RU2744448C1 - Устройство для защиты трубопроводов от ударных скачков давления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к гидросистемам, в частности к предохранительным устройствам трубопроводов, и предназначено для повышения эффективности гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления для обеспечения надежности эксплуатации трубопровода и защиты гидрооборудования при различных возмущениях давления в гидросистемах. Технический результат - снижение ударного давления в трубопроводе - достигается за счет придания сферической формы поверхности волнового фронта и снижения ударной плотности энергии ударной волны по пути ее распространения. Такой эффект достигается за счет формы камеры гашения со стенками, имеющими сужающиеся конические отверстия, и расположения входного патрубка. Формированию отраженной ударной волны препятствует наличие конических отверстий в камере гашения. 1 ил.

Description

Изобретение относится к гидросистемам, в частности к предохранительным устройствам трубопроводов.

Из существующего уровня техники широко известны несколько типов подобных устройств. Условно их можно разделить на пассивные и активные.

К первой группе устройств относятся, главным образом, гидроаккумуляторы (грузовые, пружинные, поршневые, мембранные, баллонные). Их общие достоинства - это простота конструкции (что обеспечивает их долговечность, простоту включения в систему и низкую стоимость изготовления), обеспечение компенсации утечек среды и гашения пульсаций.

Ко второй группе относятся быстродействующие клапана специальной конструкции, которые при возникновении гидравлического удара перекрывают защищаемый трубопровод и сбрасывают воду в дренаж.

Недостатком, характерным для всех подобных устройств является наличие в них упругих и подвижных элементов и сред, что в свою очередь означает инерционность процесса гашения гидравлического удара. Указанное обстоятельство не позволяет на практике качественно противодействовать гидравлическому удару, т.к. скорость распространения ударного фронта равна скорости распространения упругих колебаний в среде (т.е. скорости звука), что для воды составляет порядка 1400 м/с. Иными словами, к тому времени, когда произойдет срабатывание предохранительного элемента, волна успеет обойти защищаемую систему несколько раз и совершить разрушающее воздействие на элементы трубопроводов. Помимо этого, упругие и подвижные элементы способны входить в колебания в результате воздействия ударной волны и в резонанс с ней, вследствие чего ее воздействие может усугубляться.

Наиболее близкими к заявленному техническому решению является изобретение «Предохранительное устройство для гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления» (Патент РФ №2623000).

Принцип работы устройства, заявленного авторами, основан на растягивании ударной волны и диссипации ее энергии с помощью перфорированной мембраны, расположенной вдоль внутренней поверхности камеры гашения. Применение указанной мембраны сопряжено с необходимостью строгого расчета как величины ее отстояния от поверхности камеры гашения, так и величины перфорирующих отверстий, что является, на настоящий момент, малоизученным вопросом.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности гашения ударных скачков давления для обеспечения надежности эксплуатации трубопровода и защиты гидрооборудования при различных возмущениях давления в гидросистемах.

Осуществление поставленной цели достигается изменением конструкции камеры гашения со стенками, имеющими сужающиеся конические отверстия и входной патрубок, размещенный с наиболее вероятного направления зарождения ударных волн и волн пульсаций давления, выходное сечение которого расположено в центре камеры гашения, и обеспечивающее гашение коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления приданием поверхности волнового фронта сферической формы и, соответственно, снижением плотности энергии ударной волны и волны пульсации давления по пути ее распространения, в то время как конические отверстия в стенке камеры гашения препятствуют формированию отраженной ударной волны вследствие потерь ее энергии в каналах конических отверстий.

Такое решение позволит «запереть» отраженную ударную волну между стенкой и камерой гашения из-за разности входного и выходного диаметра канала стенки, при этом препятствий прохождению через стенку прямой ударной волны не будет, в результате эффективность гашения ударной волны в предохранительном устройстве от гидравлического удара возрастет.

Указанное устройство обеспечивает снижение ударного давления в трубопроводе и выравнивание давления при его пульсациях.

Изобретение поясняется чертежом на фиг. 1. Здесь изображен продольный разрез устройства и присоединенных к нему участков трубопровода:

1 - Камера гашения;

2 - Стенка с коническими каналами;

3 - Выходной патрубок;

4 - Входной патрубок;

5 - Присоединяемые участки трубопровода.

Осуществление поставленной цели обусловлено тем, что в заявленном устройстве плоская ударная волна, распространяющаяся по трубопроводу, преобразуется в камере гашения в сферическую, вследствие чего по пути распространения волнового фронта падает удельная энергия ударной волны и ударное давление. Наличие толстой стенки с коническими каналами вызывает диссипацию энергии при запирании ударной волны внутри конического канала.

Claims (1)

1. Устройство для защиты трубопроводов от ударных скачков давления, отличающееся камерой гашения со стенками, имеющими сужающиеся конические отверстия и входной патрубок, размещенный с наиболее вероятного направления зарождения ударных волн и волн пульсаций давления, выходное сечение которого расположено в центре камеры гашения, и обеспечивающее гашение коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления приданием поверхности волнового фронта сферической формы и, соответственно, снижением плотности энергии ударной волны и волны пульсации давления по пути ее распространения, в то время как конические отверстия в стенке камеры гашения препятствуют формированию отраженной ударной волны вследствие потерь ее энергии в каналах конических отверстий.

Images