Способ и устройство гашения импульсов давления в магистральных трубопроводах



Способ и устройство гашения импульсов давления в магистральных трубопроводах
Способ и устройство гашения импульсов давления в магистральных трубопроводах
F16L55/043 - Вспомогательные устройства для трубопроводной сети (предшествующие группы и группы F16L 57/00 и F16L 59/00 имеют преимущество; ремонт или соединение труб на поверхности воды или под водой F16L 1/26; сопла B05B; очистка труб B08B 9/02, например удаление пробок B08B 9/027; устройства для предотвращения разрыва водопроводных труб при замерзании E03B 7/10; для обслуживания бытовых водопроводных установок E03C 1/00; устройства для герметизации трубок и каналов теплообменных аппаратов F28F 11/00)

Владельцы патента RU 2645860:

Рогач Александр Владимирович (RU)
Самсонович Семён Львович (RU)
Савичева Юлия Семёновна (RU)
Лалабеков Валентин Иванович (RU)
Кузнецов Дмитрий Вячеславович (RU)
Смирнов Алексей Вячеславович (RU)

Способ и устройство относятся к методам и средствам гашения гидроудара и пульсаций давления жидкости или газа в магистральных трубопроводах. Способ заключается в том, что потоки жидкости или газа магистрального трубопровода, в котором действуют импульсы давления, разделяют на части и отведенные части через расширительные камеры заводят в демпфирующую камеру, в которой потоки направляют встречно на жидкость или газ, находящиеся в камере так, что импульсы давления изменяют их плотность и давление за счет потенциальной энергии самих импульсов и одновременно закручивают потоки в противоположные стороны, тормозя скорость жидкости или газа за счет кинетической энергии взаимодействия встречных потоков. Устройство состоит из цилиндрического корпуса, охватывающего участок трубопровода с центральной демпфирующей камерой, ограниченной двумя поперечными перегородками со сквозными отверстиями, и двух расширительных камер, образованных указанными поперечными перегородками и торцовыми донышками, и соединенных с участком магистрального трубопровода радиальными отверстиями одного диаметра и количества. При этом сквозные отверстия в поперечных перегородках выполнены в виде струйных каналов так, что их оси расположены под углами α к продольной и β к радиальной осям участка центрального трубопровода и образуют в демпфирующей камере встречные потоки жидкости или газа, вращающиеся навстречу друг к другу. Технический результат – упрощение конструкции и уменьшение габаритов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к объектам теплоснабжения, нефтяной, газовой, химической, атомной промышленности, а также к авиационно-космической технике и может быть использовано как средство защиты магистральных трубопроводов от разрушения в результате действия импульсов и пульсаций давления в жидкости или газе, сопровождающих гидравлический удар, возникающий при включении, работе и выключении насосов, открытии и закрытии клапанов, задвижек и других устройств.

Известны традиционные способы гашения колебаний в магистральных трубопроводах, заключающиеся в том, что поток жидкости или газа разделяют на части, а отведенные из трубопровода потоки заводят в демпфирующие камеры с упругими элементами, в которых происходит изменение объема под действием перепада давления, за счет использования потенциальной энергии импульсов [1, 2].

Недостатком такого способа является ограниченный диапазон частот гасимых импульсов давления, зависящий от жесткости упругих элементов и ограниченного объема расширительных камер.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению (прототип) является способ, который реализован в устройстве гашения импульсов давления [3]. Способ диссипации импульсов давления заключается в том, что поток жидкости или газа магистрального трубопровода разделяют на части и отведенные потоки направляют через расширительные камеры в демпфирующую камеру с двух противоположных сторон так, что один и тот же импульс действует на демпфирующие элементы, расположенные в камере, сжимает их за счет потенциальной энергии самого импульса.

Достоинством описанного способа гашения импульсов давления является нефиксированный диапазон частот пульсации импульсов давления, так как в качестве демпфирующего упругого элемента используют упругие элементы, на которые с противоположных сторон действуют импульсы давления.

