WO2015016737A1 - Устройство для самогашения импульсов гидроудара в магистральных трубопроводах - Google Patents
Устройство для самогашения импульсов гидроудара в магистральных трубопроводах Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015016737A1 WO2015016737A1 PCT/RU2013/000857 RU2013000857W WO2015016737A1 WO 2015016737 A1 WO2015016737 A1 WO 2015016737A1 RU 2013000857 W RU2013000857 W RU 2013000857W WO 2015016737 A1 WO2015016737 A1 WO 2015016737A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- chamber
- divider
- shell
- direct
- flow
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- 238000013016 damping Methods 0.000 title claims description 16
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 11
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003094 perturbing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/04—Devices damping pulsations or vibrations in fluids
- F16L55/045—Devices damping pulsations or vibrations in fluids specially adapted to prevent or minimise the effects of water hammer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D1/00—Pipe-line systems
- F17D1/20—Arrangements or systems of devices for influencing or altering dynamic characteristics of the systems, e.g. for damping pulsations caused by opening or closing of valves
Definitions
- the utility model relates to the field of physics, namely to control and regulation systems for the pressure of liquids and gases, in particular to stabilizing devices operating during overloads, including during hydraulic shocks.
- a device for self-quenching of water shock pulses in main pipelines, comprising a housing formed by a cylindrical shell, the ends of which are inseparably and hermetically connected to the inlet and outlet flanges with a central through hole in each of them, made with the possibility of tight connections with parts of the main pipeline at the installation site when the device is installed, while the cylindrical flow pulse divider and the separation shell forming a damper chamber with the inner surface of the shell are sealed in a concentric shell, while a radial sealed partition is placed in the cavity between the divider and the separation shell , which divides the specified damper chamber into two unequal parts: a direct-flow chamber of a smaller size at the entrance to the device and a vortex a larger chamber is located at the exit of the device, and in the ramjet chamber there are made radial, and in the swirl chamber made inclined perforated holes with an angle of inclination a relative to the radial axis of the cross section and an angle of inclination ⁇ relative to
- the purpose of the claimed technical solution is to ensure trouble-free operation of pipelines and equipment of piping systems by damping water shocks, pressure fluctuations, vibrations and resonance phenomena occurring in pipelines due to: emergency shutdowns and power supply failures, failures of automation and control systems, triggering of pipeline valves, fast switching switching, maintenance personnel errors, etc.
- the disadvantages of the prototype are the complexity of manufacturing and assembly technology and the low efficiency of damping pressure pulsations.
- the technical result from the use of the claimed technical solution is to simplify the manufacturing and assembly technology, and increase the efficiency of damping pressure pulsations.
- a device for self-quenching of water hammer pulses in main pipelines comprising a housing formed by a cylindrical shell, the ends of which are inseparably and tightly connected to the inlet and outlet flanges with a central through hole in each of them, made with the possibility of tight connection with parts of the main pipeline at the installation site during installation devices.
- a cylindrical flow pulse divider and a separation shell forming a damper chamber with the inner surface of the shell are hermetically mounted in the concentric shell.
- a radial sealed partition is placed in the cavity between the said divider and the separation shell, which divides the indicated damper chamber into two unequal parts: a smaller co-current chamber at the entrance to the device and a larger swirl chamber at the exit of the device.
- Perforated holes belong to the divider and the outer, belonging to the separating shell walls of the direct-flow chamber, and holes are made on the inner, belonging to the divider and the outer, belonging to the separating shell walls of the vortex chamber, the axes of which are inclined at an angle a relative to the radial axis of the cross section of the walls in different directions on the outer and inner walls of the vortex chamber and at an angle ⁇ relative to the longitudinal axis of the device towards the entrance on the inner wall and towards Exit on the outer wall of the vortex chamber.
- equalizing and pressure tanks are respectively formed, limited by a shell and separated by a damping block made in the form of an annular cage with axial holes in which pistons spring-loaded on both sides are placed.
- the specified flow pulse divider is made removable, the specified baffle is welded to its outer surface, and the diameter of the internal hole in the divider is equal to the diameters of the holes in the outlet and inlet flanges, the cylindrical walls of the vortex chamber and the pressure vessel are thickened at a distance from the transverse partition in the vortex chamber and from another side of the annular cage in the pressure vessel to the expansion chamber in the area of contact of the divider and the shell to the output flange.
- All perforations in the divider and the casing are distributed evenly around the circumference in rows of cross sections along the axis of the device along the lengths of the direct-flow chamber and equalization tank and along the lengths of the bulges of the cylindrical walls of the vortex chamber and the pressure tank.
- the diameter of the radial holes in the outer and inner walls of the flow chamber is 1, 2-4 the diameter of the inclined holes in the outer and inner walls of the vortex chamber with equal total flow rates of the working medium through the radial and inclined holes.
- Said annular ring is cut by a plane transverse to its axis into two parts of unequal thickness, the smaller of which is facing the direct-flow chamber and is permanently attached to the divider, and the larger one is associated with a protrusion on the divider.
- the volume of the direct-flow chamber is at least 1/3 of the total volume of the vortex and expansion chambers, and the aforementioned angles of inclination of the axis of the holes in the vortex chamber a and ⁇ are taken in the range 0-45 °.
