Запобігання гідравлічного удару.
Різке підвищення тиску, яке відбувається при гідравлічному ударі, являє собою у багатьох випадках дуже небезпечне явище, яке приводить до пошкодження з'єднань і розриву трубопроводів.
Для зберігання трубопроводів від впливу гідравлічного удару застосовують різні експлуатаційні заходи.
Найбільш ефективним методом зниження ∆р є усунення можливості прямого гідравлічного удару, що при заданій довжині трубопроводу зводиться до збільшення часу закриття або відкриття запірної і регулюючої арматури. Це досягається конструкцією запірних пристосувань, які виключають можливість дуже швидкого, а тим більш миттєвого перекриття трубопроводу. Тому в останній час намагаються уникати застосування пробочних кранів, а замість них встановлюють вентилі і засувки. С цієї точки зору при високому тиску і великих швидкостях течії рідини у довгих трубопроводах доцільно застосування дрібної багатовиткової різьби на шпинделях засувок чи вентилів. Зменшення швидкості руху рідини в трубопроводах, що при заданому видатку зводиться до збільшення діаметру труби, також приводить до зниження ударного тиску, як це безпосередньо видно із формули (7).
Крім цього, для зменшення шкідливої дії тиску при гідравлічному ударі ставлять запобіжні клапани, які відкриваючись при певному тиску, охороняють трубопровід від руйнування, або повітряні ковпаки (рис. 3). В момент закриття арматури рідина входе в ковпак і стискує повітря, яке там знаходиться, що і зменшує підвищення тиску.
Запобіжні клапани і повітряні ковпаки амортизують удари, які виникають у рідині, усуваючи деякий об'єм рідини із трубопроводу в момент удару, а також локалізують розповсюдження ударної хвилі в межах відстані від запірного пристрою до повітряного ковпака або запобіжного клапана.
Рис. 3 Схема повітряного ковпака.
Гідравлічний удар, взагалі, явище небажане. Однак його можна використовувати в техніці (гідравлічні тарани, гідроімпульсатори), в яких гідравлічний удар створюється штучно з метою його послідуючого використання.
Рис. 4 Схема гідравлічного тарана.
На рис. 4 наведена схема гідротаранної установки, до якої входять підводячий трубопровід 1, робоча камера 2 з двома клапанами (ударним 3 і нагнітаючим 4), повітряний ковпак 5 і нагнітаючий трубопровід. При заповненні водою установки, яка знаходиться у неробочому стані, ударний клапан 3 закритий під дією тиску води у трубопроводі 1, а нагнітаючий клапан закритий під дією власної ваги.
Для пуску тарану в дію відкривають ударний клапан 3, при цьому вода, яка поступає по підводячому трубопроводу в робочу камеру, починає витікати через цей клапан назовні. Водою, яка витікає, клапан 3 піднімається, закриваючи отвір, внаслідок чого у робочій камері відбувається гідравлічний удар з різким підвищеним тиску. Під впливом цього підвищеного тиску відкривається нагнітаючий клапан 4, і частина води виштовхується з робочої камери у повітряний ковпак, а звідти у нагнітаючий трубопровід.
У наступний момент гідравлічного удару відбудеться зниження тиску внаслідок чого закривається клапан 4, і під дією власної ваги відкривається клапан 3. Вода з робочої камери знову почне витікати назовні через клапан 3 і закриє його. У робочій камері знову відбудеться гідравлічний удар, і цей процес буде повторюватися безперервно і автоматично.
Таким чином, гідравлічний таран витрачає деяку частину видатку на виливання рідини назовні через ударний клапан, а залишену частину видатку піднімає по нагнітаючому трубопроводу на висоту Н2, яка значно, перевищує висоту Н1. Нормальна висота підйому води гідравлічним тараном Н2 ≈ 10Н1. Коефіцієнт корисної дії тарану коливається в межах η = 0,25... 0,85, складаючи у середньому 0,5…0,6.
Гідроімпульсатор знаходить застосування у гідромоніторах, які використовують при гідромеханізації видобутку корисних копалин. За допомогою гідроімпульсатора на ділянці трубопроводу певної довжини безпосередньо перед гідромонітором штучно утворюються незатухаючі гідравлічні удари (автоколивання тиску), які забезпечують підвищення тиску води перед стволом гідромонітору у 1,5…2 рази і одержання пульсуючого струменю. Це, в свою чергу, призводить до підвищення продуктивності гідровідбійки і зниженню енергоємності гідромонітору.