Способ гашения энергии волн при гидравлическом ударе


 


Владельцы патента RU 2421654:

Волков Иван Николаевич (RU)

Способ предназначен для гашения энергии волн при гидравлическом ударе и обеспечения нормальной эксплуатации машин и установок. Способ заключается в том, что для уменьшения амплитуды при возникновении фронта ударной волны повышенного давления, одновременно формируют фронт ударной волны пониженного давления в коаксиально установленном трубопроводе, обеспечивают их взаимодействие через кольцевую щель и перепускают избыточное давление через пассивное сопло эжекторного насадка на удалении от места возникновения гидравлического удара, определяемом временем, превышающим фазу колебаний. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам и устройствам, обеспечивающим нормальную эксплуатацию машин и установок, в частности к способу гашения энергии волн при гидравлическом ударе в трубопроводе.

Известен способ гашения гидравлического удара, включающий разделение фронта волны давления по меньшей мере на три части и снижение за счет этого значения давления во фронте волны давления, движущейся по магистральному трубопроводу, реализованный в устройстве [а.с. СССР № 1298474, МПК4 F16L 55/02, 1987 г.].

В известном устройстве на установившемся режиме течения, поток по всем трубопроводам движется в направлении запорного клапана, соответственно, при закрытии запорного клапана, фронт ударной волны повышенного давления возникает во всех трубопроводах - в магистральном и возвратном, что снижает эффективность гашения энергии волн гидравлического удара.

Известен способ гашения гидравлических ударов, заключающийся в рассеивании энергии гидравлического удара путем уменьшения амплитуды давления гидравлического удара за счет принудительного формирования гидравлически сообщенных с фронтом гидравлического удара зон жидкости постоянного объема с пониженным давлением относительно давления нагнетаемого потока (патент РФ №2067253, МПК6 F16L 55/02, 1996 г.). Этот способ гашения выбран в качестве прототипа.

Недостатком известного способа является недостаточная эффективность гашения энергии волн при гидравлическом ударе, связанная с пассивным рассеиванием энергии в «карманах» - зонах постоянного объема, гидравлически сообщенных с основной магистралью. Кроме того, по известному способу вначале формируется фронт максимального давления, а затем по мере движения этого фронта по трубопроводу и прохождения зон пониженного давления происходит гашение энергии. Таким образом известный способ не препятствует формированию фронта волны в начальной стадии, что также является недостатком.

Из-за того что колебания волны гидравлического удара носят затухающий характер, необходимо влиять и уменьшить первое повышение давления - первую амплитуду.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности гашения энергии волн при гидравлическом ударе в начале формирования ее фронта.

Для достижения этого технического результата в способе гашения энергии волн при гидравлическом ударе в трубопроводе, заключающемся в уменьшении амплитуды повышения давления при последующем прохождении возмущений по длине трубопровода за счет принудительного формирования гидравлически сообщенных с фронтом гидравлического удара зон жидкости с пониженным давлением относительно давления нагнетаемого потока, при возникновении фронта ударной волны повышенного давления одновременно формируют фронт ударной волны пониженного давления, обеспечивают их взаимодействие и перепускают, тем самым, избыточное давление на удалении перед местом возникновения гидравлического удара, определяемом временем, превышающим фазу колебаний.

Отличительными признаками предлагаемого способа от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что при возникновении фронта ударной волны повышенного давления одновременно формируют фронт ударной волны пониженного давления, обеспечивают их взаимодействие и перепускают, тем самым, избыточное давление на удалении перед местом возникновения гидравлического удара, определяемом временем, превышающим фазу колебаний.

Благодаря наличию этих признаков, в начальной стадии формирования фронта ударной волны в магистральном трубопроводе часть кинетической энергии жидкости тратится на восстановление давления за фронтом ударной волны пониженного давления до исходного уровня в полости магистрали, а затем на деформацию стенок и собственно деформацию жидкости - местное повышение давления, распространяющееся впоследствии в виде фронта на всю длину трубопровода.

На чертеже представлен участок магистрального трубопровода, реализующий предлагаемый способ, продольный разрез.

Участок состоит из заслонки 1, размещенных перед ней центрального трубопровода 2 и трубопровода 3, установленного коаксиально последнему с помощью продольных ребер 4 с образованием кольцевой полости 5. Последняя сообщена с полостью 6 центрального трубопровода 2 с двух противоположных сторон: в месте установки заслонки 1 через кольцевую щель 7 и с другой стороны - через пассивное сопло 8 эжекторного насадка 9, активным соплом которого является собственно магистральный трубопровод. В кольцевой полости 5 могут быть размещены дополнительные гасители энергии в виде гидравлических сопротивлений 10. Кольцевая щель 7 может быть выполнена в виде перфорированного кольца.

На установившемся режиме работы, при неизменной скорости, поток жидкости движется по центральному трубопроводу 2 в направлении заслонки 1. Часть жидкости через щель 7 поступает в кольцевую полость 5 и, двигаясь в обратном направлении от заслонки 1, через пассивное сопло 8 возвращается обратно в центральный трубопровод 2. Таким образом, на установившемся режиме работы поток жидкости движется как в прямом, так и в обратном направлениях от заслонки 1.

При закрытии заслонки 1 в поперечном сечении кольцевой щели 7 под действием инерционного напора - за счет останавливающегося потока, формируются два фронта ударной волны: в полости 6 центрального трубопровода 2 происходит местное повышение давления, а в кольцевой полости 5 - местное понижение давления жидкости относительно установившегося режима работы. Это приводит к увеличению перепада давления в кольцевой щели 7, соответственно, увеличению расхода, сопоставимому по величине с расходом жидкости в магистральном трубопроводе на установившемся режиме работы.