- the device has an arrow pointer in the direction of the input flange to orient the device relative to the potential source of shock pulses when installing the device in the main pipeline.
- These pistons can be made in the form of cylinders or in the form of balls. All parts of the device can be made of metal. Housing parts, divider, separation shell, ring cage and pistons can be made of durable non-metallic materials.
- the shell, inlet and outlet flanges can be made of a material identical to the material of the pipeline.
- FIG.1 shows a General view of the device
- figure 2 is a cross section aa in figure 1
- in Fig.3 is a view of BB in Fig.2
- figure 4 is a transverse section of the inlet flange
- figure 5 is a transverse section of the output flange
- figure 6 is a longitudinal section of a divider
- in Fig.8 is a view of GG in Fig.6
- figure 9 is a longitudinal section of a device without a divider, without flanges and without a radial partition
- figure 1 1 - swirl chamber on Fig is a longitudinal section of a device without flanges
- in Fig.13 is a view of I in Fig.1 1
- in Fig.14 is a view II in Fig.1 1.
- a device for self-quenching of water hammer pulses in main pipelines contains a housing formed by a cylindrical shell 1, the ends of which are inseparably and tightly connected to the input 2 and output 3 flanges with a central through hole in each of them, made with the possibility of tight connection with parts 4 and 5 of the main pipeline at the installation site when installing the device.
- a cylindrical divider 6 of the flow pulses and a separation shell 7 are sealed, forming a damper chamber 8 with the inner surface of the shell 6.
- a radial sealed partition 9 which divides the specified damper chamber into two unequal parts: a direct-flow chamber 10 of a smaller size at the entrance to the device and a swirl chamber 1 1 of a larger size at the exit of the device.
- Perforated radial holes 12 and 14 are made on the inner, belonging to the divider and the outer, belonging to the separating shell walls of the flow chamber 10, and the inclined holes 13 and 19 are made on the inner, belonging to the divider 6 and the outer, belonging to the separating shell 7 walls of the vortex chamber 1, whose axes inclined by an angle o relative to the radial axis of the cross section of the walls in different directions on the outer and inner walls of the vortex chamber 1 1 and by an angle ⁇ relative to the longitudinal axis of the device well of the entrance on the inner wall and towards the exit on the outer wall of the vortex chamber 1 1, while above the outer walls of the direct-flow 10 and vortex 1 1 chambers, respectively equalizing 15 and pressure tanks 18 are formed, limited by the shell 1 and separated by a damping block 16 made in in the form of an annular cage with axial holes in which the pistons 17 spring-loaded on both sides are placed.
- the specified divider 6 pulses of the flow is removable, the specified wall 9 is welded to its outer surface, and the diameter of the inner hole in the divider is equal to the diameters of the holes in the inlet 2 and outlet 3 flanges, the cylindrical walls of the vortex chamber 1 1 and pressure vessel 18 are thickened at a distance from the transverse partitions 9 in the vortex chamber 1 1 and - from the other side of the annular cage 16 in the pressure tank 18 to the expansion chamber 20 in the area of contact of the divider 6 and the shell 7 to the output flange 3, while all perforation the holes in the divider 6 and the shell 7 (Fig.7, Fig.8) are distributed evenly around the circumference in rows of cross sections along the axis of the device along the lengths of the direct-flow chamber 10 and equalization tank 15 and along the lengths of the thickenings of the cylindrical walls of the vortex chamber 1 1 and the pressure tank 18 .
- Mentioned annular ferrule 16 is cut by a plane transverse to its axis into two parts of unequal thickness, less than 21 of which are facing direct-flow the camera and is permanently attached to the divider 6, and a large 22 is associated with a protrusion on the divider 6.
- the volume of the direct-flow chamber 10 is at least 1/3 of the total volume of the vortex 1 1 and expansion chamber 20, and the mentioned angles of inclination of the axis of the holes in the vortex chamber a and ⁇ are taken in the range 0-45 °.
- An arrow pointer 23 is made on the device’s body toward the inlet flange 2 to orient the device relative to the potential source of shock pulses when installing the device in the main pipeline.
- pistons 17 can be made in the form of cylinders or in the form of balls.
- All parts of the device can be made of metal.
- Housing parts, divider 6, casing 7, annular ferrule 16 and pistons 17 can be made of durable non-metallic materials.
- the shell 1, input 2 and output 3 flanges can be made of a material identical to the material of the pipeline.
- This technical solution is industrially applicable, since its purpose is indicated in the description of the application and the name of the utility model, it can be manufactured industrially and used to protect overload pipelines for various purposes.
- the technical solution is workable, feasible and reproducible, and the distinguishing features of the device allow to obtain the desired technical result, i.e. are significant.
- a device for self-quenching pulses of water hammer works as follows.
- the claimed device can be used on technological pipelines of nuclear power plants (AS) in normal operation systems and safety systems with VVER, RBMK, BN reactors in pipeline systems with a diameter of 10 to 1500 mm and a working pressure of 0.01 to 250 bar (25 MPa) .
- AS nuclear power plants
- the claimed device can be used to reduce dynamic loads from pressure pulsations and hydraulic shocks acting on pipelines and equipment, and, as a result, reduce the level of noise and vibrations arising from the movement of medium flows.