Недостатком указанного способа гашения импульсов давления является низкая эффективность в результате рассеяния (диссипации) только потенциальной энергии, затрачиваемой на сжатие упругих элементов, и неиспользовании кинетической энергии импульсов давления.

Устройство для реализации способа гашения импульсов давления содержит цилиндрический корпус, охватывающий участок магистрального трубопровода с центральной демпфирующей камерой, ограниченной двумя поперечными перегородками со сквозными отверстиями, и две расширительные камеры, образованные указанными поперечными перегородками и торцовыми донышками и соединенные с центральным участком трубопровода радиальными сквозными отверстиями одного диаметра и количества. Внутри демпфирующей камеры размещены демпфирующие элементы - автомобильные шины с упругой набивкой и установленные с перекрытием сквозных отверстий поперечных перегородок.

Недостатком данного устройства является наличие демпфирующих элементов - автомобильных шин с упругой набивкой, в результате чего устройство имеет большие габариты, стоимость и может быть использовано только в магистральных трубопроводах большого диаметра.

Задачей способа изобретения является повышение эффективности гашения колебаний давления в магистральных трубопроводах за счет диссипации как потенциальной, так и кинетической составляющих энергий импульсов давления.

Задачей устройства изобретения, реализующего указанный способ, является уменьшение габаритов, упрощение конструкции, сокращение стоимости и расширение диапазона диаметров трубопроводов.

Указанный технический эффект в способе повышения эффективности гашения колебаний импульсов давления заключается в том, что потоки жидкости или газа магистрального трубопровода, в котором действуют импульсы давления, разделяют на части и отведенные потоки через расширительные камеры заводят в демпфирующую камеру, в которой потоки направляют встречно на жидкость или газ, находящиеся в камере, так, что импульсы давления изменяют их плотность и давление за счет потенциальной энергии самих импульсов и одновременно закручивают потоки в противоположные стороны, тормозя скорость жидкости или газа за счет кинетической энергии этих же импульсов давления.

Указанный технический эффект в устройстве, реализующий заявляемый способ, достигается за счет конструкции, состоящей из цилиндрического корпуса, охватывающего участок магистрального трубопровода с центральной демпфирующей камерой, ограниченной двумя поперечными перегородками со сквозными отверстиями, и двух расширительных камер, образованных указанными поперечными перегородками и торцовыми донышками, и соединенных с участком магистрального трубопровода радиальными отверстиями одного диаметра и количества, при этом сквозные отверстия в поперечных перегородках выполнены в виде струйных каналов так, что их оси расположены под углом α - к продольной и β - к радиальной осям участка центрального трубопровода и образуют в демпфирующей камере потоки жидкости или газа, вращающихся навстречу друг к другу.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где изображены:

- на фиг. 1 - общий вид устройства гашения импульсов давления,

- на фиг. 2 - вид А на левую и правую поперечные перегородки с каналами.

Предложенное устройство гашения импульсов давления состоит из участка магистрального трубопровода 1 с отверстиями - 2 и 3, цилиндрического корпуса 4, торцовых донышек 5 и 6 и поперечных перегородок 7, 8. Цилиндрический корпус 4 охватывает участок магистрального трубопровода 1 и с двух сторон соединен торцовыми донышками 5 и 6 с участком магистрального трубопровода 1, образуя герметичную камеру, которая поперечными перегородками 7 и 8 разделена на три части: центральную 9 - демпфирующую и две боковые 10 и 11 - расширительные камеры.

Отверстия 2 и 3, соединяющие участок трубопровода с расширительными камерами 10 и 11, расположены в каждой камере равномерно по трубопроводу 1 и выполнены радиальными, одного диаметра и количества.

В поперечных перегородках 7 и 8, разделяющих расширительные камеры 10, 11 с демпфирующей 9, сквозные отверстия выполнены в виде каналов 12, 13. Каналы расположены рядами равномерно между участком трубопровода 1 и корпусом 4 с углами наклона α относительно продольной оси трубопровода и с углами наклона β относительно радиальных осей. Углы α и β могут иметь значения в диапазоне 0<(α, β)<90°, например 45°. Величины углов α и β зависят от плотности и вязкости используемых жидкости или газа.

