RU2623000C2 - Safety device for damping short pulses of hydraulic impact and pressure pulsations - Google Patents

Abstract

FIELD: production of fittings.

SUBSTANCE: invention relates to hydraulic systems, in particular to safety devices of pipelines, and is intended to increase efficiency of damping short pulses of hydraulic impact and pressure pulsations. Protection of hydraulic equipment at various perturbations of pressure in hydraulic system is achieved by imparting spherical shape of surface of wave front and reducing impact energy density of impact wave on propagation path thereof. Said effect is achieved due to shape of damping chamber and arrangement of inlet connection pipe. Perforated membrane prevents formation of reflected impact wave.

EFFECT: reduced impact pressure in pipeline.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидросистемам, в частности к предохранительным устройствам трубопроводов.The invention relates to hydraulic systems, in particular to safety devices of pipelines.

Из существующего уровня техники широко известны несколько типов подобных устройств. Условно их можно разделить на пассивные и активные.Several types of such devices are widely known in the art. Conventionally, they can be divided into passive and active.

К первой группе устройств относятся, главным образом, гидроаккумуляторы (грузовые, пружинные, поршневые, мембранные, баллонные). Их общие достоинства - это простота конструкции (что обеспечивает их долговечность, простоту включения в систему и низкую стоимость изготовления), обеспечение компенсации утечек среды и гашения пульсаций.The first group of devices includes mainly accumulators (cargo, spring, piston, diaphragm, balloon). Their common advantages are simplicity of design (which ensures their durability, ease of inclusion in the system and low manufacturing cost), providing compensation for environmental leaks and damping pulsations.

Ко второй группе относятся быстродействующие клапана специальной конструкции, которые при возникновении гидравлического удара перекрывают защищаемый трубопровод и сбрасывают воду в дренаж.The second group includes quick-acting valves of a special design, which, when a hydraulic shock occurs, block the protected pipeline and discharge water into the drainage.

Недостатком, характерным для всех подобных устройств является наличие в них упругих и подвижных элементов и сред, что в свою очередь означает инерционность процесса гашения гидравлического удара. Указанное обстоятельство не позволяет на практике качественно противодействовать гидравлическому удару, т.к. скорость распространения ударного фронта равна скорости распространения упругих колебаний в среде (т.е. скорости звука), что для воды составляет порядка 1400 м/с. Иными словами, к тому времени, когда произойдет срабатывание предохранительного элемента, волна успеет обойти защищаемую систему несколько раз и совершить разрушающее воздействие на элементы трубопроводов. Помимо этого упругие и подвижные элементы способны входить в колебания в результате воздействия ударной волны и в резонанс с ней, вследствие чего ее воздействие может усугубляться.A disadvantage characteristic of all such devices is the presence of elastic and moving elements and media in them, which in turn means the inertia of the process of quenching a water hammer. This circumstance does not allow in practice to qualitatively counteract water hammer, because the velocity of propagation of the shock front is equal to the velocity of propagation of elastic vibrations in the medium (i.e., the speed of sound), which for water is about 1400 m / s. In other words, by the time the safety element is activated, the wave will have time to bypass the protected system several times and make a destructive effect on the elements of the pipelines. In addition, elastic and moving elements are able to enter into vibrations as a result of the impact of the shock wave and into resonance with it, as a result of which its effect may be aggravated.

Наиболее близкими к заявленному техническому решению являются стабилизаторы давления (СД) EcoWave.The closest to the claimed technical solution are pressure stabilizers (DM) EcoWave.

По утверждению разработчика стабилизаторы давления представляют собой модульные конструкции, принцип действия которых основан на распределенном по длине трубопровода СД диссипативном и упругодемпфирующем воздействии на поток перекачиваемой среды.According to the developer, pressure stabilizers are modular designs, the principle of operation of which is based on the dissipative and elastic-damping effect on the flow of the pumped medium distributed along the length of the SD pipeline.

Гашение гидроудара и пульсаций осуществляется:Quenching water hammer and ripple is carried out:

- за счет податливости и диссипативных свойств демпфирующих элементов- due to the ductility and dissipative properties of the damping elements

- за счет распределенных сопротивлений перфорации - в результате воздействия на геометрию потока- due to distributed perforation resistances - as a result of impact on flow geometry

Недостатком такой конструкции также является инерционность, которая во многом обуславливается наличием распределенных сопротивлений перфорации, которые тормозят процесс перетекания жидкости при упругом изменении объема расширительных камер.The disadvantage of this design is also the inertia, which is largely due to the presence of distributed perforation resistances that inhibit the process of fluid flow during an elastic change in the volume of the expansion chambers.

Целью изобретения является повышение эффективности гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления для обеспечения надежности эксплуатации трубопровода и защиты гидрооборудования при различных возмущениях давления в гидросистемах.The aim of the invention is to increase the efficiency of damping short pulses of water hammer and pressure pulsations to ensure reliable operation of the pipeline and protect hydraulic equipment under various pressure disturbances in hydraulic systems.

Осуществление поставленной цели достигается наличием камеры гашения ударной волны и входного патрубка. Входной патрубок должен устанавливаться с наиболее вероятного направления зарождения ударных волн, а его выходное сечение должно располагаться в центре объема камеры гашения ударной волны. Камера гашения должна быть сферической формы (чем больше размер камеры, тем эффективнее ее работа), а подключения трубопровода к ней расположены на ее полюсах. Внутри камеры гашения расположена перфорированная мембрана сферической формы, которая не должна оказывать сопротивление основному потоку, то есть конструируется и размещается так, чтобы не перекрывать его сечение.The achievement of this goal is achieved by the presence of a shock absorber chamber and an inlet pipe. The inlet pipe should be installed from the most probable direction of shock wave generation, and its output cross section should be located in the center of the volume of the shock wave damping chamber. The blanking chamber must be spherical in shape (the larger the size of the chamber, the more efficient its operation), and the pipe connections to it are located at its poles. Inside the quenching chamber there is a perforated membrane of a spherical shape, which should not resist the main flow, that is, it is designed and placed so as not to overlap its cross section.

Указанное устройство обеспечивает снижение ударного давления в трубопроводе и выравнивание давления при его пульсациях.The specified device provides a reduction in shock pressure in the pipeline and pressure equalization during its pulsations.

Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1). Здесь изображен продольный разрез устройства и присоединенных к нему участков трубопровода:The invention is illustrated in the drawing (Fig. 1). Here is a longitudinal section of the device and sections of the pipeline connected to it:

1 - камера гашения;1 - blanking chamber;

2 - перфорированная мембрана;2 - perforated membrane;

3 - выходной патрубок;3 - outlet pipe;

4 - входной патрубок;4 - inlet pipe;

5 - присоединяемые участки трубопровода.5 - connected sections of the pipeline.

Осуществление поставленной цели обусловлено тем, что в заявленном устройстве плоская ударная волна, распространяющаяся по трубопроводу, преобразуется в камере гашения в сферическую, вследствие чего по пути распространения волнового фронта падает удельная энергия ударной волны и ударное давление. Наличие перфорированной мембраны вызывает диссипацию энергии при перетекании жидкости, являющемся следствием деформационного движения, через отверстия перфорации, что препятствует формированию отраженной ударной волны.The achievement of this goal is due to the fact that in the claimed device, a plane shock wave propagating through the pipeline is converted into a spherical in the quenching chamber, as a result of which the specific energy of the shock wave and the shock pressure drop along the path of propagation of the wave front. The presence of a perforated membrane causes energy dissipation during fluid flow resulting from the deformation movement through the perforation holes, which prevents the formation of a reflected shock wave.

Claims (1)

Предохранительное устройство для гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления, отличающееся сферической формой камеры гашения, содержащей внутреннюю перфорированную мембрану сферической формы и входной патрубок, размещенный с наиболее вероятного направления зарождения ударных волн и волн пульсаций давления, выходное сечение которого расположено в центре сферы, и обеспечивающее гашение коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления приданием поверхности волнового фронта сферической формы и, соответственно, снижением плотности энергии ударной волны и волны пульсации давления по пути ее распространения, в то время как перфорированная мембрана препятствует формированию отраженной ударной волны вследствие потерь энергии при перетекании частиц жидкости в результате деформационного движения через отверстия в мембране.A safety device for damping short pulses of hydraulic shock and pressure pulsations, characterized by a spherical shape of the quenching chamber containing an internal perforated membrane of a spherical shape and an inlet pipe, located from the most probable direction of generation of shock waves and pressure pulsation waves, the output section of which is located in the center of the sphere, and providing damping of short pulses of water hammer and pressure pulsations by giving the surface of the wave front a spherical shape Accordingly, reduction in the density of the shock wave energy and the pressure pulsation in its propagation path, while a perforated membrane prevents the formation of a reflected shock wave due to energy loss in the fluid overflow particles resulting deformation motion through the apertures in the membrane.

Images