ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УДАРА

Полезная модель относится к средствам обучения и может быть использована в учебном процессе для исследования гидравлического удара в трубопроводе.
Известен испытательный стенд, включающий испытуемый объект, источник газа высокого давления, две расходно-приемные емкости, трубопроводный тракт, агрегаты автоматики, средства управления и измерения параметров рабочей среды, образующие баллонную систему прокачки рабочей среды через испытуемый объект (см.: Голубев Г.А., Кукин Г.М., «Проектирование стендов для испытаний гидравлических машин», Вестник машиностроения, 1973, №11, с.30-33).
Испытательный стенд не позволяет сравнить давления полученные при проведении эксперимента с расчетным давлением возникающим при гидроударе, а также определить давление жидкости в трубопроводе и скорость распространения ударной волны при гидроударе.
Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является испытательный стенд, содержащий испытуемый объект, источник газа высокого давления, две расходно-приемные емкости, трубопроводный тракт, агрегаты автоматики, средства управления и измерения параметров рабочей среды, образующие баллонную систему прокачки рабочей среды через испытуемый объект, блок стабилизации направления потока в испытуемом объекте при любом направлении его движения в трубопроводном тракте, включающем две полости, в каждой из которых установлены по два обратных клапана, впускной и выпускной, а участки трубопроводов за одноименными обратными клапанами обеих полостей попарно сообщены между собой перемычками, причем полости блока сообщены с трубопроводным трактом, а перемычки - со входом и выходом испытуемого объекта, при этом блок стабилизации выполнен в виде корпуса с цилиндрическим каналом и закрепленными в нем с противоположных сторон герметизированными относительно корпуса двумя втулками с фланцами, установленными с образованием центральной полости между обращенными друг к другу свободными торцами втулок (Патент RU 2129675 23.06.1999).
Испытательный стенд также не позволяет сравнить давления полученные при проведении эксперимента с расчетным давлением, возникающим при гидроударе, а также определить давление жидкости в трубопроводе и скорость распространения ударной волны при гидроударе.
Цель полезной модели заключается в определении экспериментального давления возникающего при гидроударе и сравнении его с теоретическим.
Указанная цель достигается тем, что в лабораторную установку для исследования гидравлического удара, включающую источник газа высокого давления, две расходно-приемные емкости, трубопроводный тракт, агрегат автоматики, средства управления и измерения параметров рабочей среды, образующие баллонную систему прокачки рабочей среды через трубопроводный тракт, включен агрегат автоматики, представляющий собой электро-гидроклапан, установленный между расходно-приемной емкостью и датчиком давления, соединенным с усилителем и осциллографом, средства управления и измерения параметров рабочей среды, состоящие из системы последовательно соединенных вентиля подачи воздуха, манометра контроля давления воздуха, редуктора изменения давления, манометра контроля давления в расходно-приемной емкости, включенной в пневмомагистраль между двумя вентилями подачи, причем манометр контроля давления воздуха установлен в пневмомагистрали между вентилем подачи воздуха и редуктором изменения давления, манометр контроля давления в расходно-приемной емкости установлен между редуктором и двумя вентилями подачи, соединенными с двумя расходно-приемными емкостями, при этом расходно-приемные емкости снабжены дренажными вентилями.
Новизна заключаются в том, что в установку включен агрегат автоматики представляет собой электрогидроклапан, установленный между расходно-приемной емкостью и датчиком давления соединенным с усилителем и осциллографом, средства управления и измерения параметров рабочей среды, состоящие из системы последовательно соединенных вентиля подачи воздуха, манометра контроля давления воздуха, редуктора изменения давления, манометра контроля давления в расходно-приемной емкости, включенной в пневмомагистраль между двумя вентилями подачи, при чем манометр контроля давления воздуха установлен в пневмомагистрали между вентилем подачи воздуха и редуктором изменения давления, манометр контроля давления в расходно-приемной емкости установлен между редуктором и двумя вентилями подачи, соединенными с двумя расходно-приемными емкостями, при этом расходно-приемные емкости снабжены дренажными вентилями.
Анализ известных технических решении (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных существенными отличительными признаками в заявляемом устройстве.