Способ и устройство гашения импульсов давления в магистральном трубопроводе работает следующим образом.

В установившемся стационарном режиме поток жидкости или газа, проходящий через участок магистрального трубопровода 1, имеет постоянное давление на входе и выходе устройства. При этом постоянное давление устанавливается и во всех камерах 10, 9, 11. Жидкость или газ будут перемещаться из одной расширительной камеры в другую параллельно движению жидкости или газа в участке магистрального трубопровода 1. В демпфирующей камере 9 поток закручивают в направлении, соответствующем ориентации каналов, исполненных в поперечных перегородках 12 и 13. Поскольку каналы 12, 13 в поперечных перегородках имеют угол наклона α относительно продольной оси и угол наклона β относительно радиальных осей, то, если поток в участке трубопровода 1 движется, например, слева направо, то он через каналы 2 проходит в расширительную камеру 10, затем через каналы 12 в демпфирующую камеру 9, в которой согласно положению каналов 12 (фиг. 2) будет вращаться по часовой стрелке и далее через каналы 13, в расширительную камеру 11, в которой будет так же вращаться в ту же сторону и далее через каналы 3 вернется в участок магистрального трубопровода.

При появлении импульса давления на входе, например, слева участка трубопровода 1 импульс проходит через каналы 2 в расширительную камеру 10, в которой происходит частичная потеря энергии за счет расширения, далее импульс проходит через каналы 12 в демпфирующую камеру 9, в которой поток закручивается по часовой стрелке.

Учитывая, что скорость импульсов или пульсаций давления зависит от источника их возникновения (гидравлического удара) и существенно превышает скорость потока жидкости или газа в трубопроводе (ее величина может достигать скорости звука при гидроударах), то импульс давления с незначительным запаздыванием проходит против потока через каналы 3 в расширительную камеру 11, в которой также происходит частичная потеря энергии импульса, и далее через каналы 13 в демпфирующую камеру 9, изменяя в ней плотность и давление жидкости или газа, и закручивая в ней встречные слои потока в направлении против часовой стрелки.

Поток, проходящий из расширительной камеры 10 через каналы 12, закручивается в противоположную сторону относительно закрученного потока в каналах 13 и, встречая его, ослабляет действие импульса давления в демпфирующей камере за счет потенциальной и кинетической энергий импульсов при взаимодействии встречных вихревых потоков.

В результате гашение импульсов давления достигается путем расширения потока и диссипации потенциальной энергии импульсов, которое обусловлено организацией действия встречно направленных импульсов давлений, сжимая упругую среду, изменяя плотность и давление жидкости или газа, и одновременно с диссипацией кинетической энергии импульса за счет торможения потоков жидкости или газа при контакте встречных потоков.

Таким образом, предлагаемый способ гашения импульсов давления в магистральном трубопроводе позволяет повысить эффективность гашения импульсов давления за счет одновременной диссипации как потенциальной, так и кинетической энергий самих импульсов путем изменения плотности, давления и скорости встречных потоков жидкости или газа в демпфирующей камере.

Предлагаемое устройство, реализующее данный способ, позволяет достичь повышения степени эффективности гашения упрощенной конструкцией, меньшими габаритами и, как следствие, меньшей стоимостью за счет применения в качестве демпфирующего элемента непосредственно упругой среды используемых жидкости или газа и выполнения сквозных отверстий в поперечных перегородках демпфирующей камеры определенной формы и и направлений.

Используемые источники

1. Б.Б. Некрасов. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах. Изд-во «Машиностроение», М., 1967 г., стр. 202.

2. Патент РФ №2386889, кл. F16L, 55/04 за 2010 г.

3. Авт. свид. №1717898, кл. F16L, 55/04 за 1992 г.