Таким образом, при закрытии заслонки 1 поток в центральном трубопроводе не останавливается, а происходит перелив жидкости в кольцевую полость 5 и перепуск избыточного давления на удалении от места возникновения гидравлического удара через пассивное сопло 8 эжекторного насадка 9. На неустановившемся режиме, вследствие неразрывности потока жидкости пассивное сопло 8 обретает функцию активного сопла.

Например, при размерах трубопровода: длина =1000 м; диаметр =150 мм; толщина стенки δ=7 мм; фаза гидравлического удара составляет 1,55 с и при скорости потока жидкости (воды) в кольцевой полости 5, равной 1 м/с, удаление s эжекторного насадка 9 от заслонки 1 должно быть более 1,55 м.

s>1 м/с·1,55 с=1,55 м

Реализация способа растягивает время формирования фронта ударной волны повышенного давления, при любых, даже случайных нерегулируемых мгновенных закрытиях заслонки обеспечивает режим медленного закрытия за время, превышающее фазу колебаний, и создает условия для останова потока жидкости за счет сил трения о шероховатые стенки трубопровода и сил внутреннего трения жидкости - вязкости.

Способ гашения энергии волн при гидравлическом ударе в трубопроводе, заключающийся в уменьшении амплитуды повышения давления при последующем прохождении возмущений по длине трубопровода за счет принудительного формирования гидравлически сообщенных с фронтом гидравлического удара зон жидкости с пониженным давлением относительно давления нагнетаемого потока, отличающийся тем, что при возникновении фронта ударной волны повышенного давления одновременно формируют фронт ударной волны пониженного давления, обеспечивают их взаимодействие и перепускают тем самым избыточное давление на удалении от места возникновения гидравлического удара, определяемом временем, превышающим фазу колебаний.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам защиты напорных трубопроводов от гидравлических ударов, в частности для применения в шахтном водоотливе глубоких горизонтов. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к области снижения вибраций насосно-компрессорных труб, оборудованных центробежными погружными электронасосами.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к промышленной акустике, в частности к широкополосному и низкочастотному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при шумоглушении в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к вспомогательным устройствам для трубопроводной сети, а конкретнее к соединениям трубопроводов. .

Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано в качестве глушителя шума и/или элемента с термоизоляционными свойствами для соединения участков воздуховодов.

Изобретение относится к машиностроению и транспорту, в частности к средствам борьбы с вибрациями трубопроводов и излучаемыми ими шумами. .

Изобретение относится к области машиностроения, более конкретно к глушителям и устройствам снижения шума гидравлических систем. .

Изобретение относится к санитарно-техническим устройствам и может быть использовано для звукоизоляции фасонных соединительных деталей или труб, используемых в системе канализации.

Изобретение относится к области виброакустической защиты, касается вопросов демпфирования механических колебаний судовых и корабельных трубопроводов

Турбулизатор предназначен для использования в замкнутой трубопроводной системе выше по потоку от узлов управления для удаления грязи. Турбулизатор выполнен из трех частей: первой фланцевой части, второй конической части и третьей конической части. Конусообразные форсунки в проходном отверстии первой части текучей среды имеют три или более малых канала, через которые вторая часть текучей среды проходит насквозь в направлении выхода турбулизатора. Вторая коническая часть имеет три или более малых каналов в конической стороне входного конуса. Повторное вхождение этой второй части среды в первую часть среды создает завихрения и турбулентности и, тем самым, более высокие скорости потока в среде. Технический результат - максимальное снижение необходимости человеческого вмешательства и решение проблем в случаях, где грязеуловители отсутствуют. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам для гашения пульсаций давления в трубопроводных транспортных системах для газовых сред, в частности на газораспределительных станциях. Гаситель пульсаций давления состоит из пакета шайб с дросселирующими отверстиями, зафиксированными в корпусе и полостях между шайбами, создаваемых за счет втулок установленных между ними. Для уменьшения уровня пульсаций давления, вызванного вихреобразованием, в дросселирующих отверстиях на входе выполнены конфузоры с углом при их вершине α=40…80°, а на выходе диффузоры с углом при их вершине β=6…30°, при этом дросселирующие отверстия распределены по радиусу шайб так, что их пропускная площадь формирует профиль скоростей в сечении трубопровода, приближенный к профилю скоростей установившегося стационарного течения среды. Технический результат - уменьшение уровня пульсаций давления на участке газопровода, расположенном за гасителем, снижение вибрации поверхности газопровода и шума в окружающей среде. 1 ил.

Гофрированный газопровод предназначен для транспортирования газов или газожидкостных смесей. Гофрированный газопровод содержит, по меньшей мере, один гофрированный отрезок трубы, отношение шагов гофры которого лежит в пределах 0,3-0,9, а отношение амплитуд - в пределах 0,8-1,2, при этом он снабжен плоской опорной плитой и, по меньшей мере, двумя закрепленными к опорной плите крепежными скобами, имеющими внутренний диаметр, соответствующий внешнему диаметру гофрированного отрезка трубы, и охватывающими наружную поверхность гофрированного отрезка трубы с обеспечением изгиба гофрированного отрезка трубы, расположенного между крепежными скобами, с радиусом кривизны изгиба, равным 2-4 диаметра гофрированного отрезка трубы. Технический результат - повышение эффективности подавления шума и вибрации, возникающих за счет неустойчивости внутреннего потока перекачиваемой среды в гибких трубопроводах с гофрированной стенкой. 1 ил.
Наверх