Демпфер гидравлического удара

 

Использование: в трубопроводах (ТП) при движении по ним с переменной скоростью жидких сред. Сущность изобретения: внутри трубы расположена оболочка из эластичного материала. Демпфер выполнен в виде модуля, присоединенного к основному ТП и представляющего собой отрезок трубы, радиус к-рой больше радиуса основного ТП на толщину эластичного материала, осесимметрично закрепленного на внутренней поверхности отрезка трубы. В качестве эластичного материала используют мягкие вспененные полимеры типа пенополиуретана или губчатой резины. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для уменьшения ударного давления в трубопроводах при движении по ним с переменной скоростью жидких сред: растворов, эмульсий, суспензий и нефтепродуктов и может найти применение в химической, нефтехимической, машиностроительной, автотранспортной, горнодобывающей и других отраслях промышленности, а также при решении экологических проблем транспортировки по трубопроводам бытовых и промышленных сточных вод.

Известны гасители гидравлического удара, представляющие собой эластичные демпфирующие элементы в виде внутренней и наружной оболочки, установленные в трубопроводе [1 и 2] К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известных устройств, является то, что они требуют установки герметичных оболочек внутри трубопровода. Это усложняет и удорожает конструкцию. Кроме того, нарушение герметичности оболочек в процессе эксплуатации может привести к разрушению трубопровода при гидроударе.

Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому объекту по совокупности признаков является демпфер гидравлического удара, содержащий полую герметичную оболочку в виде тела вращения, закрепленную по периметру торца с большим диаметром сечения внутри участка трубопровода соосно с последним, при этом оболочка выполнена из эластичного материала с образующей боковой поверхностью экспоненциальной формы [2] принятым за прототип.

К причинам, препятствующим широкому внедрению в промышленность известного устройства, является сложность конструкции, требующей создания герметичной полой оболочки из эластичного материала с боковой поверхностью специальной формы. Кроме того, этот демпфер обладает значительным гидравлическим сопротивлением, так как изменяет проходное сечение трубопровода.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Для гашения гидроудара перед запорными устройствами задвижками, кранами, вентилями в отводах трубопроводов, в том числе тупиковых, устанавливается модуль, присоединенный к основному трубопроводу и представляющий собой отрезок трубы, радиус которой больше радиуса основного трубопровода на толщину эластичного материала осесимметрично закрепленного на внутренней поверхности отрезка трубы, а в качестве эластичного материала использованы мягкие вспененные полимеры типа пенополиуретана или губчатой резины.

Задачей изобретения является создание демпфера гидравлического удара простого по конструкции и в эксплуатации и не вызывающего дополнительного гидравлического сопротивления потоку жидкости.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является упрощение конструкции, надежность в эксплуатации и снижение энергозатрат при течение жидкости по трубопроводу.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что демпфер гидравлического удара выполнен в виде отдельного модуля, представляющего собой отрезок трубы, который устанавливается на основном трубопроводе перед источником гидравлического удара: краном, вентилем, заслонкой, задвижкой, отводом трубопровода, в том числе тупиковым. Отрезок трубы этого модуля имеет радиус больший радиуса основной трубы на толщину эластичного материала, который осесимметрично закреплен на внутренней поверхности отрезка трубы. Эластичный материал выполнен из мягкого вспененного полимера типа пенополиуретана или губчатой резины.

Выполнение демпфера гидравлического удара в виде отдельного модуля позволяет быстро его присоединять на действующих или вновь прокладываемых трубопроводах в местах возможного гидравлического удара. Выполнение модуля в виде отрезка трубы, радиус которой больше радиуса основного трубопровода на толщину эластичного материала, осесимметрично закрепленного на внутренней поверхности отрезка трубы, позволяет создать проходное сечение модуля, равное проходному сечению основного трубопровода, и предотвратить увеличение гидравлического сопротивления в месте установки демпфера гидравлического удара. Использование в качестве эластичного материала мягкого вспененного полимера типа пенополиуретана или губчатой резины позволяет упростить конструкцию демпфера гидравлического удара, так как отпадает необходимость в герметичной эластичной оболочке или мембраны и придания ей сложной формы и точных размеров. Кроме того, увеличивается надежность при эксплуатации, так как предотвращается опасность нарушения герметичности эластичной оболочки и отказа в работе демпфера гидравлического удара.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что изобретение не следует для специалиста явным образцом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижения технического результата.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На чертеже представлена схема демпфера гидравлического удара.

Демпфер гидравлического удара представляет собой модуль, состоящий из отрезка трубы 1 радиусом R, который больше радиуса r основного трубопровода 2 на толщину δ эластичного материала 3 осесимметрично закрепленного на внутренней поверхности трубы 1. Модуль присоединен к основному трубопроводу 2 перед источником гидроудара 4 с помощью фланцевых соединений 5 и 6.

Демпфер гидравлического удара работает следующим образом.

При возникновении гидроудара пузырьки воздуха или газа, находящиеся в порах эластичного материала пенополиуретана или губчатой резины, сжимаются, принимая на себя избыток давления, а затем после прохождения фронта ударной волны снова расширяются, тем самым принимая на себя все колебания давления в трубопроводе. В стационарном процессе течения жидкости модуль ведет себя как отрезок обычного трубопровода 2 и не является дополнительным местным сопротивлением, как известные демпферы гидроудара.

П р и м е р. Необходимо установить демпфер гидроудара на трубопроводе радиусом r 100 мм перед заслонкой (краном, вентилем). Объем воздуха, рассчитанный по справочному пособию (Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М. Машгиз, 1963, 696 с.) в демпфере гидроудара составляет 10 л или 0,01 м³. Принимаем радиус отрезка трубы модуля R 150 мм, т.е. толщина эластичного материала должна составлять δ 50 мм. В качестве эластичного материала выбираем пенополиуретан кажущейся плотности ρ 50 кг/м³. Истинная плотность исходного пенополиуретана ≈ 1000 кг/м³. Пористость (для объема воздуха в общем объеме пенополиуретана) ε 0,95, т.е. 95% объема пенополиуретана составляет воздух. Общий объем эластичного материала, в котором находит- ся 10 л воздуха должен составлять V V 10,5 л Тогда длина отрезка трубы 1 модуля должна быть l l 0,3 м Таким образом, в проектируемом трубопроводе радиуса 100 мм перед каждым источником гидроудара необходимо установить модуль демпфера гидроудара, представляющий собой отрезок трубы длиной 0,6 м радиусом 150 мм с осесимметричным закреплением внутри этого отрезка на его внутренней поверхности эластичного материала пенополиуретана марки 50 толщиной 50 мм.

Если в другом месте по расчету объем воздуха в демпфере гидроудара должен составлять до 20 л необходимо поставить последовательно 2 модуля и т.д.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий: средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, именно в химической, нефтехимической, машиностроительной, автотранспортной, горнодобывающей и других отраслях; для изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов; средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Формула изобретения

1. ДЕМПФЕР ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УДАРА, содержащий оболочку из эластичного материала, расположенную внутри трубы, отличающийся тем, что демпфер выполнен в виде модуля, присоединенного к основному трубопроводу и представляющего собой отрезок трубы, радиус которой больше радиуса основного трубопровода на толщину эластичного материала, осесимметрично закрепленного на внутренней поверхности отрезка трубы.

2. Демпфер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве эластичного материала используют мягкие вспененные полимеры типа пенополиуретана или губчатой резины.

РИСУНКИ

Рисунок 1