Устройство гашения гидравлического удара

Авторы патента:

F16L55/045 - предназначенные для предотвращения или уменьшения воздействия гидравлического удара

F16L55/04 - устройства для гашения пульсаций или вибраций в жидкостях или газах

Владельцы патента RU 2784247:

Ершов Сергей Иванович (RU)

Работа устройства заключается в том, что поток жидкости или газа трубопровода на выходе патрубка 7, в котором действуют импульсы давления, разделяют на N потоков и направляют их в каналы, имеющие разную задержку из-за их разной длины. Далее импульсы от каналов, с уменьшенной (в каждом из них) в N раз энергией суммируются на входе патрубка 8, поступая по очереди из-за разного времени прохождения по каналам. Соответственно растягивается фронт импульса и уменьшается нежелательное воздействие на трубопровод. Задержка каждого потока вычисляется по формуле Tn=T1+delta*(n-1), где Т1 - задержка самого короткого потока, Тn - задержка потока номер n, delta - приращение задержки потока при увеличении его номера на единицу, n - номер потока. Технический результат - сглаживание скорости нарастания фронта импульса давления и соответствующее уменьшение негативного воздействия на трубопровод. 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 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 устройства гашения колебаний в 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 устройства 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 устройство, которое реализовано в устройстве гашения импульсов давления в магистральных трубопроводах [3]. Способ диссипации импульсов давления 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.

Достоинством описанного устройства гашения импульсов давления является повышение эффективности 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.

Недостатком указанного устройства гашения импульсов давления является низкая эффективность и отсутствие аналитического инструмента расчета эффективности устройства.

Задачей изобретения является повышение эффективности гашения колебаний давления в трубопроводах за счет растягивания фронта импульса давления во времени.

Указанный технический эффект в устройстве гашения колебаний импульсов давления заключается в том, что поток жидкости или газа трубопровода разделяется во входном патрубке на части, которые заводятся в каналы разной длины, где потоки движутся с одинаковой скоростью, но разное время. При объединения каналов в выходном патрубке в общий поток фронт импульса давления растягивается (сглаживается) тем больше, чем больше количество используемых каналов.

Разное время прохождения импульса давления в разных каналах определяется тем, что все каналы имеют разную длину, определяемую по формуле Ln=L1+delta*(n-1), где L1 - длина самого короткого канала (номер 1), Ln длина канала номер n, delta приращение длины канала при увеличении его номера на единицу, n - номер канала, N - количество каналов.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где изображены:

- на фиг.1 - Устройство гашения гидравлического удара,

- на фиг.2 - Сглаживание фронта импульса давления.

1…6 – Каналы разной длины

7 - Входной патрубок

8 – Выходной патрубок

9 – Фронт импульс давления во входном патрубке

10 – Фронт импульс давления в выходном патрубке

11 – Фронт импульс давления на выходе канала 1

16 – Фронт импульс давления на выходе канала 6

Устройство гашения гидравлического удара работает следующим образом. В установившемся стационарном режиме поток жидкости или газа, проходящий через участок трубопровода, имеет постоянное давление на входе патрубка 7 и на выходе патрубка 8 устройства. При этом постоянное давление устанавливается и во всех каналах 1…N.

Фронт возникшего импульса давления (гидроудар) достигает входы всех каналов одновременно, но на выходе каждого канала он появляется с уменьшенной в N раз энергией (в соответствии с количеством используемых каналов N) и с задержкой, зависящей от длины канала (от номера канала). В итоге длительность фронта импульса на выходе устройства будет больше, чем на входе. Чем больше используемых каналов, тем сильнее будет сглаживание фронта импульса давления и, соответственно, меньше негативное воздействие импульса давления (гидроудара) на трубопровод.

Таким образом, предлагаемое устройство гашения гидравлического удара позволяет повысить эффективность гашения импульсов давления за счет растягивания фронта импульса давления во времени аналогично тому, как работает интегратор в электрических цепях.

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. Патент РФ №2645860, кл. F16L 55/04 за 2014 г. (прототип).

Устройство гашения гидравлического удара, состоящее из присоединенных к трубопроводу и соединенных между собой каналами патрубков, отличающееся тем, что каналы, соединяющие патрубки, имеют разную длину, определяемую по формуле Ln=L1+delta*(n-1), где L1 - длина канала номер 1 (самый короткий), Ln - длина канала номер n, delta - приращение длины канала при увеличении его номера на единицу, n - номер канала.

Изобретение относится к методам и средствам гашения пульсаций давления жидкости (гидроудара) или газа в трубопроводах. Способ заключается в том, что поток жидкости или газа трубопровода, в котором действуют импульсы давления, разделяют на N частей и направляют их в каналы, имеющие разную задержку из-за их разной длины, поэтому на выходе импульсы от разных каналов с уменьшенной в N раз энергией суммируются, поступая по очереди из-за разного времени прохождения по каналу.