- the device for self-quenching of water shock pulses works on the principle of self-stabilization, where damping is performed by quenching the energy of the perturbing pulses by the energy of the pulses themselves, that is, the pulse itself is used as an elastic (damping) element.
- the action of the device is based on the dissipative and elastic-damping effect on the flow of the pumped medium distributed along the length of the pipeline.
- Another part of the pulse passes through the inclined holes 13 into the vortex chamber 1 1, while the flow of the transported medium is twisted, its amplitude decreases due to expansion and its turbulence increases in the expansion chamber 20.
- the pulse amplitudes are subtracted, the transient process is smoothed when the pulse drops, and the device is set to its original position.
- the use of the device provides:
- Pressure stabilizers are equally effective in both emergency and normal operation of the hydraulic system.
- the time to reduce the amplitudes of hydraulic shocks and pressure pulsations in the pipelines to a safe level is less than 0.004 sec;
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pipe Accessories (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области физики, а именно - к системам управления и регулирования давления жидкостей и газов, в частности - к стабилизирующим устройствам, действующим при перегрузках, в том числе при гидравлических ударах. Устройство содержит корпус, образованный обечайкой с входным и выходным фланцами с делителем импульсов потока и разделительной оболочкой, полость между которой и обечайкой разделена перегородкой на две неравные части: прямоточную камеру меньшего размера - у входа в устройство и вихревую камеру большего размера - у выхода из устройства. В прямоточной камере выполнены радиальные, а в вихревой камере - наклонные перфорированные отверстия. Прямоточная камера сообщена с уравнительной емкостью, образованную одной стороной размещенной между делителем и обечайкой кольцевой обоймой с аксиальными отверстиями подпружиненными с двух сторон поршнями. С другой стороны кольцевой обоймы образована напорная емкость со сквозными наклонными перфорированными отверстиями на внутренней стенке. Диаметр радиальных отверстий в наружной и внутренней стенках прямоточной камеры составляет 1,2-4 диаметра наклонных отверстий в наружной и внутренних стенках вихревой камеры. Указанный делитель съемный, к его наружной поверхности приварена перегородка, а цилиндрические стенки вихревой камеры и напорной емкости утолщенные и образуют с выходным фланцем расширительную камеру. Кольцевая обойма состоит из двух частей неравной толщины. Объем прямоточной камеры составляет не менее 1/3 суммарного объема вихревой и расширительной камер, а упомянутые углы наклона оси отверстий в вихревой камере а и β приняты в диапазоне 0-45°. На корпусе устройства выполнен стрелочный указатель в сторону входного фланца для ориентации устройства относительно потенциального источника ударных импульсов при установке устройства в магистральный трубопровод.
Description
УСТРОЙСТВО ДЛЯ САМОГАШЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ ГИДРОУДАРА В МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ
Область техники
Полезная модель относится к области физики, а именно - к системам управления и регулирования давления жидкостей и газов, в частности - к стабилизирующим устройствам, действующим при перегрузках, в том числе при гидравлических ударах.
Уровень техники
Короткие замыкания и провалы энергоснабжения, коммутационные переключения, ошибки обслуживающего персонала и подобные явления могут приводить к авариям с нарушением герметичности трубопровода, выходу из строя оборудования и арматуры.
Согласно эксплуатационному опыту причинами разрыва трубопроводов в 60% случаев являются гидроудары, перепады давления и вибрации, около 25% приходится на коррозионные процессы, 15% - на природные явления и форс-мажорные обстоятельства. По оценкам российских и зарубежных экспертов, наиболее крупные разрывы трубопроводных систем с наиболее тяжёлыми последствиями происходят по причинам гидроударов.
Экономические потери, связанные с ликвидацией последствий аварий в условиях современного города, складываются из прямых затрат на замену аварийного участка трубопровода и восстановление инфраструктуры (в среднем от 1 до 10 млн. рублей), потерь транспортируемой среды (до 30% в натуральном выражении), косвенных потерь (подготовка, очистка и транспортировка воды), а также затрат на ликвидацию экологических и социальных последствий.
Известно устройство для самогашения импульсов гидроудара в магистральных трубопроводах, содержащее корпус, образованный цилиндрической обечайкой, торцы которой неразъемно и герметично соединены с входным и выходным фланцами с центральным сквозным отверстием в каждом из них, выполненными с возможностью герметичного
соединения с частями магистральным трубопроводом в месте установки при монтаже устройства, при этом в корпусе концентрично обечайке герметично закреплены цилиндрические делитель импульсов потока и разделительная оболочка, образующая с внутренней поверхностью обечайки демпферную камеру, при этом в полости между указанным делителем и разделительной оболочкой размещена радиальная герметичная перегородка, которая делит указанную демпферную камеру на две неравные части: прямоточную камеру меньшего размера - у входа в устройство и вихревую камеру большего размера - у выхода из устройства, причем в прямоточной камере выполнены радиальные, а в вихревой камере выполнены наклонные распределенные перфорированные отверстия с углом наклона а относительно радиальной оси сечения и углом наклона β относительно продольной оси устройства в сторону входа в устройство, при этом в наружной стенке прямоточной камеры выполнены сквозные радиальные перфорированные отверстия в уравнительную емкость, образованную одной стороной размещенного между делителем и обечайкой демпфирующего блока, выполненного в виде кольцевой обоймы с аксиальными отверстиями, в которых размещены подпружиненные с двух сторон поршни, при этом с другой стороны кольцевой обоймы образована напорная емкость со сквозными наклонными перфорированными отверстиями на внутренней стенке упомянутой полости с углом наклона а относительно диаметра поперечного сечения и углом наклона β - относительно продольной оси устройства в сторону выхода из устройства (опубликованная заявка RU201 1 101829, дата публикации 27.07.2012г.)
