جهاز هيدروبنيوماتيكي

مانعات المطرقة المائية الهيدروبنيوماتيكية عبارة عن حجرات ذات حجم كافٍ تسمح بتمديد الفترة الزمنية التي يمكن خلالها تسريع أو إبطاء تدفق معين دون حدوث تغيير كبير ومفاجئ في الضغط. انظر أيضًا خزان التمدد . عندما توجد موجات صدمية لسائل غير قابل للانضغاط داخل نظام الأنابيب، وخاصة عند السرعات العالية، يزداد احتمال حدوث المطرقة المائية. للمساعدة في منع صمام الفحص المتأرجح من الارتطام والتسبب في المطرقة المائية، يتم تركيب صمام فحص مانع للارتطام مدعوم بنابض . بدلاً من الاعتماد على التدفق أو الجاذبية للإغلاق، يمنع تصميم مانع الارتطام الانخفاض المفاجئ في السرعة والتدفق العكسي. ^{[ 2 ]}

تُصمم حجرة مانع المطرقة المائية الهيدروبنيوماتية عادةً لتضم عنصر فاصل يمنع تسرب غاز خامل مضغوط مُعبأ مسبقًا . وقد تكون

1. يوضع بالقرب من صمام يُغلق بسرعة. يمنع ظاهرة الطرق المائي.
2. يتم تركيبه مباشرة بعد تصريف المضخة التي يتم تشغيلها بسرعة في أنبوب مليء بعمود طويل من السائل. يقلل من ضغط بدء التشغيل المفاجئ.
3. يُوضع هذا الجهاز مباشرةً بعد المضخة، وعند توقفها المفاجئ، يُتيح ذلك تكوّن فراغ يسحب التدفق عائدًا نحو المضخة، مما يمنع حدوث انفجار داخلي.

تتضمن الاختلافات في التصميم ما يلي:

1. يحتوي على غشاء فاصل يتم من خلاله نقل السائل. يُستخدم للسوائل المسببة للتآكل، مما يسمح باستخدام معدن منخفض التكلفة في الحجرة.
2. وجود غشاء فاصل معدني قابل للنفخ للاستخدام في درجات حرارة منخفضة وعالية لا تتوافق مع الأغشية المطاطية أو البلاستيكية.
3. وجود فاصل عائم لتقليل معدل امتصاص الغاز عند السطح الفاصل بين السائل والسائل، ويستخدم عادة في حجرات الأوعية التي يزيد حجمها عن 500 جالون.

توفر وحدات التحكم في المضخات الهيدروبنيوماتيكية

1. وسائل التحكم في مضخات متعددة ذات حجم تسليم ثابت، منخفضة التكلفة ومنخفضة التعقيد؛ لتوفير تدفق متغير حسب الحاجة من خلال زيادة أو نقصان طفيف في ضغط النظام (على سبيل المثال +/- 10 رطل لكل بوصة مربعة).
2. وسائل التحكم في تفريغ المضخة / إعادة تدويرها في حالة عدم وجود ضغط، بدون مفاتيح ضغط كهربائية.

وحدات التحكم عبارة عن أسطوانات ضغط تحتوي على فاصل متحرك بين الغاز والسائل، ويتسبب هذا الفاصل المتحرك في تشغيل صمام أو صمامات تحكم اتجاهية. تُستخدم وحدات التحكم في دائرة بعد المضخة، تليها فرع جانبي مزود بصمام، وبعد صمام عدم رجوع، بحيث لا يمكن لهذا الجهاز تصريف حجم السائل إلا بانخفاض ضغط النظام.

تتضمن الاختلافات في التصميم ما يلي:

1. يحتوي على قضيب قيادة بارز، وكامات تخرج منها مقابض صمام الفصل.
2. مزود بمفتاح قصبة يعمل بالمغناطيس.
3. وجود إشارة بالأشعة تحت الحمراء لتحديد موضع الفاصل.

توفر مرشحات النبضات الهيدروبنيوماتية وسيلة لتقليل سعة تغيرات الضغط التي تبلغ سرعتها حوالي 1.4  كم/ث. وتستخدم جميعها في الصناعة.

