Устройство для гашения гидравлического удара

Полезная модель относится к вспомогательному оборудованию гидравлических трубопроводов, а именно к устройствам для защиты трубопроводов пищевого и непищевого назначения путем гашения пульсаций давления в трубопроводах, в частности, путем гашения гидравлических ударов и может быть использовано для повышения надежности различных гидросистем.
Известно устройство для гашения гидравлического удара (Патент RU 2360177 опубл. 27.06.2009), которое содержит полый непроточный демпфирующий элемент, сообщенный с трубопроводом и выполненный в виде кожуха, внутри которого соосно последнему размещены перфорированный патрубок и охватывающие его торообразные упругие элементы с различным модулем упругости, а между торообразными упругими элементами размещены дискообразные перегородки, при этом перфорированный патрубок сообщен с размещенным вне кожуха соосно последнему неперфорированным входным патрубком, причем последний плавно изогнут на угол от 45° до 135° и на нем выполнен расположенный под углом к нему боковой отводной патрубок, устройство установлено в разрыв трубопровода с возможностью прохода транспортируемой по трубопроводу среды в направлении от неперфорированного входного патрубка к боковому отводному патрубку, при этом перфорированный патрубок выполнен с двойным выпуклым днищем с образованием между наружным и внутренним днищем полости, в которой размещен упругий элемент, а внутреннее днище выполнено перфорированным, причем в перфорированном патрубке соосно последнему на штоке, закрепленном в двойном выпуклом дне перфорированного патрубка, установлена, по крайней мере, одна конусообразная перфорированная оболочка, обращенная вершиной в сторону входа в перфорированный патрубок.
К недостаткам данного устройства относится низкая эффективность работы в виду сложности диагностирования разрушения оболочек, а также возможность использования только на магистральных трубопроводах, и как следствие, сложность реализации в гидросистемах мобильных машин.
Прототипом полезной модели является устройство для защиты от гидравлического удара (Патент RU 2134834 опубл. 20.08.1999), которое состоит из последовательно соединенных по ходу движения жидкости герметичной емкости и обратного клапана. Причем для восприятия избыточной жидкости, притекающей при гидравлическом ударе, указанная емкость снабжена покрытыми слоем резины, полыми, находящимися под вакуумом, хрупкими (стеклянными) шарами, разрушающимися при превышении давления в системе, выше допустимого. Поглощение притока энергии вызванной явлением гидроудара происходит за счет разрушения стеклянных шариков и сопровождается высвобождением дополнительного объема для жидкости, занимаемого этими шариками.
Недостатком устройства является низкая эффективность работы, обусловленная сложностью определения последствий воздействия гидравлического удара, после которого требуется замена внутренних элементов (стеклянных шаров).
Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик устройства для гашения гидравлического удара.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы.
Технический результат достигается тем, что устройство для гашения гидравлического удара состоит из герметичной емкости, снабженной сферическими элементами, и соединенной с трубопроводом посредством запорной арматуры, при этом герметичную емкость устанавливают перпендикулярно напорному трубопроводу, в верхней части герметичной емкости дополнительно посредством присоединительного штуцера установлен блок анализа газа, внутри герметичной камеры в ее нижней части закреплена перфорированная пластина, в качестве сферических элементов используют эластичные сферы, выполненные из полиуретана, покрытые полиэтилентерефталатной пленкой, и заполненные инертным газом.
В качестве инертного газа используют гелий.
В нижней части емкости установлена перфорированная пластина, имеющая диаметр отверстий от 3 до 7 мм.
Улучшение эксплуатационных характеристик устройства для гашения гидравлического удара обусловлено повышением эффективности работы устройства за счет увеличения срока его эксплуатации.