Данное техническое решение является наиболее близким к техническому решению, поэтому принято за прототип.
Целью заявленного технического решения является обеспечение безаварийной эксплуатации трубопроводов и оборудования трубопроводных систем путем гашения гидроударов, колебаний давления, вибраций и резонансных явлений, возникающих в трубопроводах, вследствие: аварийных отключений и провалов энергоснабжения, сбоев систем автоматики и управления, срабатывания запорной трубопроводной арматуры, быстрых коммутационных переключений, ошибок обслуживающего персонала и т.п.
J
При этом решаются задачи проекта:
-полное исключение крупных аварийных разрывов трубопроводов, выхода из строя арматуры и насосных агрегатов по причинам гидроударов, пульсаций давления и вибраций;
-увеличение коррозионно-усталостной долговечности трубопроводов за счёт снижения до необходимого уровня амплитудно-частотных пульсаций на рабочих частотах насосных агрегатов и при переходных режимах;
-увеличение сроков эксплуатации трубопроводов (на 50-70% с учётом накопленного износа и реальных условий эксплуатации).
Недостатками прототипа являются сложность технологии изготовления и сборки и невысокая эффективность гашения пульсации давления.
Сущность полезной модели
Технический результат от использования заявленного технического решения заключается в упрощении технологии изготовления и сборки, и повышении эффективности гашения пульсации давления.
Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь полезной модели с указанным техническим результатом.
Устройство для самогашения импульсов гидроудара в магистральных трубопроводах, содержащее корпус, образованный цилиндрической обечайкой, торцы которой неразъемно и герметично соединены с входным и выходным фланцами с центральным сквозным отверстием в каждом из них, выполненными с возможностью герметичного соединения с частями магистральным трубопроводом в месте установки при монтаже устройства. В корпусе концентрично обечайке герметично закреплены цилиндрические делитель импульсов потока и разделительная оболочка, образующая с внутренней поверхностью обечайки демпферную камеру. В полости между указанным делителем и разделительной оболочкой размещена радиальная герметичная перегородка, которая делит указанную демпферную камеру на две неравные части: прямоточную камеру меньшего размера - у входа в устройство и вихревую камеру большего размера - у выхода из устройства. На внутренней,
принадлежащей делителю и наружной, принадлежащей разделительной оболочке стенках прямоточной камеры выполнены радиальные перфорированные отверстия, а на внутренней, принадлежащей делителю и наружной, принадлежащей разделительной оболочке стенках вихревой камеры выполнены отверстия, оси которых наклонены на угол а относительно радиальной оси поперечного сечения стенок в разные стороны на наружной и внутренней стенках вихревой камеры и на угол β относительно продольной оси устройства в сторону входа на внутренней стенке и в сторону выхода на наружной стенке вихревой камеры. Над наружными стенками прямоточной и вихревой камер образованы соответственно уравнительная и напорная емкости, ограниченные обечайкой и, разделенные демпфирующим блоком, выполненным в виде кольцевой обоймы с аксиальными отверстиями, в которых размещены подпружиненные с двух сторон поршни. Указанный делитель импульсов потока выполнен съемным, к его наружной поверхности приварена указанная перегородка, а диаметр внутреннего отверстия в делителе равен диаметрам отверстий в выходном и входном фланцах, цилиндрические стенки вихревой камеры и напорной емкости выполнены утолщенными на расстоянии от поперечной перегородки в вихревой камере и от другой стороны кольцевой обоймы в напорной емкости до расширительной камеры в зоне прилегания делителя и оболочки к выходному фланцу. Все перфорационные отверстия в делителе и оболочке распределены равномерно по окружности в рядах поперечных сечений вдоль оси устройства по длинам прямоточной камеры и уравнительной емкости и на длине утолщений цилиндрических стенок вихревой камеры и напорной емкости. Диаметр радиальных отверстий в наружной и внутренней стенках прямоточной камеры составляет 1 ,2-4 диаметра наклонных отверстий в наружной и внутренних стенках вихревой камеры при равных суммарных расходах рабочей среды через радиальные и наклонные отверстия. Упомянутая кольцевая обойма разрезана плоскостью, поперечной ее оси, на две части неравной толщины, меньшая из которых обращена к прямоточной камере и неразъемно прикреплена к делителю, а большая сопряжена с выступом на делителе. Объем прямоточной камеры составляет не менее 1/3 суммарного объема вихревой и расширительной камер, а упомянутые углы наклона оси отверстий в вихревой камере а и β приняты в диапазоне 0-45° . На корпусе
устройства выполнен стрелочный указатель в сторону входного фланца для ориентации устройства относительно потенциального источника ударных импульсов при установке устройства в магистральный трубопровод. Указанные поршни могут быть выполнены в виде цилиндров или в виде шариков. Все детали устройства могут быть выполнены металлическими. Детали корпуса, делитель, разделительная оболочка, кольцевая обойма и поршни могут быть выполнены из прочных неметаллических материалов. Обечайка, входной и выходной фланцы могут быть выполнены из материала, идентичного материалу трубопровода.
