Устройство для гашения гидравлических ударов
Предлагаемое техническое решение относится к области машиностроения и может быть использовано в устройствах для гашения гидравлических ударов в трубопроводах, работающих под давлением. Технической задачей предлагаемого решения является упрощение конструкции, повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройств для гашения гидроударов. Указанная задача достигается тем, что запорный элемент устройства выполнен в виде поворотного сегмента а его рабочая поверхность установлена с зазором по отношению к образующей полости устройства. Использование предлагаемого технического решения позволит упростить конструкцию, повысить надежность у увеличить срок службы устройств, предназначенных для гашения гидравлических ударов по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения..
Предлагаемое техническое решение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для гашения гидравлических ударов в замкнутых системах с жидкой средой преимущественно в системах отопления зданий и в трубопроводах, работающих под давлением.
Известно устройство для защиты от гидравлического удара, содержащее трубопровод внутрь которого перпендикулярно движению потока жидкости установлен мембранно-клапанный узел с тремя каналами, расположенные в середине трубопровода вдали от его стенок, клапан прижат к седлу усилием пружины через мембрану и шток, величина натяга пружины регулируется поднятием или опусканием шпинделя. Устройство снабжено дренажным отверстием, расположенным под отверстием закрытым клапаном и соединенным с диафрагмой (см. например патент на изобретение №2127395, РФ, по кл. F16 L 5/045 за 1999 г.)
Недостатком того вида устройств является сложность конструкции из -за наличия дополнительного узла дросселирования и ненадежность в процессе работы потому, что диаметр отверстий узла защиты намного меньше диаметра отверстия трубопровода в котором он установлен. Поэтому гидроудар проходит за устройство и не может защитить тонкостенные детали системы.
Так же известны устройства для гашения гидравлических ударов в трубопроводе, включающие насосную установку или другое устройство для подачи в трубопровод жидкости под давлением, всасывающий нагнетательный и обводной трубопроводы, пусковой и отсечной клапаны,
а так же автоматический переключатель потока, установленный после насоса и соединяющий нагнетательный и обводной трубопроводы выполненный в виде тройника, по главной оси которого зеркально друг другу расположены седла, проходные каналы которых сообщены соответственно с полостями обводного трубопровода и нагнетательного патрубка насоса и запорные элементы имеющие степень свободы вдоль главной оси, причем со стороны насоса запорный элемент подпружинен, а обводной трубопровод наклонен к всасывающему трубопровода под острым углом, расходящимся в сторону автоматического переключателя потока (см. например заявку РФ на изобретение №2000112802 по кл. F 16 L 55 /045 за 2002 г.)
Недостатком этого вида устройств является то, что в их конструкции отсутствует свободная постоянная полость для гашения удара так как имеется запорный элемент, который связан с подпружиненным механизмом, а он не имеет возможности мгновенного реагирования на изменения давления в жидкости и открывать или закрывать обводную магистраль. Это делает все устройство ненадежным в работе и кроме того, имеет сложную конструкцию из-за наличия седел и запорного элемента с механизмами возврата.
Техническим результатом от использования предлагаемого устройства является упрощение конструкции, повышение надежности и расширение функциональных возможностей.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для гашения гидроудара, содержащем нагнетательную установку, подающий и отводящий трубопроводы, соединенные через двухконтурный теплообменник с тонкими рабочими стенками, автоматический переключатель потока в виде тройника с запорным элементом, с которым соединены подающий и обводной трубопроводы и контрольно-исполнительный
блок управления запорным элементом автоматического переключателя, при этом запорный элемент автоматического переключателя выполнен в виде поворотного сегмента, привод которого расположен вне полости переключателя, а его рабочая поверхность расположена с зазором по отношению к образующей полости переключателя, контрольно-исполнительный орган выполнен в виде температурного датчика, связанного с выходом потока жидкости противоположного контура теплообменника по отношению к подводящему трубопроводу.
На фиг.1 - изображена схема системы с использованием предлагаемого устройства.
На фиг.2 - продольное сечение предлагаемого устройства.
На фиг.3 - сечение по А-А фиг.2.
Как показано на фиг.1, система с использованием предлагаемого устройства для гашения гидроударов содержит один или несколько двухконтурных пластинчатых теплообменников 1, в которые с одной стороны подводится жидкая среда от потребителя, а с другой сторона другая жидкая среда, предназначенная для охлаждения или нагрев жидкой среды от потребителя. Теплообменники!, со стороны потребителя, соединены через задвижки 2 и 3 с подводящей 4 и отводящей 5 магистралями, по которым циркулирует электролит. На отводящей магистрали 5 установлен датчик температуры 6. С другой стороны в теплообменники 1 подводится охлаждающая жидкость, например вода, из подающего трубопровода 7 через устройство для гашения ударов 8 (МЭО) и краны 9. После прохождения воды по теплообменникам 1 она подается в отводящий трубопровод 10 через краны 11. Одновременно с МЭО связан обводной трубопровод 12, соединенный с отводящим трубопроводом 10,
расположенным до теплообменников 1. МЭО 8 снабжен связью 13 (например электрической) с температурным датчиком 6.
