Робочий пружний елемент компенсатора гідравлічного удару

Корисна модель відноситься до засобів пневмогідравлічної техніки або до трубопровідної арматури і може бути використана у приладах, а саме, у компенсаторах гідравлічного удару, призначених для захисту гідро- і пневмосистем, зокрема, їх вузлів та елементів і, особливо, лічильників палива, від гідравлічного удару і коливань тиску робочої рідини, що рухається у системі при її перекачуванні насосами, зокрема, і паливними в паливних системах двигунів будь-якого призначення. Відомий пристрій для гасіння гідравлічних ударів, яке містить проточний корпус, встановлений всередині трубопроводу, що захищається, а також співісно розміщені в корпусі сопло і послідовно сполучені дифузор і конфузор. Пристрій містить зовнішню (за межами трубопроводу) допоміжну ємкість, пов'язану із згаданим корпусом за допомогою трубки. Біля дифузора встановлена насадка, яка містить механізм управління у вигляді поворотного елементу з аеродинамічним профілем, направленим уздовж потоку, і забезпеченого двома упорами. Цей пристрій використовується у магістральних трубопроводах. При сталому режимі водорозбору корпус через додаткову тр убку постійно забирає з допоміжної ємкості певну кількість води. При зупинці насосного агрегату, хвиля, що утворилася, зустрічається з додатковою трубкою, і частина води повертається в допоміжну ємність, де хвиля втрачає велику частину своєї енергії [див. патент Росії №2111405 з класу F 16 L 55/04 опублікований 20.05.1998 року]. Основним недоліком цього пристрою є складність і нераціональність його конструкції, які обумовлені відсутністю у її складі робочих пружних елементів. Саме ця обставина робить необхідним розміщення однієї частини пристрою в трубопроводі, що захищається, а другий - зовні. Через те, у свою чергу, експлуатація цього пристрою вимушує постійно підживляти допоміжну місткість водою, що, у свою чергу, вимушує забезпечувати додатковою системою водопостачання сам пристрій. При монтажі пристрою на трубопроводі виникає необхідність в порушенні його цілісності для розміщення всередині частини пристрою. Все це створює певн. незручності і приводить до істотного підвищення витрат на монтаж та експлуатацію відомого пристрою для гасіння гідравлічного удару. Цей недолік усунений в пристрої для гасіння гідравлічного удару, який містить корпус, і розміщені в ньому нормально відкритий клапан, виконаний у вигляді поворотних неперфорованих заслінок, сполучених між собою за допомогою пружного зв'язку і демпфуючи х елементів, встановлених в корпусі одна перед клапаном і друга після клапана, при цьому демпфуючі елементи, або робочі елементи пристрою, виконані у вигляді нерухомого профільованого сердечника з кільцевими канавками і опорним елементом, наполегливих елементів у вигляді наполегливих ребер жорсткості і поворотних профільованих і перфорованих пелюсток, пов'язаних шарнірно з сердечником. Шарніри розміщені в канавках, пелюстки сполучені між собою пружним елементом. При цьому пелюстки демпфуючи х елементів встановлені до і після клапана і можуть мати різну величину перфорації, а кут нахилу пелюсток демпфуючи х пристроїв в початковому положенні може бути менше або рівний куту на хилу заслінок в їх початковому положенні. При виникненні гідроудару, хвиля підвищеного тиску на його фронті розкриває пелюстки демпфуючого елементу, встановленого перед клапаном, долаючи опір пружного елементу. Розкриті перфоровані пелюстки гасять пікові навантаження тиску обуреного середовища. Далі хвиля підвищеного тиску закриває поворотні заслінки клапана, і підвищений тиск у відсіченій зоні перед клапаном продовжує гаситися перфорованими пелюстками, причому фіксація пелюсток в розкритому положенні інтенсифікує процес розсіювання енергії і витрачання енергії потоку на складання пелюсток і переклад їх в початкове положення. Одночасно в зоні за клапаном відбувається рух рідини за інерцією, при цьому за рахунок частини енергії потоку, що проскочила, розкриваються перфоровані пелюстки демпфуючого елементу, встановленого за клапаном, що веде до подальшого розсіювання енергії потоку до прийнятного рівня [див. патент Росії №2031300 з класу F 16 L 55/04 опублікований 20.03.1995 року]. Основним недоліком цього пристрою для гасіння гідравлічного удару є, надмірна складність його робочих елементів, які безпосередньо забезпечують гасіння гідро удару та хвилі підвищеного тиску робочої рідини, що обумовлено наявністю великої номенклатури мініатюрних деталей у їх складі. Незважаючи на всю складність робочих органів цього компенсатора гідравлічного удару, вони все ж таки мають високу інерційність, з-за якої