Чертежи
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где: на фиг.1 представлен общий вид устройства; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1 ; на фиг.З - вид Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - поперечный разрез входного фланца; на фиг.5 - поперечный разрез выходного фланца; на фиг.6 - продольный разрез делителя; нва фиг.7 - вид В-В на фиг.6; на фиг.8 - вид Г-Г на фиг.6; на фиг.9 - продольный разрез устройства без делителя, без фланцев и без радиальной перегородки; на фиг.10 - прямоточная камера; на фиг.1 1 - вихревая камера; на фиг.12 - продольный разрез устройства без фланцев; на фиг.13 - вид I на фиг.1 1 ; на фиг.14 - вид II на фиг.1 1 .
Вариант осуществления полезной модели
Устройство для самогашения импульсов гидроудара в магистральных трубопроводах содержит корпус, образованный цилиндрической обечайкой 1 , торцы которой неразъемно и герметично соединены с входным 2 и выходным 3 фланцами с центральным сквозным отверстием в каждом из них, выполненными с возможностью герметичного соединения с частями 4 и 5 магистрального трубопровода в месте установки при монтаже устройства.
В корпусе концентрично обечайке 1 герметично закреплены цилиндрические делитель 6 импульсов потока и разделительная оболочка 7, образующая с внутренней поверхностью обечайки 6 демпферную камеру 8.
В полости между указанным делителем 6 и разделительной оболочкой 7 размещена радиальная герметичная перегородка 9, которая делит указанную демпферную камеру на две неравные части: прямоточную камеру 10 меньшего размера - у входа в устройство и вихревую камеру 1 1 большего размера - у выхода из устройства.
На внутренней, принадлежащей делителю и наружной, принадлежащей разделительной оболочке стенках прямоточной камеры 10 выполнены радиальные перфорированные отверстия 12 и 14, а на внутренней, принадлежащей делителю 6 и наружной, принадлежащей разделительной оболочке 7 стенках вихревой камеры 1 выполнены наклонные отверстия 13 и 19, оси которых наклонены на угол о относительно радиальной оси поперечного сечения стенок в разные стороны на наружной и внутренней стенках вихревой камеры 1 1 и на угол β относительно продольной оси устройства в сторону входа на внутренней стенке и в сторону выхода на наружной стенке вихревой камеры 1 1 , при этом над наружными стенками прямоточной 10 и вихревой 1 1 камер образованы соответственно уравнительная 15 и напорная емкости 18, ограниченные обечайкой 1 и, разделенные демпфирующим блоком 16, выполненным в виде кольцевой обоймы с аксиальными отверстиями, в которых размещены подпружиненные с двух сторон поршни 17.
Указанный делитель 6 импульсов потока выполнен съемным, к его наружной поверхности приварена указанная перегородка 9, а диаметр внутреннего отверстия в делителе равен диаметрам отверстий в входном 2 и выходном 3 фланцах, цилиндрические стенки вихревой камеры 1 1 и напорной емкости 18 выполнены утолщенными на расстоянии от поперечной перегородки 9 в вихревой камере 1 1 и - от другой стороны кольцевой обоймы 16 в напорной емкости 18 до расширительной камеры 20 в зоне прилегания делителя 6 и оболочки 7 к выходному фланцу 3, при этом все перфорационные отверстия в делителе 6 и оболочке 7 (фиг.7, фиг.8) распределены равномерно по окружности в рядах поперечных сечений вдоль оси устройства по длинам прямоточной камеры 10 и уравнительной емкости 15 и на длине утолщений цилиндрических стенок вихревой камеры 1 1 и напорной емкости 18.
Упомянутая кольцевая обойма 16 разрезана плоскостью, поперечной ее оси, на две части неравной толщины, меньшая 21 из которых обращена к прямоточной
камере и неразъемно прикреплена к делителю 6, а большая 22 сопряжена с выступом на делителе 6.
Объем прямоточной камеры 10 составляет не менее 1/3 суммарного объема вихревой 1 1 и расширительной 20 камер, а упомянутые углы наклона оси отверстий в вихревой камере а и β приняты в диапазоне 0-45° .
На корпусе устройства выполнен стрелочный указатель 23 в сторону входного фланца 2 для ориентации устройства относительно потенциального источника ударных импульсов при установке устройства в магистральный трубопровод.
Указанные поршни 17 могут быть выполнены в виде цилиндров или в виде шариков.
Все детали устройства могут быть выполнены металлическими.
Детали корпуса, делитель 6, оболочка 7, кольцевая обойма 16 и поршни 17 могут быть выполнены из прочных неметаллических материалов.