На фиг.1 представлен общий вид установки.
На фиг.2 представлены экспериментальная и теоретическая зависимость изменения давления от скорости течения жидкости по трубопроводу, полученные на экспериментальной установке.
Лабораторная установка для исследования гидравлического удара содержащая источник газа высокого давления 1, последовательно соединенного по средствам пневмомагистрали 2, с вентилем подачи воздуха 3, манометром контроля давления воздуха 4, редуктором изменения давления 5, манометром контроля давления расходно-приемной емкости 6, который через левую ветвь пневмомагистрали 2 соединен с вентилем подачи 7 и правую ветвь пневмомагистрали 2 с вентилем подачи 8. Вентиль подачи 7 соединен пневмомагистралью 2 с расходно-приемной емкостью 9 с верху в которую установлен дренажный вентиль 10. Вентиль подачи 8 соединен пневмомагистралью 2 с расходно-приемной емкостью 11 с верху, в которую установлен дренажный вентиль 12. Расходно-приемные емкости 9 и 11 соединены между собой трубопроводным трактом 13 с низу и образуют баллонную систему прокачки рабочей среды через трубопроводный тракт 13. В трубопроводный тракт 13 установлен электрогидроклапан 14 и датчик давления 15, установленный между электрогидроклапаном 14 и расходно-приемной емкостью 11. Датчик давления 15 последовательно соединен с усилителем 16 и осциллографом 17.
Установка работает следующим образом. В исходном положении жидкость находится в расходно-приемной емкости 11, дренажный вентиль 12 закрыт, дренажный вентиль 10 открыт. Вентиль подачи 7 закрыт, вентиль подачи 8 закрыт. Электрогидроклапан 14 открыт. При открытии вентиля подачи 3, воздух из источника газа высокого давления 1 проходит по пневмомагистрали 2, далее через вентиль подачи 3, к манометру контроля давления воздуха 4, который показывает давление воздуха в источнике газа высокого давления 1 и подходит к редуктору изменения давления 5. При открытии редуктора изменения давления 5, воздух проходит через манометр контроля давления расходно-приемной емкости 6, по которому устанавливается давление в расходно-приемной емкости 11 за счет редуктора изменения давления 5.
Далее при открытии вентиля подачи 6, воздух от манометра контроля давления расходно-приемной емкости 6 проходит через вентиль подачи 8 по правой ветви пневмомагистрали в расходно-приемную емкость 11 создавая избыточное давление в воздушной полости расходно-приемной емкости 11. Жидкость начинает двигаться из расходно-приемной емкости 11 через трубопроводный тракт 13 с определенной скоростью которая зависит от давления воздуха в воздушной полости расходно-приемной емкости 11. Далее жидкость поступает к датчику давления 15 и электрогидроклапану 14. Проходя через электрогидроклапан 14 жидкость поступает в расходно-приемную емкость 9. Излишки воздуха удаляются из расходно-приемной емкости 9 через дренажный вентиль 10. При резком закрытии электрогидроклапана 14 течение жидкости в трубопроводном тракте 13 прекращается происходит явление гидравлического удара - резкое повышение давления в трубопроводе при резком прекращении движения жидкости. Повышение давления регистрируется датчиком давления 15. Сигнал от датчика давления 15 подается на усилитель 16, где он усиливается и поступает на осциллограф 17. На выходе из осциллографа 17 получается осциллограмма изменения давления жидкости в трубопроводном тракте 13.
При проведении эксперимента на предлагаемой лабораторной установке получена экспериментальная зависимость изменения давления жидкости в трубопроводном тракте от скорости течения жидкости с конкретными избыточного давления (см. фиг.2). Из зависимости видно, что при увеличении скорости течения жидкости по трубопроводу, давление возникающее при гидроударе, будет увеличиваться, что подтверждает положение о теории гидравлического удара. Предлагаемую установку целесообразно использовать в учебном процессе при изучении дисциплин связанных с гидравлическим и технологическим оборудованием. Использование установки для исследования гидравлического удара в учебном процессе, в отличие от испытательных установок и стендов, позволяет привить обучаемым навык проведения экспериментальных исследований, а при обработке результатов эксперимента привить навык научного анализа.