortizor pe grup de dispozitive. În acest caz, trebuie verificat ca lungimea totală a tronsoanelor de conductă protejate de un amortizor să nu depășească valorile prevăzute la masă 8.

Tabel 8. Lungimea secțiunilor conductei protejate de un amortizor

Dacă valorile indicate în tabel sunt depășite, este necesar să instalați nu unul, ci mai multe amortizoare. În cazul în care presiunea de proiectare în timpul loviturii de berbec depășește presiunea maximă admisă pentru un anumit amortizor (20 bar 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 distribuție și închidere a apei trebuie 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 dispozitive în care o reglementare fără probleme este imposibilă. Ținând cont de acest lucru, organizațiile de top de proiectare și construcții din țara noastră asigură deja instalarea de amortizoare rezidențiale de lovituri de apă în proiectele lor. De exemplu, DSK-1 din orașul Moscova restructurează producția pentru a implementa unități rezidențiale de alimentare cu apă conform diagramei prezentate în Fig. 13.

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