Устройство для защиты трубопроводов от ударных скачков давления // 2744448

Изобретение относится к гидросистемам, в частности к предохранительным устройствам трубопроводов, и предназначено для повышения эффективности гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления для обеспечения надежности эксплуатации трубопровода и защиты гидрооборудования при различных возмущениях давления в гидросистемах.

Гаситель пневмогидроударов скоростного потока // 2717867

Изобретение относится к устройствам для гашения пульсаций давления в трубопроводных транспортных системах для газовых и жидких сред, в частности в системах заправки ракетно-космической техники, а также может быть использовано в других областях техники. В гасителе, содержащем герметичный корпус с входным и выходным штуцерами и с размещенным в нем подвижным дросселем, который со стороны входа имеет поршень, внешний диаметр которого больше, чем диаметр наконечника подвижного дросселя со стороны выхода, который в свою очередь соответствует диаметру выходного отверстия штуцера, в подвижном дросселе выполнен крестообразный канал, площадь поперечного сечения которого не меньше площади проходного сечения входного штуцера, при этом в зоне расположения крестообразного канала подвижного дросселя в корпусе выполнена кольцевая канавка, площадь поперечного сечения которой также не меньше площади проходного сечения входного штуцера.

Устройство для сглаживания волн давления в магистральном трубопроводе // 2716063

Изобретение относится к области магистрального трубопроводного транспорта и может быть использовано для защиты насосных агрегатов магистрального трубопровода от воздействия недопустимого превышения давления перекачиваемой среды на участке трубопровода перед местом установки этих насосных агрегатов. Устройство содержит демпфирующую муфту с размещенными в ее внутренней полости оконечными частями симметрично расположенных относительно друг друга Z-образных подводящей и приемной компенсаторных вставок, регулятор давления, установленный в приемной компенсаторной вставке, сбросную трубу с обратным клапаном, присоединенную одним концом к демпфирующей муфте примерно на уровне места сопряжения оконечных частей подводящей и приемной компенсаторных вставок, а другим концом - к сбросному резервуару.

Устройство для исследования гидравлических ударов на насосной станции // 2708276

Изобретение относится к области гидротехники, в частности к системе исследования гидравлических ударов в напорных трубопроводах, транспортирующих жидкости. Изобретение может быть использовано для исследования гидравлического удара в трубопроводах, возникающих при пуске и остановке насосов в различных режимах, закрытии клапанов и задвижек, аварийном отключении насосов, изменении режимов работы насосных агрегатов и ошибок обслуживающего персонала на предприятиях энергетики, нефтехимической промышленности, коммунального водо- и теплоснабжения.

Устройство для гашения гидравлических ударов // 2708275

Изобретение относится к области гидротехники, в частности к системе трубопроводов, транспортирующих жидкости. Изобретение может быть использовано для гашения гидравлического удара в трубопроводах, возникающих при закрытии клапанов и задвижек, аварийном отключении насосов, изменении режимов работы насосных агрегатов и ошибок обслуживающего персонала на предприятиях энергетики, нефтехимической промышленности, коммунального водо- и теплоснабжения.

Защитный кожух для стыков трубопровода и его соединений с трубопроводной арматурой // 2657405

Изобретение относится к области вспомогательных приспособлений для соединительных узлов (стыков) трубопровода и трубопровода с трубопроводной арматурой для защиты от выбросов жидкостей и газов. Защитный кожух состоит из внешнего 1 и внутреннего 2 слоев, преимущественно соединенных друг с другом.

Предохранительное устройство для гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления // 2623000

Изобретение относится к гидросистемам, в частности к предохранительным устройствам трубопроводов, и предназначено для повышения эффективности гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления. Защита гидрооборудования при различных возмущениях давления в гидросистеме достигается за счет придания сферической формы поверхности волнового фронта и снижения ударной плотности энергии ударной волны по пути ее распространения.

Комбинированная система защиты наливного трубопровода от гидравлического удара // 2559225

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.

Гидрообъёмный привод вентиляторов // 2553399

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.

Комбинированное устройство гашения колебаний давления в трубопроводах энергетических установок и снижения шума энергетических установок // 2781900

Изобретение относится к области виброакустической защиты. Устройство гашения гидродинамических и газодинамических колебаний давления включает установленную в корпусе перфорированную вставку, опирающуюся своим фланцем на пружины, толкатели, пропущенные через уплотнение, каналы крышки корпуса, отверстия заднего опорного кольца.