Устройство для гашения гидравлических ударов МЭО, возникающих в подающей системе, в которой имеется насосная установка, состоит из корпуса 14 с полостью 15, в котором выполнены сквозные отверстия 16, 17, 18, а в средней части полости, размещена ось 19 с сегментом 20, которая соединена через муфту 21 с приводом 22. Между рабочей поверхностью сегмента 20 и образующей полости 15 выполнен гарантированный зазор 23, который не перекрывает полностью отверстия 16, 7 и 18.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. От насосной установки под давлением через трубопровод 7 вода через МЭО 8 и краны 9 подается в теплообменник 1.Пройдя через систему каналов теплообменника 1 отдав или забрав тепло отводится через краны 11 в магистраль 10. Одновременно в другой контур теплообменника 1 из магистрали 4 через задвижки 2 подается жидкий электролит, который необходимо или нагреть или охладить до нужной температуры. Пройдя по каналам теплообменника 1.электролит через задвижки 3 направляется в отводящую магистраль 5. На выходе из задвижек 3 в магистраль 5 установлен температурный датчик, который связан с МЭО и управляет им. В начале работы, когда температура электролита больше необходимой за счет привода 22 поворачивается сегмент 20 и закрывает отверстие 16 обводного трубопровода 12, соединяет отверстия 17 и 18 между собой. Весь поток охлаждающей жидкости направляется в теплообменник 1 и происходит интенсивное охлаждение электролита. В результате температура электролита снижается и температурный датчик дает команду на привод 22, который поворачивает сегмент 20 и приоткрывает или открывает полностью отверстие 16 и частично или полностью закрывает отверстие 18. В этом случае поступление охлаждающей жидкости в
теплообменник снижается или же полностью прекращается, направляется через обводную магистраль 12 в отводящий трубопровод 10 непосредственно Указанный процесс работы системы производится постоянно пока требуется производить охлаждение или нагрев электролита. При этом стенки тела пластин в теплообменнике выполнены значительно меньшей толщины чем трубопроводы магистралей 4, 5 и трубопроводов 7, 10 и 12. Поэтому при повышении давления в системе выше требуемого они разрушаются первыми, процесс приходится останавливать и производить замену пластин. Обычно это происходит в результате гидравлических ударов, которые возникают при открывании или закрывании кранов или же сбоев в насосной установке. Этот же МЭО 8 исключает попадание жидкости с повышенным давлением в теплообменники 1. В случае резкого повышения или понижения давления в подводящей магистрали 7 поток жидкости из отверстия 17 попадает в полость 15, объем которой значительно превышает проходное сечение подводящей магистрали 7. Поток жидкости поворачивает принудительно сегмент 20 и располагает его перпендикулярно отверстию 17 и тем самым закрывает отверстие 18 и открывает отверстие 16. В результате жидкость с повышенным давлением из подающего трубопровода 7 направляется в обводной трубопровод 12 а из него в отводящий трубопровод 10 и не попадает в полость теплообменника 1 и защищает его от разрушения. После выравнивания давления вал привода 22 возвращается в исходное положение и процесс циркуляции жидкости возобнавляется в прежнем режиме. Кроме того, выполнение сегмента 20 с зазором по отношению к отверстиям 16, 17 и 18 с зазором не требует выполнения и установку герметичных седел на эти отверстия, что способствует исключения резкого перекрытия магистралей и трубопроводов при повороте сегмента 20, что
исключает возникновению ударов в самом устройстве для гашения гидравлических ударов МЭО. 8.
Выполнение клапана с сегментным поворотным запорным элементом и установке его в системах циркуляции жидкостей обеспечивает защиту от перегрузок узлов, у которых имеются тонкие стенки. Выполнение тонкостенных узлов необходимое условие для улучшения работы и увеличения КПД передачи тепла в процессе работы. Защита узлов с тонкими стеками обеспечивается за счет введения полости, у которой сечение превышает проходное сечение трубопроводов, а гарантированный зазор между запорным элементом и отверстиями в корпусе, позволяет исключить резкое перекрытие отверстий и производить регулировку проходного сечения отверстий в автоматическом режиме.
По сравнению с известными устройствами для гашения гидравлических ударов предлагаемое устройство полностью исключает прохождение давления в узлы с меньшим запасом прочности и одновременно работает как регулятор заданного параметра (например температуры) в процесс эксплуатации без дополнительных устройств, а выполнение запорного элемента без герметичных седел упрощает конструкцию самого устройства.
1. Устройство для гашения гидравлических ударов, преимущественно для жидкой среды, содержащее нагнетательную установку, подающий и отводящий трубопроводы, соединенные между собой двухконтурным теплообменником с тонкими стенками, автоматический переключатель потока в виде тройника с запорным элементом, с которым соединены подающий и обводной трубопроводы и контрольно-исполнительный блок управления автоматическим переключателем, отличающееся тем, что запорный элемент автоматического переключателя потока выполнен в виде поворотного сегмента, привод которого расположен вне полости переключателя, рабочая поверхность которого установлена с зазором по отношению к образующей внутренней полости переключателя, а контрольно-исполнительный орган выполнен в виде температурного датчика, установленного на выходе противоположного контура теплообменника по отношению к подводящему трубопроводу.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что величина зазора автоматического переключателя выполнена в пределах 3-5% от проходного сечения подводящего трубопровода.
