PL233063B1 - Dynamiczny stabilizator ciśnienia - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest dynamiczny stabilizator ciśnienia przeznaczony do tłumienia uderzeń hydraulicznych w rurociągach do przesyłania cieczy, zwłaszcza w sieciach wodociągowych, ropociągach, instalacjach technologicznych, zarówno dla długich, jak i krótkich rurociągów.

Celem projektu wynalazczego jest opracowanie rozwiązania, które zapewni natychmiastowe i skuteczne stłumienie fali ciśnienia wywołanej uderzeniem hydraulicznym w rurociągu. Zjawisko to, o charakterze falowym, powstaje w wyniku szybkiej w czasie zmiany strumienia masy cieczy. Powstałe w jego efekcie przyrosty ciśnienia są tak duże, że grożą z jednej strony rozerwaniem rurociągu, dla dodatniej amplitudy ciśnienia, z drugiej zaś zapadnięciem ścianki oraz powstaniem zjawiska kawitacji dla amplitudy ujemnej. Zniszczeniu mogą ulec pompy oraz inne urządzenia zainstalowane na rurociągu. Uderzenie hydrauliczne jest przyczyną blisko 80% wszystkich awarii instalacji wodnych pracujących pod ciśnieniem. Z tego też względu konieczne jest stosowanie odpowiednich urządzeń łagodzących skutki tego zjawiska.

Do dotychczas stosowanych urządzeń łagodzących skutki uderzenia hydraulicznego należy zaliczyć: wysoko oraz niskociśnieniowe zawory bezpieczeństwa, zbiorniki wodno-powietrzne (gazowe), zbiorniki przeponowe zewnętrzne, przeponowe lub jednostronnie zamknięte, zbiorniki tłumiące o podatnych na odkształcenie ściankach. Z patentu PL 202 973 znane jest urządzenie do tłumienia uder zenia hydraulicznego, które stanowi przepływowy rurowy zbiornik tłumiący o podatnych na odkształcenie ściankach, przyłączony równolegle do rurociągu za pośrednictwem zaworów odcinających. Każde z tych rozwiązań ma istotne wady obejmujące konieczność zrzutu cieczy, niezbędną dużą objętość zbiorników, oraz opóźniony proces łagodzenia uderzenia hydraulicznego, co jest związane z koniecznością przepływu cieczy do tych urządzeń.

Z opisu patentowego EP0565183 znany jest także absorber uderzenia hydraulicznego przyłączony liniowo do segmentów rurociągu, złożony z odcinka elastycznej rury otoczonej sztywnym płaszczem. Przestrzeń między pomiędzy rurą a płaszczem jest wypełniona powietrzem, które tworzy poduszkę powietrzną łagodzącą skutki uderzenia hydraulicznego powodującego odkształcenie ścianki rury. Przestrzeń ta może być wyposażona w zawór dławiący pozwalający na kontrolę nadciśnienia w poduszce powietrznej.

Dynamiczny stabilizator ciśnienia, zawierający przewód wewnętrzny o podatnej na odkształcenie ściance, umieszczony wewnątrz odcinka rurociągu do przesyłania cieczy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przewód wewnętrzny stanowi jednostronnie zaślepiony przewód gazowy zamocowany wzdłuż ścianki rurociągu powyżej jego osi, przy czym drugi koniec przewodu wewnętrznego jest zaopatrzony w zawór gazowy zamocowany na zewnątrz rurociągu i manometr do pomiaru ciśnienia gazu.

Urządzenie ma prostą konstrukcję, pozwalającą na jego zamontowanie w dowolnym odcinku rurociągu, w którym możliwe jest wystąpienie uderzenia hydraulicznego, bez konieczności wymiany segmentu rurociągu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w odcinku rurociągu w widoku z boku, a fig. 2 przedstawia urządzenie z fig. 1 w przekroju poprzecznym odcinka rurociągu.

Jak przedstawiono na rysunku, urządzenie obejmuje poziomy odcinek rurociągu 1 do przesyłania cieczy, w którym możliwe jest wystąpienie uderzenia hydraulicznego. Urządzenie zawiera przewód wewnętrzny 2 o podatnej na odkształcenie ściance, umieszczony wewnątrz odcinka rurociągu 1. Przewód wewnętrzny 2 stanowi jednostronnie zaślepiony wkrętką 6 przewód gazowy, zamocowany wzdłuż ścianki rurociągu 1 powyżej jego osi. Drugi koniec przewodu wewnętrznego 2 jest zaopatrzony w zawór gazowy 3 zamocowany na zewnątrz rurociągu i manometr 4 do pomiaru ciśnienia gazu w tym przewodzie. Zawór gazowy 3 zapewnia możliwość zmiany ciśnienia gazu w przewodzie wewnętrznym 2 za pomocą urządzenia zewnętrznego lub instalacji ciśnieniowej. Drugi manometr 5 służy do pomiaru ciśnienia cieczy w rurociągu 1.

Ze względu na fakt, że cała powierzchnia przewodu wewnętrznego 2 o odpowiednio dobranej, podwyższonej podatności ścianki na odkształcenie, bierze udział w redukcji oscylacji ciśnienia, urządzenie działa w sposób natychmiastowy. Proces redukcji oscylacji ciśnienia wywołanych uderzeniem hydraulicznym następuje w sposób natychmiastowy, gdyż cała powierzchnia przewodu wewnętrznego 2 uczestniczy w tym procesie. Urządzenie może być wykorzystane zarówno dla długich, jak też krótkich rurociągów, oraz różnych ciśnieniowych warunków eksploatacyjnych, co związane jest z możliwością zmiany ciśnienia gazu (powietrza) w przewodzie wewnętrznym 2 stabilizatora.

PL 233 063 Β1

Zastosowanie dynamicznego stabilizatora ciśnienia pozwala na praktycznie natychmiastowe tłumienie fali ciśnienia, dla dodatniej i ujemnej fazy zjawiska, wywołanej uderzeniem hydraulicznym. Urządzenie charakteryzuje się prostą konstrukcją, trwałością eksploatacyjną, oraz bardzo niskimi kosztami wykonania. Ponadto, w przypadku awarii urządzenia powodującej rozszczelnienie przewodu wewnętrznego 2, nie występuje wyciek transportowanej cieczy na zewnątrz rurociągu 1. Cecha ta ma szczególne znaczenie w przypadku ciśnieniowego transportu ropy naftowej i innych substancji chemicznych, których wyciek wiąże się ze skażeniem środowiska. Zastosowanie proponowanego urządzenia nie wymaga wymiany segmentu rurociągu, czy też budowy zbiorników cieczowo-gazowych o dużej objętości. Dzięki możliwości zmiany ciśnienia gazu w przewodzie wewnętrznym 2 możliwe jest jego zastosowanie dla różnych warunków eksploatacyjnych, co znacznie zwiększa jego uniwersalność.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Dynamiczny stabilizator ciśnienia, zawierający przewód wewnętrzny o podatnej na odkształcenie ściance, umieszczony wewnątrz odcinka rurociągu do przesyłania cieczy, znamienny tym, że przewód wewnętrzny (2) stanowi jednostronnie zaślepiony przewód gazowy zamocowany wzdłuż ścianki rurociągu (1) powyżej jego osi, przy czym drugi koniec przewodu wewnętrznego (2) jest zaopatrzony w zawór gazowy (3) zamocowany na zewnątrz rurociągu (1) i manometr (4) do pomiaru ciśnienia gazu.