Способ гашения гидроудара и устройство для его осуществления

 

Использование: гидросистемы для гашения двусторонних гидроударов с высокой интенсивностью. Сущность изобретения: рассеивание энергии волны давления в потоке на перфорированных лепестка демпфирующих элементов (ДЭ), разнесенных относительно друг друга вдоль потока, при этом при прохождении в потоке волны давления и разряжения с интенсивностью выше или ниже заданной поток в зоне между ДЭ перекрывают. Устройство содержит корпус, нормально открытый клапан, выполненный в виде поворотных неперфорированных заслонок, соединенных между собой посредством упругой связи и ДЭ, установленных в корпусе одна перед клапаном и другая - после клапана, при этом ДЭ выполнены в виде неподвижного профилированного сердечника с кольцевыми канавками и опорным элементом, упорных элементов в виде продольных ребер жесткости и поворотных профилированных лепестков, связанных шарнирно с сердечником. Шарниры размещены в канавках, лепестки соединены между собой упругим элементом, при этом лепестки ДЭ установлены до и после клапана и могут иметь различную величину перфорации, угол наклона лепестков ДЭ в исходном положении может быть меньше или равен углу наклона заслонок в их исходном положении, а устройство может быть снабжено дополнительно обратно установленными лепестками ДЭ и заслонками клапана. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в гидросистемах, подверженных действию гидроударов большой интенсивности.

Известен способ гашения гидроудара путем рассеивания энергии волны давления в потоке [1].

Известный способ не обеспечивает эффективное гашение как прямого, так и непрямого гидроударов.

Известно также устройство для гашения гидроудара, содержащее демпфирующую секцию, включающую кожух, обечайку и упругий элемент в виде заполненных сжатым газом оболочек [1].

Его недостаток заключается в низкой эффективности гашения гидроударов с различных направлений.

Прототипом заявленного способа является способ гашения гидроудара путем рассеивания волны давления в потоке изменением гидравлического сопротивления проточной части [2].

Однако данный способ не обеспечивает эффективного гашения непрямого гидроудара, а также не предотвращает образования кавитационных полостей (каверн) в зоне разряжения.

Прототипом заявленного устройства является устройство гашения гидроудара, содержащее корпус и размещенный в нем прерыватель потока в виде нормально открытого клапана, установленного неподвижно относительно корпуса [2].

Известное устройство не обеспечит эффективное гашение гидроударов высокой интенсивности, непрямых гидроударов и не предотвращает образования кавитационных каверн, схлопывание которых приводит к быстрому разрушению элементов трубопровода.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности гашения как прямых, так и непрямых гидроударов высокой интенсивности.

В данном способе гашения гидроудара путем рассеивания энергии волны давления в потоке новым является то, что рассеивание энергии волны давления осуществляют изменением гидравлического сопротивления проточной части и рассеиванием энергии волны давления, осуществляемым на перфорированных подвижных элементах, разнесенных относительно друг друга вдоль по потоку, причем при прохождении в потоке волны давления выше или ниже заданной в зоне между перфорированными элементами поток перекрывают.

Основной технический результат, достигаемый при использовании указанной выше совокупности признаков, достаточных во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, состоит в обеспечении надежного гашения двухсторонних гидроударов высокой интенсивности и с широким диапазоном параметров.

Кроме того, в данном способе перфорированные элементы могут быть зафиксированы в раскрытом состоянии, что позволяет дополнительно демпфировать колебания давления в потоке, а также предотвратить кавитационные явления при гашении гидроударов.

Цель достигается тем, что в известном устройстве для гашения гидроудара, содержащем корпус и размещенный в нем прерыватель потока в виде нормально открытого клапана, установленного неподвижно относительно корпуса, клапан выполнен в виде поворотных неперфорированных заслонок, соединенных между собой посредством упругой связи и установленных с возможностью разворота поперек потока и прилегания к упорным выступам при повышении давления в потоке выше заданного уровня перед клапаном, а устройство дополнительно снабжено демпфирующими элементами, установленными в корпусе один перед клапаном и другой - после клапана, при этом демпфирующие элементы выполнены в виде неподвижного профилированного сердечника с кольцевыми канавками и опорным элементом на его входном участке, упорных элементов в виде продольных ребер жесткости и по крайней мере двух поворотных перфорированных лепестков, связанных шарнирно с входным участком сердечника, при этом шарниры размещены в кольцевых канавках сердечника, лепестки соединены между собой посредством упругого элемента с возможностью их прилегания в исходном положении к опорному элементу и в раскрытом состоянии - к входным кромкам ребер жесткости.

Основной технический результат, достигаемый при использовании вышеуказанной совокупности признаков, состоит в том, что повышается надежность гашения гидроударов высокой интенсивности при широком диапазоне их параметров.

Опорный элемент демпфирующих элементов выполнен в виде продольных ребер жесткости, закрепленных на стенках профилированного сердечника. Этим достигается повышение жесткости конструкции и одновременно минимизируются гидравлические потери, так как ребра жесткости спрофилированы, исходя из указанного выше условия.

Демпфирующие элементы выполнены в виде поворотных перфорированных лепестков, связанных между собой посредством упругого элемента, размещенного между лепестками и соединенных шарнирно с сердечником. Такое выполнение позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление и повысить быстродействие при срабатывании.

Лепестки демпфирующих элементов, установленных до и после клапана, могут иметь различную величину перфорации, что позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление без снижения надежности при срабатывании.

Угол наклона к оси корпуса в исходном положении поворотных заслонок может превышать угол наклона к оси корпуса перфорированных лепестков демпфирующего элемента, установленного перед клапаном, что позволяет дополнительно снизить гидравлическое сопротивление устройства без снижения надежности срабатывания.

Лепестки демпфирующих элементов могут фиксироваться в раскрытом состоянии относительно корпуса с последующим их складыванием при обратном ходе волны давления, что позволяет интенсифицировать процесс рассеивания энергии волны давления в потоке и повысить надежность работы устройства.

На фиг. 1 схематически представлено устройство, продольный разрез; на фиг.2 - вариант выполнения с объединенным сердечником демпфирующего элемента и клапана; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 показан лепесток демпфирующего элемента; на фиг.5 представлен вариант выполнения со сдвоенными демпфирующими элементами и сдвоенным клапаном.

Устройство для гашения гидроудара содержит корпус 1 и размещенный в нем прерыватель потока в виде нормально открытого клапана, установленного неподвижно относительно корпуса 1. Клапан выполнен в виде поворотных неперфорированных заслонок 2, соединенных между собой посредством упругой связи 3, например пружины растяжения, и установленных с возможностью разворота поперек потока и прилегания к упорным выступам 4 при повышении давления в потоке выше заданного уровня перед клапаном, а устройство дополнительно снабжено демпфирующими элементами, установленными в корпусе 1 один перед клапаном и другой - после клапана, при этом демпфирующие элементы выполнены в виде неподвижного профилированного сердечника 5 с кольцевыми канавками 6 и опорным элементом 7 на его входном участке, упорных элементов 8 в виде продольных ребер жесткости и по крайней мере двух поворотных перфорированных лепестков 9, связанных шарнирно с входным участком сердечника 5, при этом шарниры 10 размещены в кольцевых канавках 6 сердечника 5, лепестки 9 соединены между собой посредством упругого элемента 11, например пружины растяжения, с возможностью их прилегания в исходном положении к опорному элементу 7 и в раскрытом состоянии - к входным кромкам ребер 8 жесткости. Лепестки 9 демпфирующих элементов, установленных до и после клапана, могут иметь различную величину перфорации, причем в зависимости от условий работы устройства перфорация лепестков 9 демпфирующего элемента, установленного после клапана, может быть либо меньше, либо превышать величину перфорации лепестков 9 демпфирующего элемента, установленного перед клапаном. Лепестки 9 демпфирующих элементов могут фиксироваться в раскрытом состоянии относительно корпуса 1, например, с помощью двухпозиционных защелок. В исходном положении угол наклона к оси корпуса 1 поворотных заслонок 2 может превышать угол наклона к оси корпуса 1 перфорированных лепестков 9 демпфирующих элементов. Устройство может быть выполнено с обратно установленными на сердечниках 5, 12 лепестками 13 и заслонками 14, выполненными аналогично описанным выше.

При нормальной работе без гидроударов среда проходит через единый проточный тракт устройства, в том числе через зазоры между ребрами 4, 8 жесткости, отверстия перфорации лепестков 9 и открытые в этом случае отверстия демпфирующих элементов и клапана.

При возникновении прямого гидроудара, распространяющегося по направлению стрелки 15, волна повышенного давления на его фронте раскрывает лепестки 9 демпфирующего элемента, установленного перед клапаном, преодолевая сопротивление упругого элемента 11. Раскрытые перфорированные лепестки 9 гасят пиковые нагрузки давления возмущенной среды. Далее волна повышенного давления закрывает поворотные заслонки 2 клапана, и повышенное давление в отсеченной зоне перед клапаном продолжает гаситься перфорированными лепестками 9, причем фиксирование лепестков 9 в раскрытом положении интенсифицирует процесс рассеивания энергии и затрачивания энергии потока на складывание лепестков 9 и перевод их в исходное положение. Одновременно в зоне за клапаном происходит движение жидкости по инерции, при этом за счет проскочившей части энергии потока раскрываются перфорированные лепестки 9 демпфирующего элемента, установленного за клапаном, что ведет к дальнейшему рассеиванию энергии потока до приемлемого уровня.

Закрытие и открытие каждого из элементов устройства происходит последовательно по мере прохождения волны повышенного давления, что ведет к ослаблению колебательных процессов в трубопроводе.

При похождении через устройство отраженной волны раскрываются обратно установленные лепестки 13 демпфирующих элементов, а обратно установленные заслонки 14 перекрывают проходное сечение устройства и гашение волн повышенного давления и пониженного происходит в порядке, обратном описанному выше. Такой же процесс происходит при непрямом гидроударе.

Гашение гидроудара осуществляют путем рассеивания энергии волны давления в потоке на перфорированных элементах (лепестки 9), разнесенных относительно друг друга вдоль потока, при этом при прохождении в потоке волны давления или разряжения с интенсивностью, соответственно выше или ниже заданной, поток в зоне между демпфирующими элементами (лепестки 9) перекрывают.

Фиксирование лепестков в раскрытом состоянии позволяет интенсифицировать процесс рассеивания энергии в устройствах с возникновением отраженной волны давления.

Формула изобретения

СПОСОБ ГАШЕНИЯ ГИДРОУДАРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ гашения гидроудара путем рассеивания энергии волны гидроудара в потоке и изменения гидравлического сопротивления проточной части, отличающийся тем, что рассеивание энергии волн гидроудара осуществляют на перфорированных подвижных элементах, разнесенных относительно друг друга вдоль потока, причем при прохождении в потоке волны гидроудара в зоне между перфорированными элементами поток перекрывают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обратном ходе волны гидроудара последняя открывает перфорированные элементы.

3. Устройство для гашения гидроудара, содержащее корпус и размещенный в нем прерыватель потока в виде нормально открытого клапана, установленного неподвижно относительно корпуса, отличающееся тем, что клапан выполнен в виде поворотных неперфорированных заслонок, соединенных между собой посредством упругой связи и установленных с возможностью разворота поперек потока и прилегания к упорным выступам при повышении давления в потоке выше заданного уровня перед клапаном, а устройство дополнительно снабжено демпфирующими элементами, установленными в корпусе один перед клапаном и другой после клапана, при этом демпфирующие элементы выполнены в виде неподвижного профилированного сердечника с кольцевыми канавками и опорным элементом на его входном участке, упорных элементов в виде продольных ребер жесткости и по крайней мере двух поворотных перфорированных лепестков, связанных шарнирно с входным участком сердечника, при этом шарниры размещены в кольцевых канавках сердечника, лепестки соединены между собой посредством упругого элемента с возможностью их прилегания в исходном положении к опорному элементу и в раскрытом состоянии к входным кромкам ребер жесткости.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что лепестки демпфирующих элементов, установленных до и после клапана, имеют различную величину перфорации.

5. Устройство по пп.3 и 4, отличающееся тем, что перфорация лепестков демпфирующего элемента, установленного после клапана, превышает величину перфорации лепестков демпфирующего элемента, установленного перед клапаном.

6. Устройство по пп.3 и 4, отличающееся тем, что перфорация лепестков демпфирующего элемента, установленного после клапана, меньше величины перфорации лепестков демпфирующего элемента, установленного перед клапаном.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в исходном положении угол наклона к оси корпуса поворотных заслонок превышает угол наклона к оси корпуса перфорированных лепестков демпфирующего элемента, установленного перед клапаном.

8. Устройство по п.3, отличающееся тем, что лепестки демпфирующих элементов фиксируются в раскрытом состоянии относительно корпуса.

9. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено обратно установленными лепестками и заслонками, установленными с возможностью поворота относительно корпуса и сердечника на шарнирах и соединенных между собой упругой связью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5