надглядається проскакування неврівноваженої частини енергії потоку робочої рідини через нормально відкритий клапан, що неприпустимо для деяких приладів, що встановлюються в гідросистему, зокрема лічильників палива, встановлених в паливну систему дви гунів, що працюють на рідинному паливі. Найбільш близьким по своїй суті і ефекту, що досягається, та який приймається за прототип, є робочий пружний елемент компенсатора гідравлічного удару, який виконаний у з вигляді циліндрової трубки з еластичного матеріалу (мембрани) та охоплюючих її вкладишів з пружного матеріалу, виконаних у вигляді кілець з розподіленими по їх поверхні виїмками у вигляді кільцевих, або радіальних, або спіральних канавок або поглиблень довільної форми і/або за їх обсягом порожнинами у вигляді подовжніх або радіальних проточок, а також вкладиші розділені кільцями меншого діаметру, утворюючими кільцеві канавки. Такий робочий пружний елемент встановлюється всередину циліндрового корпусу компенсатора гідравлічного удару і разом з ним надягається на перфоровану ділянку трубопроводу. При різкому підвищенні тиску робочої рідини, остання, через перфораційні отвори в трубопроводі, розриває пружну мембрану, і хвиля неврівноваженого тиску гаситься за рахунок дисипації енергії на перфораційних отворах, а також внаслідок податливості трубки і вкладиша, тобто за рахунок їх пружності, які під впливом хвилі тиску деформуються і видавлюються у виїмки або порожнини [див. патент Росії №2144641 з класу F 16 L 55/04 опублікований 20,01.2000 року]. Основним недоліком відомого робочого пружного елемента компенсатора гідравлічного удару є одноразовість його використання через розрив мембрани внаслідок динамічного впливу тиску робочої рідини у момент гасіння гідравлічного удару значної сили. Другим недоліком цього робочого пружного елемента компенсатора гідравлічного удару є не ефективність використання його окремих частин, зокрема, вкладишів, при невеликій силі гідравлічного удару, оскільки в цьому випадку мембрана не розривається і доступ до вкладишів відсутній. Третім недоліком відомого робочого пружного елемента компенсатора гідравлічного удару є нетехнологічність виготовлення його конструкції з-за наявності в його складі декілька різноманітних вкладишів. Цей недолік обумовлений необхідністю використання спеціальних ливарних форм для виготовлення вкладишів, які мають нестандартну і досить складку просторову конструкцію. Крім того, оскільки вкладиші мають різні види канавок і виїмок, потрібні, відповідно, і різні ливарні форми, а це, у свою чергу, відбивається в гірший бік на собівартості робочих пружних елементів, збільшуючи їхню вартість. І останнім, четвертим недоліком відомого робочого пружного елемента компенсатора гідравлічного удару є обмеженість області його використання. Наявність цього недоліку обумовлена тим, що він виготовлюється індивідуально під кожний діаметр трубопроводу, оскільки в конструкції є мембрана, яка повинна його щільно охоплювати. Отже, з-за розміру мембрани і розміру вкладишів: корпус компенсатора повинний мати суворо циліндричну форму певного діаметра та довжини. У корпус інших розмірів та на трубопровід іншого діаметру, такий робочий пружний елемент неможливо відповідно ні вставити, ні надягнути. Отже, з-за великої номенклатури діаметрів трубопроводів, виникає необхідність у виготовленні відповідної номенклатури робочих пружних елементів. В основу корисної моделі поставлене завдання спрощення конструкції робочого пружного елемента компенсатора гідравлічного удару з одночасним розширенням області використання та підвищенням його експлуатаційних характеристик, зокрема, терміну служби і нечутливості до потужності гідравлічного удару, за рахунок відсутності руйнованих при гідравлічному ударі деталей в конструкції робочого пружного елементу і постійної його готовності до гасіння удару шля хом забезпечення постійного контакту їх плинною робочою рідиною та незалежності напряму руху останнього у компенсаторі. Рішення поставленої задачі досягається тим, що робочий пружний елемент компенсатора гідравлічного удару, виконаний у з вигляді вкладиша з пружного матеріалу, згідно пропозиції, вкладиш має форму кульки з пружного матеріалу, у якості якого використовується мастилобензостійка або інша гума, розміри, жорсткість, пружність та еластичність якої (кульки) підбираються у залежності від експлуатаційних характеристик (тиску та розмірів) гідро- або пневмосистеми, на якій використовують компенсатор гідравлічного удару будь-якої форми та розмірів. Виконання робочого пружного елемента у формі пружної кульки гранично спрощує його конструкцію, а також, при заповненні ними