Обечайка 1 , входной 2 и выходной 3 фланцы могут быть выполнены из материала, идентичного материалу трубопровода.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле полезной модели, включая характеристику назначения. Т.е., совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Промышленная применимость
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии полезной модели указано ее назначение, она может быть изготовлена промышленным способом и использована для защиты от перегрузок трубопроводов различного назначения.
Техническое решение работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат, т.е. являются существенными.
Техническое решение в том виде, как оно охарактеризовано в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в прототипе, ставшим общедоступным до даты приоритета полезной модели. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Устройство для самогашения импульсов гидроудара работает следующим образом.
Данное техническое решение создано ООО «ТехПромАрма» - российской компанией, разработавшей и осуществившей промышленное внедрение в производство типового ряда принципиально новых технических средств гашения гидроударов и вибраций на трубопроводах любого назначения.
Заявленное устройство может использоваться на технологических трубопроводах атомных станций (АС) в системах нормальной эксплуатации и системах безопасности с реакторами типа ВВЭР, РБМК, БН в трубопроводных системах диаметром от 10 до 1500 мм и рабочим давлением от 0,01 до 250 бар (25 МПа).
Заявленное устройство может использоваться с целью снижения динамических нагрузок от пульсаций давления и гидравлических ударов, действующих на трубопроводы и оборудование, и, как следствие, снижение уровня шума и вибраций, возникающих при движении потоков среды.
Устройство для самогашения импульсов гидроудара работает по принципу самостабилизации, где демпфирование осуществляется путем гашения энергии возмущающихся импульсов энергией самих же импульсов, то есть в качестве упругого (демпфирующего) элемента используется сам импульс.
Действие устройства основано на распределенном по длине трубопровода диссипативном и упругодемпфирующем воздействии на поток перекачиваемой среды.
При установившемся стационарном режиме протекания рабочего тела (например, жидкости) через центральный трубопровод 1 давление на входе и
выходе рассматриваемого стабилизатора будет одинаковым, при этом постоянное давление установится и во всех камерах 10,1 1 ,15, 18 и 20.
Плунжеры 17 кольцевой обоймы 16 под воздействием пружин занимают нейтральное положение.
При появлении импульса давления на входной части 4 трубопровода, он через радиальные отверстия 12, 14 и прямоточную камеру 10 достигает уравнительной емкости 15 практически мгновенно и с небольшими потерями энергии.
Другая часть импульса проходит через наклонные отверстия 13 в вихревую камеру 1 1 , при этом происходит закручивание потока транспортируемой среды, уменьшение его амплитуду за счет расширения и увеличение его турбулентности в расширительной камере 20 .
Поскольку отверстия 19 имеют противоположные отверстиям 13 углы наклона, поток раскручивается, что дополнительно рассеивает энергию рабочего среды. Как следствие, уменьшается амплитуда импульса давления и увеличивается время его поступления в напорную емкость 18.
За счет разности давлений и их фазового сдвига в уравнительной емкости 15 и напорной емкости 18 амплитуды импульсов вычитаются, сглаживается переходный процесс при спаде импульса и устройство устанавливается в исходное положение.
Такое последовательное взаимодействие жидкости с демпфирующими камерами позволяет обеспечить высокую эффективность гашения колебаний избыточного давления (гидроударов) за счёт высокой податливости демпфирующих элементов в динамическом режиме, и диссипации энергии колебаний на отверстиях распределённой перфорации, коллекторах стабилизатора, что приводит к её невосполнимым потерям, создавая условия препятствующие дальнейшему волновому распространению, компенсируя провалы давления.
Применение устройства обеспечивает:
- фазовый сдвиг и гашение волновых и вибрационных процессов до допустимого уровня, как в аварийном, так и в штатном режиме работы;
увеличение коррозионно-усталостной долговечности труб, что продлевает срок службы даже изношенных трубопроводов в 1 ,5 - 2 раза;
- снижение общей аварийности трубопроводов и оборудования на 70-80%;
- исключение финансовых потерь, связанных с ликвидацией последствий аварий по причинам гидроударов, вибрации и пульсаций давления;
- снижение эксплуатационных затрат и осуществление замены изношенных трубопроводов и оборудования в гидросистемах в планово- предупредительном режиме, что значительно дешевле экстренной замены аварийных участков трубы.
Стабилизаторы давления одинаково эффективны как в аварийном, так и в штатном режиме работы гидросистемы.
По сравнению с техническими средствами подобного назначения полезная модель обладает следующими преимуществами:
- время снижения амплитуд гидравлических ударов и пульсаций давления в трубопроводах до безопасного уровня составляет менее чем 0,004 сек;
- коэффициент снижения до безопасного уровня не менее чем в 10 раз;
- присоединение к трубопроводу - приварное или с ответными фланцами;
- отсутствие регулирующих механизмов управления, отсутствие потерь рабочей среды.
Использование полезной модели позволяет упростить технологию изготовления и сборки, и повысить эффективность гашения пульсации давления.