1. Способ гашения импульсов давления в магистральных трубопроводах, заключающийся в том, что поток жидкости или газа магистрального трубопровода, в котором действуют импульсы давления, разделяют на части и отведенные потоки через расширительные камеры заводят в демпфирующую камеру, отличающийся тем, что в демпфирующей камере потоки направляют встречно на жидкость или газ, находящиеся в камере, так, что импульсы давления изменяют их плотность и давление за счет потенциальной энергии самих импульсов, и одновременно закручивают потоки в противоположные стороны, тормозя скорость жидкости или газа за счет кинетической энергии этих же импульсов давления.

2. Устройство гашения импульсов давления в магистральных трубопроводах, состоящее из цилиндрического корпуса, охватывающего участок магистрального трубопровода с центральной демпфирующей камерой, ограниченной двумя поперечными перегородками со сквозными отверстиями, и двух расширительных камер, образованных указанными поперечными перегородками и торцовыми донышками, и соединенных с участком магистрального трубопровода радиальными отверстиями одного диаметра и количества, отличающееся тем, что сквозные отверстия в поперечных перегородках выполнены в виде каналов так, что их оси расположены под углами α к продольной и β к радиальной осям участка центрального трубопровода и образуют в демпфирующей камере встречные потоки жидкости или газа, вращающиеся навстречу друг к другу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам снижения шума выхлопа пневматических систем. Глушитель содержит корпус цилиндрической формы с полостью, выполненный из пористого материала, и связанную с ним присоединительную арматуру.

Изобретение относится к крепежной манжете (10) для труб, резервуаров и тел с цилиндрическими частями в целом, которая представляет собой полосу, обернутую вокруг закрепляемого элемента (11) на опорной конструкции с помощью крепежного средства (12).

Изобретение относится к устройству для навивки трубы из полосы, которое может использоваться при ремонте трубопроводов. Устройство содержит раму, выполненную в виде центрального элемента (5), установленного на самоходной платформе с возможностью вращения вокруг своей оси с установленными на нем посредством телескопических штанг (7) по меньшей мере тремя разнесенными по окружности кронштейнами (6), прижимные ролики (9), установленные на кронштейнах (6), 3D-сканер (13), силовые приводы для изменения радиального положения кронштейнов (6), по меньшей мере один привод (10) вращения по меньшей мере одного прижимного ролика (9) и блок управления, выполненный с возможностью независимой регулировки радиального положения каждого из кронштейнов (6), соединенный с 3D-сканером, приводом перемещения платформы и по меньшей мере одним приводом (10) вращения по меньшей мере одного прижимного ролика (9).

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано для замены трубопроводной арматуры на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения местоположения полимерных труб подземных магистралей. Предложена полимерная труба для подземного трубопровода, содержащая полимерную трубу, множество радиометок, установленных с равномерными промежутками вдоль указанной трубы; защитный слой для указанных меток.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, к испытательным устройствам с системами запуска и приема поточных средств очистки и диагностики в нефте- и нефтепродуктопроводах.

Изобретение относится к устройству для установки и снятия сантехнического оборудования, в частности заглушек перекрытия отводов безнапорных трубопроводов. Устройство содержит соединенные между собой приводной и захватный механизмы.

Группа изобретений относится к трубным зажимам для прикрепления к трубе, подверженной загибанию, для сведения к минимуму усталости стыкового сварного шва в трубе.

Изобретение относится к строительству, а именно к санитарно-техническому оборудованию зданий. Фиксатор используется для заглушки канализационных прочисток и ревизий.

Изобретение относится к области пневматических испытаний и может быть использовано в установке, предназначенной для пневматических испытаний на детали (2) турбомашины летательного аппарата, содержащей контур течения газового потока.

Изобретение относится к гидросистемам, в частности к предохранительным устройствам трубопроводов, и предназначено для повышения эффективности гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления.

Устройство предназначено для гашения пульсаций давления в линиях редуцирования газа на газораспределительных станциях. Устройство состоит из зафиксированного в корпусе пакета шайб с дросселирующими отверстиями, которые распределены по радиусу шайб так, что их пропускная площадь формирует профиль скоростей в сечении газопровода, приближенный к профилю скоростей установившегося стационарного течения среды.