Увеличение срока эксплуатации устройства для гашения гидравлического удара достигается за счет обеспечения возможности многоразового использования сферических элементов, в качестве которых используют эластичные сферы, выполненные из полиуретана, покрытые полиэтилентерефталатной пленкой, и заполненные инертным газом. При возникновении гидравлического удара или колебания объема технологических жидкостей, эластичные сферы позволяют компенсировать пульсацию давления жидкости, за счет изменения своего объема. В зависимости от величины давления в гидросистеме объем сфер может быть уменьшен до 50% от первоначального объема и восстановлен до первоначального объема при восстановлении оптимальных показателей давления. Предложенные эластичные сферы могут изменять свой первоначальный объем неограниченное количество раз. Однако при воздействии гидравлического удара с превышающим пороговым значением давления, происходит разрушение эластичных элементов, при котором из эластичных сфер выделяется инертный газ - гелий, несмешивающийся с жидкостью в трубопроводе. Установка в верхней части герметичной емкости через присоединительный штуцер блока анализа газа позволяет автоматически диагностировать выделение инертного газа, что свидетельствует о необходимости замены эластичных сфер в виду их разрушения. С целью предупреждения возможности попадания разрушенных эластичных сфер в жидкость трубопровода, в нижней части герметичной емкости установлена перфорированная пластина с диаметром отверстий от 3 до 7 мм.
Установка емкости перпендикулярно напорному трубопроводу облегчает монтаж и демонтаж устройства, а также замену вышедших их строя сферических элементов, не нарушая движение потока по напорному трубопроводу, а также снижает сопротивление устройства потоку жидкости.
Таким образом, совокупность признаков позволяет достичь желаемый технический результат, что в совокупности улучшит эксплуатационные характеристики за счет повышения эффективности работы.
На фиг. изображено устройство для гашения гидравлического удара, состоящее из герметичной емкости 1, снабженной сферическими элементами 2, выполненными из полиуретана и покрытые полиэтилентерефталатной пленкой, заполненные гелием. Герметичная емкость 1 устанавливается перпендикулярно потоку жидкости в разрыве трубопровода посредством запорной арматуры. В верхней части емкости 1 через присоединительный штуцер 3 установлен блок анализа газа 4, а в нижней части закреплена перфорированная пластина 5, имеющая диаметр отверстий от 3 до 7 мм.
3
3
Устройство для гашения гидравлического удара работает следующим образом. В исходном состоянии устройство для гашения гидравлического удара полностью заполнено рабочей жидкостью гидросистемы. После запуска насосов поток жидкости начинает циркулировать по гидросистеме. В процессе работы в жидкости возникают пульсации давления, вызванные работой насосов. Пульсации давления вместе с потоком передаются и в герметичную емкость 1, расположенную перпендикулярно потоку жидкости, вы где поглощаются за счет сжатия эластичных сфер 2, выполненных из полиуретана, покрытых полиэтилентерефталатной пленкой, и заполненные инертным газом. Таким образом, характеристика потока выравнивается. При возникновении гидравлического удара, избыточная энергия жидкости поглощается сферами 2, выполненными из полиуретана, покрытыми полиэтилентерефталатной пленкой, и заполненные инертным газом. Например, при рабочем давлении жидкости в потоке 16 МПа при возникновении гидравлического удара происходит повышение давление до 24 МПа, и объем сфер 2, выполненных из полиуретана, покрытых полиэтилентерефталатной пленкой, и заполненных инертным газом, уменьшается с 34 см до 18 см. В случае разрушения сфер 2, выполненных из полиуретана, покрытых полиэтилентерефталатной пленкой, происходит утечка гелия, которым заполнены сферы, фиксирующаяся блоком анализа газа 4, присоединенным к корпусу аккумулятора с помощью верхнего штуцера 3. При разрушении сферы 2, выполненной из полиуретана, покрытой полиэтилентерефталатной пленкой, ее остатки остаются на перфорированной пластине 5, жестко зафиксированной внутри емкости 1. Для замены разрушенных сфер 2 на новые корпус емкости 1 выполнен разъемным.