Предохранительное устройство для гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления
SAFETY DEVICE FOR DAMPING SHORT PULSES OF HYDRAULIC IMPACT AND PRESSURE PULSATIONS

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 являются стабилизаторы давления (СД) EcoWave.
По утверждению разработчика стабилизаторы давления представляют собой модульные конструкции, принцип действия которых основан на распределенном по длине трубопровода СД диссипативном и упругодемпфирующем воздействии на поток перекачиваемой среды.
Гашение гидроудара и пульсаций осуществляется:
- за счет податливости и диссипативных свойств демпфирующих элементов
- за счет распределенных сопротивлений перфорации - в результате воздействия на геометрию потока
Недостатком такой конструкции также является инерционность, которая во многом обуславливается наличием распределенных сопротивлений перфорации, которые тормозят процесс перетекания жидкости при упругом изменении объема расширительных камер.
Целью изобретения является повышение эффективности гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления для обеспечения надежности эксплуатации трубопровода и защиты гидрооборудования при различных возмущениях давления в гидросистемах.
Осуществление поставленной цели достигается наличием камеры гашения ударной волны и входного патрубка. Входной патрубок должен устанавливаться с наиболее вероятного направления зарождения ударных волн, а его выходное сечение должно располагаться в центре объема камеры гашения ударной волны. Камера гашения должна быть сферической формы (чем больше размер камеры, тем эффективнее ее работа), а подключения трубопровода к ней расположены на ее полюсах. Внутри камеры гашения расположена перфорированная мембрана сферической формы, которая не должна оказывать сопротивление основному потоку, то есть конструируется и размещается так, чтобы не перекрывать его сечение.
Указанное устройство обеспечивает снижение ударного давления в трубопроводе и выравнивание давления при его пульсациях.
Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1). Здесь изображен продольный разрез устройства и присоединенных к нему участков трубопровода:
1 - камера гашения;
2 - перфорированная мембрана;
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 перфорированной мембраны вызывает диссипацию энергии при перетекании жидкости, являющемся следствием деформационного движения, через отверстия перфорации, что препятствует формированию отраженной ударной волны.