Демпфер гидравлического удара Советский патент 1992 года по МПК F16L55/04 F16L55/55 

Изобретение относится к гидравлике и может быть использовано для гашения гидравлических ударов, возникающих в стенках трубопроводов.

Известен демпфер гидравлического удара, содержащий установленный на трубопроводе корпус, в котором размещен демпфирующий элемент, выполненный в виде поперечно-гофрированного элемента, присоединенного обоими концами к трубопроводу. Недостатком известного демпфера являются низкие диссипативные характеристики по отношению к высокочастотным ко- лебаниям, например ультразвукового диапазона, возникающим в трубопроводах в результате гидравлического удара.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является демпфер гидравлического удара, содержащий выполненную в виде полого усеченного конуса с малым и большим основаниями,

при этом большее основание направлено навстречу потоку, поперечно-гофрированную эластичную оболочку, установленную внутри поперечно-гофрированной про- ставки, размещенной в корпусе, установленном на трубопроводе. Основной недостаток такого демпфера заключается в том, что он обладает низкими дисси- пативными характеристиками по отношению к высокочастотным колебаниям, например ультразвукового диапазона, возникающим ъМгрубопройодах в результате гидравлического удара. Данное обстоятельство обьясняется различием скоростей распространения волн в материале трубопровода и в жидкости, находящейся в нем. Например, если трубопровод выполнен из стали, а в качестве жидкости применена вода, то скорости., звука в указанных средах соответственно равны 5850 и 1497 м/с. В то же время поперечно-гофрированЯ

о

4

Ю

а

ная проставка, выполненная из эластичного материала, обладает высокой отражающей способностью по отношению к ультразвуковым волнам. Поэтому в случае возникновения в магистрали гидравлического удара, возбужденная им ультразвуковая волна, распространяющаяся по трубопроводу, достигает границы раздела сред трубопровод-поперечно-гофрированная проставка значительно раньше (приблизительно в 3 раза быстрее, нежели та же волна в воде. В результате отраженная от границы раздела сред трубопровод-поперечно-гоф| йр#8ан- ная проставка ультразвуковая волна в трубопроводе изменяет свое направление на обратное и распространяется навстречу прямой волне в жидкости и совмещенной с ней упругой волной сжатия в трубопроводе. При столкновении отраженной волны и указанной волны сжатия в стенке трубопровода вследствие того, что они направлены в проти- вофэзе, происходит интенсивное преобразование акустической энергии в тепТГбв ую, что сопровождается либо разрушением стенки, либо появлением в ней усталостных явлений.

Цель изобретения - повышение эффективности гашения высокочастотных волн.

Поставленная цель достигается тем, что демпфер, содержащий установленный между торцовыми Поверхностями концов трубопроводов поперечно-гофрированный элемент из эластичного материала, герметично закрепленный концами к трубопроводам, снабжен дополнительными демпфирующими элементами, закрепленными на торцовых поверхностях трубопроводов, каждый из которых выполнен в виде акустических трансформаторов с внутренней поверхностью экспоненциальной формы, причем акустический трансформатор и трубопровод выполнены из одного материала. В ведение дополнительных демпфирующих элементов позволяет изменить физическую картину процесса диссипации энергии ультразвуковой волны, распространяющейся по трубопроводу за счет концентрации энергии ультразвуковой волны с последующим ее рассеянием в жидкости, протекающей по трубопроводу.

На чертеже представлена схема предлагаемого демпфера.

Демпфер содержит установленный между торцовыми поверхностями концов трубопроводов 1 поперечно-гофрированный элемент 2 из эластичного материала, герметично закрепленный концами к трубопроводам 1, и дополнительные демпфирующие элементы 3, выполненные в виде акустических трансформаторов с внутренней поверхностью экспоненциальной формы из того же материала, что и трубопровод t.

Демпфер гидравлического удара работает следующим образом.

В случае гидроудара в магистрали происходит интенсивное преобразование кине- тической энергии потока жидкости в энергию волны сжатия, распространяющей0 ся 8 стйрону демпфера. Вследствие того, что скорость движения высокочастотной волны в стенке трубопровода значительно выше, чем в жидкости, достижение ее фронтом конца трубопровода происходит раньше,

5 чем фронтом волны сжатия в жидкости. Поскольку к концу трубопроводов 1 присоединены дополнительные демпфирующие элементы 3, выполненные в виде акустических трансформаторов с внутренней экспо0 ненциальной поверхностью, в последней происходит концентрация энергии высокочастотной волны, распространяющейся в стенке трубопровода 1 с последующим ее преобразованием демпфирующими эле5 ментами 3 в тепловую энергию жидкости, находящейся в полости поперечно-гофрированного элемента 2. В результате значительно уменьшается интенсивность волны, отраженной от концов трубопровода 1. е

0 связи с чем столкновение фронта отраженной высокочастотной волны в стенке трубопровода 1 и фронта направленной в протмвофазе к ней прямой высокочастотной волны, распространяющегося совместно с

5 волной сжатия в жидкости, сопровождается меньшими по величине местными напряжениями в стенке. По достижении фронтом волны сжатия в жидкости поперечно-гофрированного элемента 2 происходит гашение

0 ее энергии в результате расширения в полости этого элемента.

Формула изобретения Демпфер гидравлического удара, со5 держащий установленный между торцовыми поверхностями концов трубопроводов поперечно-гофрированный элемент из эластичного материала, герметично закрепленный концами к трубопроводам, отличаю0 щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности гашения высокочастотных волн, демпфер снабжен дополнительными демпфирующими элементами, закрепленными на торцовых поверхностях трубопро5 водов, каждый из которых выполнен в виде акустических трансформаторов с внутренней поверхностью экспоненциальной формы, причем акустический трансформатор и трубопровод выполнены из одного материала.

г j

Использование: гашение энергии гидравлических ударов в стенках трубопроводов. Цель изобретения - повышение эффективности гашения высокочастотных волн. Сущность изобретения: демпфер содержит поперечно-гофрированный элемент (ПРГЭ) (2) и 2 дополнительных демпфирующих элемента (ДПЭ) (3) с внутренней поверхностью экспоненциальной формы, ПРГЭ