Несмотря на то, что существуют демпферы самой разной конструкции, основной принцип их работы всегда один: в момент, когда в напорной линии давление поднимается, демпфер пульсаций забирает часть жидкости из напорной линии, а когда давление в напорной линии падает, демпфер отдает эту жидкость обратно в линию.
Демпферы пульсации делятся на два типа — активный и пассивный. В обоих используется гибкая мембрана. При повышении давления в напорной линии, часть жидкости поступает в демпфер и заполняет его, из-за чего мембрана выгибается наружу и увеличивает объем рабочей камеры демпфера.
При падении давления в напорной линии, мембрана восстанавливает своё положение и выдавливает жидкость обратно в систему. Этим и поддерживается относительно стабильное давление в системе. В активном типе мембрана возвращается, в основном, под действием сил подводимого извне сжатого воздуха или газа. Подключение к той же воздушной линии, в случае пневматических насосов, или отдельная зарядка газом для гидравлических насосов является затратной во всех ресурсных аспектах проблемой.
В пассивном типе мембрана восстанавливает исходное положение за счёт собственной упругости и запаса избыточного давления от предшествующего такта. Его можно применять с любыми типами насосов.
Есть и другие проблемы традиционных демпферов пульсаций: даже при соблюдении рекомендаций по диаметру мембраны демпфера больше или равного диаметру мембраны насоса (в случае мембранных насосов), чтобы обе мембраны двигались аналогично друг другу и работали с одинаковым количеством жидкости, это происходит лишь при работе насоса около максимальной производительности и давлении на напорной линии близком к давлению сжатого воздуха.
Не избавляет от проблем и демпферы, подобранные под определенный расход жидкости. При одной производительности, объем жидкости, которую запасает демпфер дозировочного насоса меньше, чем при работе с универсальным насосом. Кроме того, при снижении производительности насоса, растёт время между циклами подачи, при ограниченном запасе жидкости в демпфере. Со снижением расхода жидкости, падает эффективность демпфера пульсаций - компенсации давления между пиками уже нет.
Снижение производительности насоса в два раза, увеличивает размер необходимого демпфера пульсаций, что требует дополнительных расходов. К тому же, при достаточно малом давлении в напорной линии, жидкость полностью утекает к потребителю, не затекая в демпфер. В итоге в гасителе пульсаций запасается меньше жидкости, чем требуется для гашения колебаний. Эта проблема особенно актуальна, если после насоса стоит лишь короткий шланг, при помощи которого вы заполняете какие-либо ёмкости. Практикуемые иногда заужения напорной линии после демпфера, для создания дополнительное давление для более эффективной работы демпфера приводят к падению производительности насоса.
Не будем здесь подробно упоминать и проблемы при увеличении вязкости жидкости для экономии вашего времени.
Проблемы пульсаций особенно критичны в областях применения насосов и другого оборудования, где нестабильная работа или малейшие неисправности могут вызвать катастрофические последствия, техногенные катастрофы и даже гибель людей. Это такие отрасли, как авиастроение, нефтяная промышленность, перекачка легковоспламеняющихся жидкостей и многие другие. Например, корпорации Eaton пришлось разработать специальный гидравлический насос с одиннадцатью поршнями и дополнительно встроить аттенюатор в систему самолёта А380 для уменьшения пульсаций до ± 1% рабочего давления. Конечно, это узкоспециализированный и дорогостоящий подход, но для широкого круга потребителей появилось новое решение от компании из США «Performance Pulsation Control», специализирующейся на производстве демпферов пульсаций.
Оригинальность заключается в идее переместить газ извне внутрь демпфирующего материала.
На рисунке вверху показана трубка, состоящая из миллионов замкнутых микроскопических ячеек, заполненных азотом. Каждая из таких ячеек сжимаема и вместе они формируют прочную мембрану, быстро реагирующую на давление, действующее на её стенки. Толстая внешняя стенка трубки успешно противостоит абразивному износу, химическим воздействиям и вздутиям. Как видно из рисунка внизу и поясняющего текста к нему, трубка из такой плотной матричной структуры самоцентрируется в корпусе имеющегося типового картриджного демпфера для обеспечения максимальной площади взаимодействия с жидкостью под давлением.
В типовых мембранных демпферах круглой формы мембрана заменяется описанным ячеистым материалом, а освободившаяся газовая камера заполняется дополнительным объёмом жидкости, что увеличивает эффективность демпфера. Этот подход не требует демонтажа старого оборудования и увеличивает его жизненный цикл, устраняя обычные дефекты эксплуатации и поломки.
Данная технология устраняет необходимость зарядки демпферов газом и, таким образом, экономит и время, и деньги при одновременном уменьшении рисков от пульсаций. Снижаются эксплуатационные расходы, увеличивается срок эксплуатации оборудования и безопасность его эксплуатации. Комплекты для модернизации поступают уже предварительно собранными, что обеспечивает быструю и лёгкую установку, без демонтажа и специальных инструментов, а также, без модификаций или замены имеющихся трубопроводов и оборудования. Новое решение демпфирования пульсаций готово к работе сразу после установки комплектов. Предлагаемая технология не влияет на падение давления и работает даже при отсутствии давлениях всасывания.
Как видите, даже в такой устоявшейся и, казалось бы, не предполагающей каких-либо значительных инноваций технологической области, как демпфирование пульсаций возможны революционные прорывы, решающие застарелые проблемы.