Claims
1 . Устройство для самогашения импульсов гидроудара в магистральных трубопроводах, содержащее корпус, образованный цилиндрической обечайкой, торцы которой неразъемно и герметично соединены с входным и выходным фланцами с центральным сквозным отверстием в каждом из них, выполненными с возможностью герметичного соединения с частями магистральным трубопроводом в месте установки при монтаже устройства, при этом в корпусе концентрично обечайке герметично закреплены цилиндрические делитель импульсов потока и разделительная оболочка, образующая с внутренней поверхностью обечайки демпферную камеру, при этом в полости между указанным делителем и разделительной оболочкой размещена радиальная герметичная перегородка, которая делит указанную демпферную камеру на две неравные части: прямоточную камеру меньшего размера - у входа в устройство и вихревую камеру большего размера - у выхода из устройства, причем на внутренней, принадлежащей делителю и наружной, принадлежащей разделительной оболочке стенках прямоточной камеры выполнены радиальные перфорированные отверстия, а на внутренней, принадлежащей делителю и наружной, принадлежащей разделительной оболочке стенках вихревой камеры выполнены отверстия, оси которых наклонены на угол а относительно радиальной оси поперечного сечения стенок в разные стороны на наружной и внутренней стенках вихревой камеры и на угол β относительно продольной оси устройства в сторону входа на внутренней стенке и в сторону выхода на наружной стенке вихревой камеры, при этом над наружными стенками прямоточной и вихревой камер образованы соответственно уравнительная и напорная емкости, ограниченные обечайкой и, разделенные демпфирующим блоком, выполненным в виде кольцевой обоймы с аксиальными отверстиями, в которых размещены подпружиненные с двух сторон поршни, отличающееся тем, что указанный делитель импульсов потока выполнен съемным, к его наружной поверхности приварена указанная перегородка, а диаметр внутреннего отверстия в делителе равен диаметрам отверстий в выходном и входном фланцах, цилиндрические стенки вихревой камеры и напорной емкости выполнены утолщенными на расстоянии от поперечной перегородки в вихревой камере и от другой стороны
кольцевой обоймы в напорной емкости до расширительной камеры в зоне прилегания делителя и оболочки к выходному фланцу, при этом все перфорационные отверстия в делителе и оболочке распределены равномерно по окружности в рядах поперечных сечений вдоль оси устройства по длинам прямоточной камеры и уравнительной емкости и на длине утолщений цилиндрических стенок вихревой камеры и напорной емкости, причем диаметр радиальных отверстий в наружной и внутренней стенках прямоточной камеры составляет 1 ,2-4 диаметра наклонных отверстий в наружной и внутренних стенках вихревой камеры при равных суммарных расходах рабочей среды через радиальные и наклонные отверстия, при этом упомянутая кольцевая обойма разрезана плоскостью, поперечной ее оси, на две части неравной толщины, меньшая из которых обращена к прямоточной камере и неразъемно прикреплена к делителю, а большая сопряжена с выступом на делителе, при этом объем прямоточной камеры составляет не менее 1/3 суммарного объема вихревой и расширительной камер, а упомянутые углы наклона оси отверстий в вихревой камере а и β приняты в диапазоне 0-45°, при этом на корпусе устройства выполнен стрелочный указатель в сторону входного фланца для ориентации устройства относительно потенциального источника ударных импульсов при установке устройства в магистральный трубопровод.
2. Устройство по п.1 , отличающееся тем, что указанные поршни выполнены в виде цилиндров.
3. Устройство по п.1 , отличающееся тем, что указанные поршни выполнены в виде шариков.
4. Устройство по п.1 , отличающееся тем, что все детали устройства выполнены металлическими.
5. Устройство по п.1 , отличающееся тем, что детали корпуса, делитель, разделительная оболочка, кольцевая обойма и поршни выполнены из прочных неметаллических материалов.
6. Устройство по п.1 , отличающееся тем, что обечайка, входной и выходной фланцы выполнены из материала, идентичного материалу трубопровода.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013135694 | 2013-07-31 | ||
| RU2013135694 | 2013-07-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015016737A1 true WO2015016737A1 (ru) | 2015-02-05 |
Family
ID=52432144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2013/000857 WO2015016737A1 (ru) | 2013-07-31 | 2013-09-30 | Устройство для самогашения импульсов гидроудара в магистральных трубопроводах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2015016737A1 (ru) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105570598A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-05-11 | 兰州理工大学 | 管道整流装置 |
| CN106402479A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-02-15 | 国网福建省电力有限公司 | 一种水电站消防水泵水锤消除装置 |
| CN106499905A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-03-15 | 中国核动力研究设计院 | 一种设置在管道和容器连接位置的汽液两相水锤现象缓解装置 |
| CN106931268A (zh) * | 2016-05-13 | 2017-07-07 | 山东科技大学 | 一种用于抑制深海立管涡激振动的气幕型驱动装置 |