корпусу компенсатора гідравлічного удару у будь-якій кількості, дозволяє використовувати тільки одну конструкцію робочого пружного елемента. Виконання робочого пружного елемента у формі кульки робить його нечутливим до напряму руху потоку робочої рідини, оскільки немає для сферичної поверхні не має значення відкіля на неї впливає тиск . У разі появи гідравлічного удару, хвиля підвищеного тиску гаситься за рахунок пружного стиснення робочого пружного елемента. Регулювання діапазону частот хвиль, що гасяться, і ступеня зниження їх амплітуди досягається варіюванням розмірами пружних кульок, їх жорсткості та еластичності, що робить їх універсальними та можливими для використання у будь-яких за формою та розмірами компенсаторах гідроудару. Сферична форма робочого пружного елементу обрана не випадково. Саме така форма не дозволяє спільним вкладишам не злипатися по площинам, що сполучаються, отже демпфуючи власти вості компенсатора завжди залишаються однаковими. Саме сферична форма робить компенсатор нечутливим до напрямку руху робочої рідини. Будь яка інша форма вкладишів лише погіршує роботу компенсатора з цієї точки зору. Подальша сутність запропонованого технічного рішення пояснюється спільно з принципом роботи запропонованого робочого пружного елемента компенсатора гідравлічного удару, виконаного, наприклад, у вигляді звичайної ємності зі штуцерами на торцях для приєднання до гідросистеми, щільно заповненої вкладишами. При сталому режимі руху робочої рідини в гідросистемі, вона під тиском потрапляє через штуцер в ємність, яка заповнена робочими пружними елементами у вигляді гумових кульок. Тут робоча рідина, стикається зі вкладишами, які омиває. При виникненні гідравлічного удару, хвиля підвищеного тиску, або неврівноваженого потоку робочої рідини, стикається зі вкладишами, які, завдяки своїй податливості (пружності), розсіюють хвилю енергії до прийнятного рівня. Істотна відмінність об'єкту корисної, що заявляється, від раніше відомих полягає в тому, що робочий пружний елемент компенсатора гідравлічного удару, виконаний у з вигляді вкладиша у формі кульки з пружного матеріалу, у якості якого використовується мастилобензостійка або інша гума. Вказана відмінні робить робочі органи максимально простими за конструкцією на універсальними, що дає змогу їх використовувати у компенсаторах гідравлічного удару будь-якої форми та розмірів. Жоден з відомих робочих органів компенсаторів не може володіти відміченими властивостями, оскільки конструктивно містять або руйновані елементи, або вимагають механічного кріплення. До технічних переваг запропонованого технічного рішення, в порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: - збільшення терміну експлуатації (практично не обмежений) до природного зносу пружних вкладишів за рахунок відсутності в конструкції руйнованих та р ухомих деталей; - підвищення технологічності виготовлення та спрощення конструкції за рахунок використання вкладишів сферичної форми, тобто найбільш поширеної простої форми; - нечутливість до напрямку руху робочої рідини з цієї ж причини; - надійність гасіння гідравлічного удару за рахунок постійного протікання робочої рідини через численну кількість робочих пружних елементів; - можливість регулювання експлуатаційних характеристик за рахунок використання вкладишів різної жорсткості, еластичності та розмірів; - універсальність через невеликі розміри та кількість використання, що дозволяє їх використовувати у компенсаторах будь-яких розмірів і форми. Соціальний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, в порівнянні з використанням прототипу, одержують за рахунок розширення області застосування робочого пружного елемента компенсатора гідравлічного удару, а також високої надійності і повного гасіння енергії обуреного середовища. Саме з цієї причини відомі компенсатори не використовуються в паливних системах двигунів транспортних засобів, оскільки не забезпечують повне гасіння гідравлічного удару. Це особливо актуально, якщо в паливну систему включають лічильники палива. Як відомо, ці прилади дуже чутливі до перепадів тиску і надають невірні свідчення за наявності таких перепадів, щовиникають при роботі паливних насосів. Наявність же ж лічильників палива дозволяє не тільки точно контролювати його витрату, але і попередити його несанкціонованого вилучення. Економічний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, в порівнянні з використанням прототипу, одержують за рахунок зниження вартості робочого пружного елемента компенсатора гідравлічних ударів, а також за рахунок зниження трудомісткості його виготовлення, зменшення кількості обладнання та оснастки.