Изобретение относится к устройствам для гашения пульсаций давления и может быть использовано в трубопроводных системах различных отраслей народного хозяйства, в частности в расходометрии.

Изобретение относится к области производства трубопроводной арматуры, в частности к производству упругих компенсаторных вставок и гасителей пульсаций давления рабочей среды трубопроводов для транспортирования жидких сред.

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.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для гашения колебаний давления в трубопроводных системах в области нефтяной и газовой промышленности.

Изобретение относится к оборудованию для хроматографии. Демпфер пульсаций представляет собой сплющенную трубку из гибкого материала, у которой внутренняя поверхность стенки трубки соприкасается, не оставляя зазора.

Изобретение относится к устройствам для защиты трубопроводов, преимущественно нефтеналивных морских и речных терминалов от волн повышенного давления (гидравлических ударов), возникающих в процессе эксплуатации трубопровода при быстром закрытии задвижек на трубопроводах нефтеналивных терминалов, и может быть использовано при эксплуатации жидкостных систем, а именно нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.

Изобретение относится к области гидравлических передач вращения с использованием насосов и двигателей объемного вытеснения. Гидрообъемный привод состоит из мультипликатора, насосов, терморегуляторов, гидромоторов с вентиляторными колесами, высокого и низкого давления трубопроводов и секций для охлаждения масла и воды.

Способ предназначен для гашения ударных импульсов транспортируемой среды в магистральном продуктопроводе. Способ заключается в следующем, на участке продуктопровода в него устанавливают стабилизатор импульсов давления с прямоточной камерой на входе и вихревой камерой на выходе из него.
Группа изобретений относится к облицовочному материалу для трубопровода и к способу облицовки трубопровода. Облицовочный материал инвертируется для того, чтобы быть вывернутым наизнанку для облицовки трубопровода P. Облицовочный материал 1 включает в себя: непроницаемый слой 3; основную часть 2 облицовочного материала, предусмотренного внутри непроницаемого слоя 3. Причем основная часть 2 облицовочного материала преобразуется в трубчатую форму путем сворачивания листа 10 материала-основы, с его обеими периферическими концевыми частями, перекрывающими друг друга; и трубчатый элемент 8, расположенный внутри основной части 2 облицовочного материала. Способ облицовки трубопровода, имеющего изогнутый участок, включает пропитку облицовочного материала и последующее его инвертирование. Технический результат группы изобретений заключается в предотвращении отслаивания на обеих перекрывающихся периферических концевых частях (образованных наложением внахлест участках) облицовочного материала, устанавливаемого в трубопроводе. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 17 ил.

Способ и устройство относятся к методам и средствам гашения гидроудара и пульсаций давления жидкости или газа в магистральных трубопроводах. Способ заключается в том, что потоки жидкости или газа магистрального трубопровода, в котором действуют импульсы давления, разделяют на части и отведенные части через расширительные камеры заводят в демпфирующую камеру, в которой потоки направляют встречно на жидкость или газ, находящиеся в камере так, что импульсы давления изменяют их плотность и давление за счет потенциальной энергии самих импульсов и одновременно закручивают потоки в противоположные стороны, тормозя скорость жидкости или газа за счет кинетической энергии взаимодействия встречных потоков. Устройство состоит из цилиндрического корпуса, охватывающего участок трубопровода с центральной демпфирующей камерой, ограниченной двумя поперечными перегородками со сквозными отверстиями, и двух расширительных камер, образованных указанными поперечными перегородками и торцовыми донышками, и соединенных с участком магистрального трубопровода радиальными отверстиями одного диаметра и количества. При этом сквозные отверстия в поперечных перегородках выполнены в виде струйных каналов так, что их оси расположены под углами α к продольной и β к радиальной осям участка центрального трубопровода и образуют в демпфирующей камере встречные потоки жидкости или газа, вращающиеся навстречу друг к другу. Технический результат – упрощение конструкции и уменьшение габаритов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх