Устройство для гашения гидроударов Советский патент 1992 года по МПК F16K47/02 F16K15/00 

Изобретение относится к устройствам для гашения гидравлических ударов в трубопроводах и может быть использовано в нефтегазохимической промышленности, водоснабжении и канализации.

Целью изобретения является снижение давления гидроудара при выключении насоса.

На фиг.1 представлено устройство для гашения гидроудара, общий вид; на фиг.2 - штоковая полость.

Устройство установлено на напорной магистрали 1 насоса 2, содержит корпус 3 с входным 4 и выходным 5 патрубками, в котором размещены запорный орган 6 со штоком 7, приводом 8, имеющим мембрану 9, и демпфером, содержащим подпружиненную относительно мембраны 9 втулку 10 с выполненными в ее торцах полостями 11 и 12, дроссельным отверстием 13 в ее стенке, кольцевым уплотнительным элементом 14 и уплотнением 15. Втулка 10 подвижно установлена на штоке 7 с возможностью взаимодействия в открытом положении запорного органа 6 с тормозным элементом 16, который выполнен в виде поршня, закрепленного на штоке 7. В закрытом положении запорного органа 6 втулка 10 имеет возможность взаимодействия с установленным со- осно со штоком 7 седлом 17, которое выполнено с полостью 18, обращенной своим входом 19 к втулке 10. Мембрана 9 установлена на штоке 7 между жесткими центрами 20с образованием штоковой 21 и бесштоко- вой 22 полостей, которые сообщены соответственно с входным 4 и выходным 5 патрубками посредством основных трубопроводов 23 и 24, имеющих вентили 25 и 26 и обратные клапаны 27 и 28 с параллельно им установленными регулируемыми дросселями 29 и 30. Посредством дополнительных трубопроводов 31 и 32 с вентилями 33 и 34 штоковая 21 и бесштоковая 22 полости сообщены соответственно с выходным 5 и входным 4 патрубками. Выходы основных обратных клапанов 27 и 28 сообщены соответственно с выходом и входом дополнительного обратного клапана 35. Кроме того, в ос новном трубопроводе 23 установлен вентиль 36. Полость 18 сообщена посредством трубопровода 37 с основным трубопроводом 23.

Входной патрубок 4 посредством трубопровода 38 соединен с насосом 2, подающим рабочую среду из резервуара 39. Мембрана 9 нагружена пружиной 40, полость 11 втулки 10 выполнена с ответным поршню 16 диаметром, а пружина 41 имеет ход меньше, чем ход запорного органа 6.

Устройство работает следующим образом.

При включении насоса 2 транспортируемая среда подается из резервуара 39 по трубопроводу 38 во входной патрубок 4. Запорный орган 6 в этот момент закрыт. Вентили 25,26 и 36 открыты, а вентили 33 и 34 закрыты. Среда поступает в штоковую полость 2.1 по трубопроводу 23 через основной обратный клапан 27, регулируемый дроссель 29, вентиль 36, трубопровод 37, полость 18 седла 17 и открытое проходное сечение между седлом 17 и кольцевым уплотнительным элементом 14 втулки 10, т.к. пружина41 имеет ход меньший, чем ход запорного органа 6. Дополнительный обратный клапан 35 закрыт перепадом давления. Бесштоковая полость 22 при этом заполнена средой из магистрали 1 по трубопроводу 24.

При повышении давления во входном патрубке 4 усилия слева, действующие на запорный орган 6, становятся больше усилий, действующих на него справа, он открывается и среда поступает в магистраль 1. Среда из бесштоковой полости 22 вытекает по трубопроводу 24 через регулируемый дроссель 30 в магистраль 1, изменяя сопротивление которого можно регулировать время открытия устройства.

При выключении насоса 2 среда из магистрали 1 через открытый запорный орган 6 и насос 2 сбрасывается в резервуар 39, снижая в магистрали 1 давление гидроудара.

В этом случае среда по трубопроводу 24 поступает в бесштоковую полость 22. Обратные клапаны 28 и 35 при этом открыты, а клапан 27 закрыт и среда по трубопроводу

37 поступает в штоковую полость 21.

Время заполнения полостей 21 и 22 является временем задержки в закрытии запорного органа 6 и определяет продолжительность сброса среды в резервуар 39 и

степень гашения гидроудара. Запорный орган 6 закрывается под действием усилия пружины 41 и усилия, создаваемого обратным потоком в резервуар 39. Это усилие через шток 7 передается на мембрану 9, что

вызывает повышение давления в полости 21 и приводит к закрытию обратного клапана 35. Таким образом, среда из полости 21 может вытекать только через регулируемый дроссель 29, т.к. обратный клапан 28 тоже

закрыт.

На начальном, участке хода при закрытии запорного органа 6 его скорость движения достаточно высока, т.к. в этот период зазор между седлом 17 и уплотнительным

элементом 14 имеет наибольшее значение. По мере закрытия зазор уменьшается, т.к. мембрана 9 через пружину 41 перемещает и подвижную втулку 10. Это приводит к снижению скорости вытекания среды из полости 21, и следовательно, скорости движения запорного органа 6.

На следующем участке хода, когда уплот- нительный элемент 14 оперся о седло 17, полость 21 опорожняется через дроссельное

отверстие, полость 12 втулки 10 и полость 18

седла 17. Происходит плавное снижение

скорости закрытия запорного органа 6.

На заключительном участке хода поршень 16 входит в полость 11 втулки 10, вытесняя среду в кольцевой зазор между его боковыми поверхностями и полости 11, окончательно тормозя движение запорного органа 6 на закрытие.

Таким образом, обеспечивается оптимальный закон закрытия.

На первом участке происходит достаточно быстрое снижение скорости, т.к. здесь увеличение гидравлического сопротивления запорного органа 6 незначительное и, следовательно, снижение скорости обратного потока будет небольшим.

На втором участке происходит основное снижение скорости, т.к. здесь его сопротивление существенно возрастает.

На заключительном участке происходит плавное перекрытие магистрали 1 без захлопывания.

Устройство позволяет в широком диапазоне параметров насоса 1 обеспечить ре- гулирование скорости закрытия на каждом участке хода: на первом - выбором зазора между седлом 17 и уплотнительным элементом 14; на втором - диаметром дроссельного отверстия 13; на заключительном - размерами поршня 16 и полости 11.

В ручном режиме работы после открытия запорного органа 6 вентили 25, 26 и 36 закрывают, а вентили 33 и 34 открывают. Орган 6 при работающем насосе 2 закры- вается. Если это переключение выполнить после остановки насоса 2, то запорный орган останется открытым. Это определяется направлением действия усилия, создаваемого на мембране 9 перепадом давления.

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается оптимальный закон снижения скорости закрытия, что позволяет снизить давление гидроудара при выключе- нии насоса.

Формула изобретения 1. Устройство для гашения гидроударов, установленное на напорной магистрали на- coca, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, в котором размещены запорный орган со штоком, мембранным приводом и демпфером, содержащим подпружиненную относительно мембраны

втулку с дроссельным отверстием и кольцевым уплотнительным элементом, подвижно установленную в штоке с возможностью взаимодействия в открытом положении запорного органа с тормозным элементом, закрепленным на штоке, а в закрытом - с установленным соосно со штоком седлом, которое выполнено с полостью, обращенной своим входом к втулке, при этом штоко- вая и бесштоковая полости привода сообщены посредством основных трубопроводов, имеющих вентиль, обратный клапан и параллельно ему установленный регулируемый дроссель соответственно с входным и выходным патрубками, а посредством дополнительных трубопроводов, имеющих вентили, сообщены соответственно с выходным и входным патрубками, отличающееся тем, что, с целью снижения давления гидроудара при выключении насоса, оно снабжено дополнительным обратным клапаном, вход которого сообщен с выходом основного обратного клапана бесштоковой полости, а выход - с выходом обратного клапана штоковой полости, тормозной элемент выполнен в виде соосного со штоком поршня, а втулка - с полостями в торцах, при этом дроссельное отверстие выполнено в стенке втулки, ограничивающей полость, обращенную к седлу, а другая полость выполнена с ответным поршню диаметром.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что пружина выполнена с ходом меньшим, чем ход запорного органа.

Изобретение относится к устройствам для гашения гидроударов в трубопроводах и может быть использовано в нефтегазохи- мической промышленности, водоснабжения и канализации. Цель изобретения - снижение давления гидроудара при выключении насоса путем обеспечения оптимального закона снижения скорости закрытия запорного органа. Устройство содержит корпус 3 с входным 4 и выходным 5 патрубками. При включении насоса 2 рабочая среда попадает по основному трубопроводу 23 через обратный клапан 27 в штоковую полость 21, отжимает подвижную втулку 10 и перемещает мембрану 9 со штоком 7 и запорным органом 6. Выключение насоса приводит к падению давления в трубопроводе 38, входном патрубке и штоковой полости, что приводит к течению рабочей среды в бесштоковую полость 22 из напорного трубопровода 1 по основному трубопроводу 24 через обратный клапан 28 и началу закрытия запорного органа. Поскольку длина пружины 41 меньше хода запорного органа, поршень 16 входит в полость 11, уменьшая скорость закрытия, затем происходит торможение запорного органа после касания кольцевого уплотни- тельного элемента 14 и седла 17 за счет дросселирования рабочей среды через отверстие 13 и регулируемый дроссель 29. Возможно открытие и закрытие устройства в ручном режиме посредством вентилей 25, 26 и 36 и вентилей 33 и 34. J

2324

16

Фиг 2