197424. lajstromszámú szabadalom • Elrendezés nyomóközeget szállító csővezetékrendszerek, különösen olajszállító és távfűtő rendszerek csővezetékeinek tranziens nyomáshullámok és nyomásimpulzusok elleni védelmére
3 197424 4 A találmány tárgya elrendezés nyomóközeget Bzállitó vezetékrendszerek, különösen olajszállító és távfűtő rendszerek csővezetékeinek nyomáshullámok és nyomásimpulzusok elleni védelmére. Fluidumot szállító csővezetékekben üzemszerű körülmények között sem ritka a nyomáshullámok és - többnyire kigőzölgésekből eredő - nyomáslökések (nyomásimpulzusok) kialakulása. A vízszállító, olajszállító és hasonló egyszálas csővezetékekben, valamint a távfűtési rendszerek átkötésekkel ellátott kétszálas csővezetékeiben a tranziens nyomáshullámok kialakulása üzemszerű körülmények között is gyakori, üzemzavarok esetén pedig kigőzölgésekből eredő nyomásimpulzusok fordulnak elő. Ezen hatások mindenképpen károsak a vezetékrendszerre, de szélsőséges esetben a csővezetékek töréséhez is vezethetnek. Biztonsági és üzembiztonsági okokból is szükségszerűen felmerülő feladat tehát a nyomástranziensek hatótávolságának csökkentése. Csővezeték-rendszerek tranziens-dinamikus igénybevételekkel szembeni védelmére elterjedt megoldás az úgynevezett légüstök alkalmazása. Pattantyús: A gépek üzemtana (Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1983) 312-315. o. A megoldás lényege, hogy a csővezetékbe leágazócsonkon keresztül zárt légüstöt iktatnak be, amely lényegében olyan zárt edény, amelynek belső terét részben a csővezeték-rendszer által szállított folyadék, részben pedig a folyadékszint fölött elhelyezkedő gázpárna (levegő) tölti ki. Az elterjedt légüstök belső térfogata általában 1-10 m3. Nyomástranziens jelentkezésekor az alkalmas helyen beiktatott légüstben kialakított gázpárna a folyadék megnövekedett nyomásának hatására összenyomódik, ezáltal a nyomáshullám energiájának egy részét leköti, és a nyomáshullám lecsengésének elősegítésével a csővezeték falát kíméli. A megoldás hátránya, hogy a légüstök mérete viszonylag nagy, ezért beiktatásuk nehézkes lehet, és alkalmazásuk igen költséges. A megoldás különösen alacsony oldott gáztartalmú folyadék szállítása esetén jelentkező további hátránya, hogy a légüstben lévő gázpárnából folyamatosan gázrészecskék oldódnak a szállított folyadékba, és ez a folyadék gáztartalmának nem kívánt megnövekedését eredményezheti. Ismert módszer az úgynevezett csappantyúé megoldás is, amely lényegében a rendszer keringtető szivattyújával egy egységet képező szerkezetet jelent. A csappantyúé megoldások a keringtető szivattyú által keltett nyomástranziensek kialakulásának lehetőségét csökkentik ugyan, az egyéb okokból, például hómérsékleti vagy kavitációs kigőzölgésekből és szabályozási szinkronokból eredő nyomástranziensek kialakulását azonban nem hátráltatják, azok hatását sem csökkentik, így a csővezetékek számára sem nyújtanak védelmet. A találmánnyal célunk olyan elrendezés kialakítása, amely nyomóközeget szállító vezetékrendszerekben a csővezetékek nyomáshullámok és nyomásimpulzusok elleni védelmére egyaránt alkalmas, alacsony ráfordítással megvalósítható, helyigénye viszonylag alacsony és a legszélesebb körben alkalmazható. Ismert tény, hogy a nyomóközegeket (folyadékokat, gáztartalmú folyadékokat és góztartalmú folyadékokat) szállító csővezetékekben terjedő nyomástranziensek amplitúdóját a nyomóközeg rugalmassági modulusa és a csőfal rugalmassági modulusa együttesen határozzák meg. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy egy kiterjedt vezetékrendszer különböző pontjain kialakuló nyomástranziensek helyi zavaró körülmények (például a csővezetékben lévő belső élek, az áramlási irány és sebesség változásai, szivattyúk kapcsolgatása, szabályozási szinkronok, stb.) hatására kialakuló nem lineáris hidrodinamikai oszcillátorok rezonanciájából adódó úgynevezett szoliton nyomáslőkésekre vezethetők vissza. A megoldandó feladat tehát az ilyen nyomáslökések kiküszöbölése, illetve csillapítása. A kitűzött feladatot a találmány szerint azáltal oldottuk meg, hogy nyomókózeget szállító vezetékrendszerben, amely a csővezetékekbe egy vagy több helyen hermetikusan beiktatott nyomáshullámcsillapitó elemeket és/vagy biztonsági elemeket foglal magában, a nyomáshullámcsillapitó elemeket a vezetékrendszer csővezetékeihez hermetikusan csatlakoztatható vezetékszakaszként alakítottuk ki, amelynek rugalmassági modulusa a csatlakoztatott csővezeték, illetve csővezetékek anyagának rugalmassági modulusánál kisebb, továbbá a biztonsági elemeket a vezetékrendszer csővezetékeihez hermetikusan csatlakoztatható, a csatlakoztatott csővezetékhez, illetve csővezetékekhez képest szilárdságiig alulméretezett vezetékszakaszként alakítottuk ki. A kisebb rugalmassági modulussal rendelkező anyagból kialakított vezetékszakasz számítás és méretezés útján előre meghatározott módon történő beiktatása révén a csővezetékben létrejött nyomáshullámok amplitúdója és terjedési sebessége csökkenthető. A nyomáshullámcsillapitó elemek (vezetékszakaszok) anyaga célszerűen műanyag vagy fémötvözet, amelynek rugalmassági modulusa kicsi és szilárdsága megfelelő. A szilárdságiig alulméretezett vezetékszakaszként kialakított biztonsági elemek a nyomáshullámok, illetve nyomásimpulzusok csilipítására vagy kiküszöbölésére nem alkalmasak. Feladatuk csupán az olyan hirtelen nyomásimpulzusok roncsoló hatásának lokalizálása, amelyek a nyomáshullámcsilipító elemek által nem kiküszöbölhetők, és a veze3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