مرشح النبضات الهيدروبنيوماتيكي عبارة عن حاوية ضغط ذات مدخل ومخرج منفصلين، قابلة للتوصيل بنظام أنابيب بحيث تمر جميع تغيرات الضغط عبر هذه الحاوية. يتميز مدخل ومخرج هذه الحاوية بقطر مناسب لقطرها، مما يوفر معامل تصريف عالٍ، ودون وجود أي سطح عاكس قريب. كما يخلو مسار التدفق من أي تغير مفاجئ في مساحة المقطع العرضي قد يعكس موجة ضغط، أي لا يحتوي على صفيحة فتحة. تشمل الأنواع المختلفة أجهزة "مزدوجة الغرض" تعمل على "تقليل ضغط التسارع" عن طريق احتواء الغاز.

تتميز هذه الأجهزة بتطبيقاتها حسب استجابة التردد

• بالنسبة للنبضات التي تزيد ترددها عن 100  هرتز (أي بالنسبة للمضخات عالية السرعة وجميع أنظمة الأنابيب الأقصر من 80 ياردة على سبيل المثال): لا توجد أجهزة ذات أجزاء متحركة .
• بالنسبة لترددات النبضات الأقل من 100  هرتز: أجهزة ذات أجزاء متحركة معينة ذات خصائص استجابة غشائية معروفة.

تعمل مخفضات ضغط التسارع الهيدروبنيوماتيكية على تقليل كتلة السائل التي يجب تسريعها عند تغير سرعة التدفق . في نظام الأنابيب، يرتفع الضغط عند وجود حجم معين من السائل. يجب تقليل ضغط التسارع هذا لمنع تلف مكونات المضخة والضوضاء الزائدة. ^{[ 3 ]} يمكن تركيب هذه الأجهزة عادةً بأي اتجاه بحيث يمكن توصيلها مباشرةً بصمام فحص السحب أسفل المضخة أو مباشرةً بأي صمام فحص تصريف رأسي أو أفقي؛ مما يقلل من طول أي عمود سائل يتعرض لتغير في السرعة. يتم فصل وصلة المضخة عن وصلة النظام بحيث لا تحدث أي تغيرات في ضغط التسارع نتيجةً للحركة الترددية داخل منفذ واحد.

تشمل تطبيقات مخفضات ضغط التسارع الهيدروبنيوماتيكية ما يلي:

1. انخفاض تكاليف الطاقة اللازمة لتشغيل أي مضخة.
2. تقليل تكاليف قطر الأنابيب وجدولها الزمني (سماكة الجدار) لأي نظام أنابيب.
3. انخفاض في الإجهاد وزيادة في سلامة جميع أنظمة أنابيب الضغط.
4. زيادة في دقة وأتمتة جميع أجهزة التحكم في الضغط والتدفق.
5. زيادة في عمر المعدات الدوارة ومتوسط ​​الوقت بين الأعطال.
6. تقليل وقت تعطل الخدمة.

تتضمن الاختلافات في التصميم ما يلي:

1. بالنسبة للمواد الكيميائية وأنظمة مضخات العمليات: استخدام أغشية PTFE .
2. بالنسبة للحمأة والمواد الطينية: وجود مسار تدفق واضح وغير معاق مباشرة من الداخل إلى الخارج.
3. للأغراض العامة: وجود فاصل مثانة مطاطي.

تُسمى خزانات السوائل المعبأة مسبقًا بوسائد غازية (نوابض) بالخزانات الهيدروبنيوماتيكية. "هيدرو" تعني استخدام سائل (كالماء)، و"بنيوماتيك" تعني استخدام غاز (كالهواء)، و"مُجمِّع" لأن الغرض منها هو تخزين أو تجميع حجم السائل عن طريق ضغط الغاز بسهولة. تتميز هذه الأجهزة بوجود وصلة سائل واحدة فقط تتصل بوصلة على شكل حرف "T" في النظام.