| CN108679348A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-10-19 | 西双版纳海邦矿业技术咨询服务有限公司 | 一种矿浆管道转角结构 |
| GB2570386A (en) * | 2017-12-01 | 2019-07-24 | Safran Aircraft Engines | Accumulator integrated into a fuel pipe |
| CN111442154A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-24 | 杭州航民江东热电有限公司 | 一种管道清洗的循环装置 |
| CN111853416A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-10-30 | 汉中天行智能飞行器有限责任公司 | 一种新型液体传输消振器 |
| CN112066260A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-12-11 | 安徽红星阀门有限公司 | 压力罐 |
| CN113820044A (zh) * | 2021-11-25 | 2021-12-21 | 东营昱辰技术有限公司 | 一种防止水锤冲击的温度变送器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2249751C1 (ru) * | 2003-10-13 | 2005-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" | Стабилизатор давления |
| US7874317B1 (en) * | 2007-05-18 | 2011-01-25 | Vadim Gennadyevich Kulikov | Micro pipeline pressure stabilization apparatus |
| WO2012099492A1 (ru) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | Pestunov Vitaly Alfredovich | Стабилизатор давления |
-
2013
- 2013-09-30 WO PCT/RU2013/000857 patent/WO2015016737A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2249751C1 (ru) * | 2003-10-13 | 2005-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" | Стабилизатор давления |
| US7874317B1 (en) * | 2007-05-18 | 2011-01-25 | Vadim Gennadyevich Kulikov | Micro pipeline pressure stabilization apparatus |
| WO2012099492A1 (ru) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | Pestunov Vitaly Alfredovich | Стабилизатор давления |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105570598A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-05-11 | 兰州理工大学 | 管道整流装置 |
| CN106931268A (zh) * | 2016-05-13 | 2017-07-07 | 山东科技大学 | 一种用于抑制深海立管涡激振动的气幕型驱动装置 |
| CN106499905A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-03-15 | 中国核动力研究设计院 | 一种设置在管道和容器连接位置的汽液两相水锤现象缓解装置 |
| CN106402479A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-02-15 | 国网福建省电力有限公司 | 一种水电站消防水泵水锤消除装置 |
| GB2570386B (en) * | 2017-12-01 | 2022-04-06 | Safran Aircraft Engines | Accumulator integrated into a fuel pipe |
| GB2570386A (en) * | 2017-12-01 | 2019-07-24 | Safran Aircraft Engines | Accumulator integrated into a fuel pipe |
| US10731784B2 (en) | 2017-12-01 | 2020-08-04 | Safran Aircraft Engines | Accumulator integrated into a fuel line |
| CN108679348A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-10-19 | 西双版纳海邦矿业技术咨询服务有限公司 | 一种矿浆管道转角结构 |
| CN108679348B (zh) * | 2018-07-02 | 2023-10-20 | 西双版纳海邦科技(集团)有限公司 | 一种矿浆管道转角结构 |
| CN111442154A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-24 | 杭州航民江东热电有限公司 | 一种管道清洗的循环装置 |
| CN112066260A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-12-11 | 安徽红星阀门有限公司 | 压力罐 |
| CN111853416A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-10-30 | 汉中天行智能飞行器有限责任公司 | 一种新型液体传输消振器 |
| CN113820044A (zh) * | 2021-11-25 | 2021-12-21 | 东营昱辰技术有限公司 | 一种防止水锤冲击的温度变送器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2015016737A1 (ru) | Устройство для самогашения импульсов гидроудара в магистральных трубопроводах | |
| RU2531483C1 (ru) | Способ самогашения ударных импульсов транспортируемой среды в магистральном продуктопроводе | |
| US20170220053A1 (en) | Hybrid high integrity pressure protection systems and valves | |
| CN106015761B (zh) | 一种减振船舶管路穿舱件 | |
| SA519401743B1 (ar) | توليفة من مخمِّد نبضان غازي، وصلة متصالبة ومصفاة | |
| RU135427U1 (ru) | Устройство для самогашения импульсов гидроудара в магистральных трубопроводах | |
| US3331399A (en) | Accumulator | |
| KR20130089363A (ko) | 배관 진동 저감 장치 | |
| RU136523U1 (ru) | Разборный самоликвидатор импульсов гидроудара рабочей среды в магистральных трубопроводах | |
| CN209084085U (zh) | 橡胶膜片单向阀 | |
| RU138548U1 (ru) | Стабилизатор давления транспортируемой среды с разнесёнными самогасителями импульсов | |
| US7040350B2 (en) | Perforated pulsation dampener and dampening system | |
| CN105276327A (zh) | 一种液压系统管路在线减震消声器 | |
| RU199543U1 (ru) | Устройство гашения гидроудара жидкости при заправке топливом летательных аппаратов | |
| RU2623000C2 (ru) | Предохранительное устройство для гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления | |
| Abdel-Fatah et al. | Model and protected design of water piping system to minimize the water hammer effect | |
| US11209842B1 (en) | Pressure surge and water hammer mitigation device and method | |
| CN103292030A (zh) | 一种多级降压排污阀 | |
| RU2708275C1 (ru) | Устройство для гашения гидравлических ударов | |
| RU2505734C2 (ru) | Гаситель пульсаций давления в газопроводе | |
| RU2317473C1 (ru) | Стабилизатор давления | |
| Britton et al. | Avoiding water hammer and other hydraulic transients | |
| KR101388176B1 (ko) | 캐비테이션-수충격 방지구를 구비하는 컨트롤 밸브 | |
| RU66473U1 (ru) | Гаситель энергии потока жидкости | |
| RU2745025C1 (ru) | Универсальное устройство для уменьшения разрушающего воздействия гидравлических ударов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13890293 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 27/06/2016) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13890293 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |