Minęło półtora roku od napisania I części. Tworząc Jedynkę Plus z wodomierza JS 1,5 zaczęliśmy poprawnie mierzyć przepływ wody od 20 l/h. Następnym celem było otrzymanie obszaru pracy wodomierza zaczynającego się od 15 l/h.
W tym celu przejąłem od kooperanta wykonywanie osi wykonanych ze stali szlachetnej. Wykonałem wg własnej konstrukcji obrabiarkę do osi głównej liczydła. Perfekcyjne wykonanie osi (dopiero pod mikroskopem można to ocenić) i drobne korekty w części wodnej korpusu pozwoliły na poprawny pomiar już od 15 l/h.
Od dnia 19.05.2003 r. jesteśmy jedynym polskim producentem wodomierzy posiadających klasę C-H dla wodomierzy JS 1,5 i JS 2,5. Uzyskanie tego celu w zakresie metrologii wodomierza domowego wyczerpało nasze pomysły na dzisiaj.
Do zabezpieczeń przed ingerencją odbiorcy wody na wskazania wodomierza dodaliśmy jeszcze jedno: wskaźnik zadziałania na wodomierz zewnętrznym polem magnetycznym – patent P-360609. Zastosowanie wielu zabezpieczeń przed ingerencją odbiorcy wody może wywołać wrażenie, że traktujemy odbiorców wody jak złoczyńców. W zdecydowanej większości są to uczciwi ludzie, lecz posiadam różnego rodzaju magnesy zdjęte z wodomierzy. Nie znalazły się tam przypadkiem. Umieszczenie magnesu w pobliżu wodomierza powoduje zwiększenie ujemnego błędu wskazań lub jego zatrzymanie. Ponieważ wodomierz jest narzędziem pomiarowym, którego wskazania są podstawą do rozliczeń finansowych, jego właściwa praca powinna być poza wszelkimi podejrzeniami, a uczciwym ludziom żadne zabezpieczenia nie przeszkadzają.
Moja przygoda z wodomierzem poszerzyła się o otoczenie wodomierza. Jesienią 2002 r. pracownicy GUM w Warszawie zapoznali się w mojej firmie z problemem zrywania sprzęgła magnetycznego. Jednocześnie poinformowali mnie o wchodzącym w życie od 15.12.2003r. rozporządzeniu dotyczącym między innymi izolatorów przepływów zwrotnych.
Wspominam o tym, gdyż przez to chcę wyrazić swoją wdzięczność pracownikom z Zakładu Termodynamiki GUM za zapoczątkowanie mojej nowej przygody.
Na pierwszy ogień poszło zabezpieczenie EA. Jedną z moich zasad jako konstruktora, jest takie projektowanie, aby zmiany mogły być odwracalne i nie powodujące konieczności przeróbki instalacji. Wg przepisów izolator przepływów zwrotnych EA stanowi zawór zwrotny i otwór rewizyjny, dzięki któremu można sprawdzić szczelność zaworu zwrotnego.
Ponieważ zawór zwrotny miałem wcześniej zaprojektowany w łączniku wylotowym, pozostało jeszcze tylko znaleźć miejsce na otwór inspekcyjny. Jedynym miejscem jakie mi pozostało, była gałązka wylotowa wodomierza.
Przeprowadziłem badania wpływu umieszczenia w końcówce wylotowej wodomierza trzpienia o średnicy od 3mm do 8 mm. Okazało się, że poza przyrostem oporu przepływu, nie ma to żadnego wpływu na metrologię wodomierza. Moje Zabezpieczenie EA ma następujące cechy: nie wymaga przeróbki instalacji i jest bardzo tanie (netto 4,00 zł za zawór zwrotny), 6,00 zł za zawór zwrotny ” + 4,00 zł za wykonanie otworu inspekcyjnego).
Jeszcze nie docenia się znaczenia stosowania zabezpieczeń antyskażeniowych. Dopiero klęska ekologiczna w postaci zatrucia lub skażenia instalacji, sieci lub ujęcia uprzytomnia znaczenie tego zabezpieczenia (przypadek Kurnika, Warki i inne).
Ambitniejszym jednak zadaniem było zaprojektowanie izolatora przepływów zwrotnych typu BA.
Na polskim rynku są izolatory BA dwóch firm Danfoss /Socla/ i Honeywell /Braukmann/. Aby być konkurencyjnym w stosunku do tych firm, których pozycja na rynku polskim jest ugruntowana, musiałem stworzyć wyrób znacznie lepszy. Hierarchię celów przyjąłem następującą.
Na pierwszym miejscu jest: pewność działania i trwałość, na drugim: mniejsze straty ciśnienia, na trzecim: większy zakres pracy, na czwartym: mniejsze wymagania odnośnie czystości wody i skoków ciśnienia i na ostatnim miejscu: cena.
Wydawało się, że wykonanie tych zadań będzie wyglądać jak spotkanie Goliata z Dawidem, lecz wielokrotnie polscy inżynierowie pokazali, że Dawid może być zwycięzcą.
Po półrocznej pracy nad konstrukcją i badaniem kolejnych prototypów, uważam, że zadanie to wykonałem, a w przypadku strat ciśnienia niespodziewanie skończyło się ono znacznym zdystansowaniem konkurencji.
I zadanie – pewność działania
Zawór zwrotny i spustowy wykonałem w oparciu o stożki (u konkurencji są płaskie). Wprawdzie wykonanie zaworu na stożkach jest trudniejsze – należy zachować precyzyjną współosiowość gniazda i grzybka, ale daje on zacisk elementu uszczelniającego, czego nie ma przy grzybkach płaskich. Pewność działania zależy również od wielkości siły na trzonku zaworu upustowego.
W moim przypadku, jest zdecydowanie wyższa niż u konkurencji, ponieważ mam znacznie większą powierzchnię czynną membrany i nie występuje siła osiowa oporu uszczelnienia (w moim rozwiązaniu nie ma tego uszczelnienia).
Do wykonania izolatora BA zastosowałem najlepsze materiały dostępne w Polsce i Europie. Dodatkowo membrana w moim przypadku jest ponad 3 razy mniej obciążona niż u konkurencji, gdy tyle razy jest mniejsza różnica P1 – Pi . W celu potwierdzenia trwałości, przeprowadziłem na stanowisku Test 50 cykl badań trwałościowych taki, jak dla wodomierzy.
Przy mojej trwałości i pewności działania uważam, że przegląd należy wykonać co 3 lata – konkurencja proponuje co 6 miesięcy.
W przypadku zastosowania systemu powiadamiania wg mojego patentu P – 360006 okres ten wynosi 5 lat, i sprowadza się do wymiany uszczelnień.
Na króćcach kontrolnych konkurencja zastosowała zawory kulowe. W przypadku bardzo rzadkiego używania zaworu kulowego – np. co 6 miesięcy, osadzony kamień na kulce łatwo może uszkodzić uszczelkę. Ja zastosowałem zawór grzybkowy (podobny jak przy zaworach odpowietrzających) dla którego osad nie ma znaczenia.
II zadanie – strata ciśnienia
W tym przypadku ilustracją jest wykres strat ciśnienia w funkcji przepływu. Dlaczego uzyskałem taki wyśmienity rezultat?. Ponieważ siła parcia wody na membranę zaworu upustowego wynosi F=p1 x S i jest zbliżona dla obydwu porównywanych konstrukcji to przy powierzchni membrany w moim przypadku ponad trzy razy większej niż u konkurencji, mogłem obniżyć trzykrotnie ciśnienie p1 i tak właśnie uczyniłem. Wartość straty ciśnienia na izolatorze BA ma znaczenie głównie dla dostawców wody.
W celu utrzymania takiego samego ciśnienia u odbiorcy musi podnieść ciśnienie w sieci
o wartość strat ciśnienia na izolatorze BA. Jeśli tego nie uczyni, to o tę wartość ciśnienie
u odbiorcy będzie mniejsze.
W okresie projektowania w trakcie rozmów z wodociągowcami bardzo mocno podkreślali oni problem strat ciśnienia na urządzeniach wbudowanych w sieci wodociągowej.
Argumentowali to tym, że problemu z podniesieniem ciśnienia na pompie to obecnie nie ma.Jednakże podniesienie ciśnienia o 0,1 bar w sieci jest tożsame
z powstaniem pewnej ilości nowych przecieków, a stare przecieki stają się intensywniejsze. Myślę, że ten problem rozwiązałem wyśmienicie i to w sposób nieporównywalny z konkurencją, co ilustruje wykres strat ciśnienia.
Nie bez znaczenia jest aspekt energetyczny, a przez to i finansowy tak znacznej różnicy straty ciśnienia między moim izolatorem BA a izolatorem konkurencji.
Wynosi ona średnio 0,5 bara.
Ze wzoru na zużycie energii zespołu pompowego:
Qp x Hp
E = 0.00272 ————- [kWh]
hz
gdzie:
- Qp – ilość wody w m3,
- Hp – wysokość podnoszenia w m,
- hz – sprawność zespołu pompowego;
Wynika, że zużycie energii w przypadku zastosowania mojego izolatora przepływu BA będzie mniejsze od 7,5% – w przypadku 6 bar ciśnienia u odbiorcy: do 41% – w przypadku 0,5 barów ciśnienia wody u odbiorcy, niż przy zastosowaniu izolatorów przepływu BA konkurencji.
III zadanie – zakres pracy
Wg przepisów ciśnienie w sieci powinno być od 0,5 bar do 6 bar. Mój izolator BA pracuje poprawnie od 0,3 bar do 10 bar, a ciśnienie pokrywa z zapasem cały wymagalny zakres. Jak jest u konkurencji – proszę sprawdzić.
IV zadanie – wymagania odnośnie czystości wody i skoków ciśnienia
Konkurencja wymaga stosowania filtrów przed izolatorem BA. Ja stanowczo podkreślam, że w moim przypadku jest to zbyteczne. Zamykanie zaworu upustowego jest tak spowolnione (specjalna kryza w przewodzie p1), że przed zamknięciem następuje przepłukanie gniazda zaworu, a przy jego stożkowej powierzchni spłynięcie zanieczyszczenia jest ułatwione.
Mój izolator BA jest odporny na wszelkie, nawet bardzo duże różnice ciśnień
w krótkim czasie (np. gwałtowne otwarcie zaworu), gdyż dławienie przepływu
w przewodzie pomiędzy komorą nad membraną a kanałem wlotowym definitywnie rozwiązało ten problem.
W trakcie badania zaworów konkurencji i jednego ze swoich prototypów stwierdziłem „kaszlanie” izolatorów BA. Objawiało się tym, że gwałtowne otwarcie zaworu kulowego powodowało szybkie otwieranie i zamykanie zaworu upustowego, co dawało uderzenia hydrauliczne do sieci. Po pewnym czasie w zależności od ciśnienia
i przepływu zjawisko to stopniowo wygasało. W celu wyeliminowania tego zjawiska konkurencja zaleca stosowanie reduktorów ciśnienia bądź tłumiki ciśnienia.
V zadanie – cena
Moja cena, mimo tylu przewag konstrukcyjnych i eksploatacyjnych mojego izolatora przepływu nad izolatorem przepływu konkurencji jest równie przewagą nad nimi. Są one znacznie niższe. I tu jest mały problem.
W normalnej sytuacji niska cena wzmaga zainteresowanie wyrobem. Lecz
w przypadku izolatorów przepływu tak do końca nie jest. Najczęściej wynagrodzenie projektanta i handlowca ustalane jest w systemie prowizyjnym, więc niska cena wyrobu niekoniecznie jest jego atutem.
Święcie wierzę w to, że argumenty przedstawione powyżej a tak istotne dla eksploatatorów wodociągów i potwierdzone praktyką trafią w końcu do kompetentnych osób, nawet jeśli mi przyjdzie poczekać na to kilka lat.
Pragnę zaznaczyć, że wzorem produkcji wodomierzowej, a jest to zdecydowanie bardziej skomplikowany wyrób, każdy izolator BA i EA przechodzi badania na specjalnych stanowiskach, potwierdzający działanie ich wg parametrów zawartych w normie EN-PN 1717.
Na Targach WODKAN w Bydgoszczy w maju 2003 roku prezentowałem na specjalnym stanowisku badawczym podczas pracy swoje izolatory.
Mam zamiar jesienią i zimą tego roku zorganizować prezentację moich wyrobów na spotkaniach u zainteresowanych moimi produktami.
Antoni Fila
Sztum, wrzesień 2003 r.