СТАБИЛИЗАТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F16L55/04 

Изобретение относится к средствам пневмогидравлической техники и может быть использовано для гашения колебаний давления при перекачивании рабочей среды в энергетических установках, системах теплоснабжения, трубопроводного транспорта для нефтяной, химической и других отраслей промышленности.

Известны устройства, предназначенные для уменьшения интенсивности гидроударов и пульсаций давления рабочей среды в трубопроводах, в частности, для предотвращения аварийных ситуаций в резонансных частотах [1] которые используют три основных способа снижения частот собственных колебаний жидкости: понижение распределенной упругости жидкости путем вдува в магистраль газа; понижение распределенной упругости трубы путем замены материала трубы на другой, с меньшим модулем упругости; введение сосредоточенной упругости за счет установки специальных устройств гидравлических и газовых демпферов различных типов [2] Указанным устройствам присущи ограниченная эффективность снижения амплитуды колебаний давления, поскольку изменение упругости потока сказывается, главным образом, на частотных характеристиках собственных колебаний рабочей среды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа гаситель пульсаций давления [3] включающий кожух, охватывающий центральный участок перфорированного трубопровода с образованием предкамеры, и разветвленную систему демпфирующих элементов в виде упругих трубок эллиптического поперечного сечения, установленных равномерно вокруг центрального трубопровода и сообщающихся с ним через коллекторы, предкамеры и перфорацию.

Недостатком такого устройства является то, что система сообщения демпфирующих элементов с центральным трубопроводом характеризуется большим гидравлическим сопротивлением, что приводит к неравномерному распределению потока по сечению гасителя. Кроме того, в указанном устройстве ограничен диапазон гасимых частот, поскольку увеличение длины демпфирующих элементов лимитировано параметрами жесткости конструкции гасителя.

В предлагаемом нами устройстве обеспечивается повышение эффективности функционирования путем расширения диапазона гасимых частот и уменьшения гидравлического сопротивления.

Для этого стабилизатор, содержащий кожух с размещенным в нем центральным трубопроводом, равномерно установленные вокруг него демпфирующие элементы, имеющие упругие трубы с эллиптическим поперечным сечением, предкамеры, сообщенные с демпфирующими элементами и центральным трубопроводом, и присоединительные патрубки, снабжен герметичными перегородками, установленными между внутренней поверхностью кожуха и центральным трубопроводом, кожух выполнен охватывающим демпфирующие элементы, предкамеры выполнены в виде переходников, примыкающих к торцам кожуха и непосредственно сообщенных с присоединительными патрубками, упругие трубы демпфирующих элементов выполнены в виде секций, последовательно соединенных друг с другом через жесткие кольца, которые установлены на центральном трубопроводе, полости секций сообщены с предкамерами посредством дополнительно установленных в демпфирующих элементах осевых перфорированных трубопроводов, центральный трубопровод выполнен с торцовыми перфорированными заглушками. Полость кожуха вокруг демпфирующих элементов может быть заполнена упругодемпфирующим материалом. Кроме того, заглушки на центральном трубопроводе могут быть установлены с возможностью осевого поджатия демпфирующих элементов.

Сопоставительный анализ предлагаемого стабилизатора с прототипом выявил новые элементы, заключающиеся в том, что кожух, охватывающий демпфирующие элементы, снабжен герметичными перегородками; демпфирующие элементы выполнены в виде секций, последовательно соединенных друг с другом через жесткие кольца, и снабжен установленными в них осевыми перфорированными трубопроводами, центральный трубопровод снабжен торцовыми перфорированными заглушками, обеспечивающими возможностью осевого поджатия демпфирующих элементов. Таким образом, предлагаемое решение соответствует критерию "новизна".

Предложенная к защите совокупность существенных признаков, характеризующая предлагаемое техническое решение как объект изобретения устройство, является принципиально новой и дает при использовании новый положительный эффект, заключающийся в повышении эффективности гашения пульсаций путем уменьшения гидравлического сопротивления за счет равномерного распределения рабочей среды по сечению стабилизатора. Кроме того, обеспечивается расширение диапазона гасимых частот при сохранении жесткости силовой рамы за счет возможности наращивания длины демпфирующих элементов. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображен стабилизатор давления, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Стабилизатор давления состоит из кожуха 1, связанного с присоединительными патрубками 2 посредством предкамер переходников 3. Соединение кожуха и предкамер может быть сварным, болтовым, по резьбе и т.д. В кожухе 1 по продольной оси установлен центральный трубопровод 4, снабженный заглушками 5 обтекаемой формы. В заглушках 5 выполнены перфорационные отверстия 6 для обеспечения протекаемой рабочей среды через центральный трубопровод 4. Кожух 1 снабжен герметичными перегородками 7, установленными между его внутренней поверхностью и центральным трубопроводом 4. Герметизация обеспечивается посредством уплотнительных колец 8. В связи с возможными протечками во внутреннее пространство кожуха 1 может попадать рабочая среда, для устранения которой предусмотрен штуцер 9, сообщающий кожух 1 с окружающей средой. Кожух 1 охватывает демпфирующие элементы, упругие трубы которых выполнены в виде секций 10 эллиптического поперечного сечения. Секции 10 последовательно соединены друг с другом через жесткие кольца 11, которые установлены на центральном трубопроводе 4, причем соединение колец 11 с центральным трубопроводом 4 может быть подвижным. Внутри секций 10 установлены сквозные трубы 12 с перфорацией 13, через которые полости демпфирующих элементов сообщаются с предкамерами 3. Полость кожуха 1 вокруг демпфирующих элементов может быть заполнена упругодемпфирующим материалом 14.

Стабилизатор давления работает следующим образом. При поступлении рабочей среды из трубопровода через присоединительный патрубок 2 в предкамеру 3 она проходит по периферийным трубам 12 и через перфорационные отверстия 6 по центральному трубопроводу 4 через стабилизатор. При возникновении пульсаций давления (положительная волна) происходит перетекание рабочей среды через перфорационные отверстия 13 в полости упругих труб демпфирующих элементов 10. Это приводит к упругим перемещениям их стенок и изменению внутреннего объема. При этом происходит диссипация энергии колебаний рабочей среды на перфорационных отверстиях 13 и упругое демпфирование колебаний за счет деформации стенок труб эллиптического поперечного сечения.

Регулирование диапазона гасимых частот достигается варьированием таких параметров, как длина и количество секций 10 демпфирующих элементов, размеры перфорационных отверстий 13 и суммарная площадь перфорации, податливость упругодемпфирующего материала 14, заполняющего полость кожуха 1 вокруг упругих труб демпфирующих элементов 10. Кроме того, заглушки 5 могут устанавливаться на центральном трубопроводе 4 посредством резьбового соединения с соответствующим поджатием демпфирующих элементов 10, за счет смещения перегородок 7 при перемещении (вращении) заглушек 5. При этом обеспечивается возможность изменения податливости демпфирующих элементов 10 и, соответственно, частотных характеристик стабилизатора. Рабочая среда, попадающая во внутреннее пространство кожуха 1 через уплотнительные кольца 8, удаляется через штуцер 9.

Использование предлагаемого стабилизатора обеспечивает по сравнению с существующими аналогами следующие преимущества:
1. Установка демпфирующих элементов в едином кожухе с центральным трубопроводом с образованием общей предкамеры переходника обеспечивает снижение гидравлического сопротивления и равномерное распределение потока рабочей среды по сечению стабилизатора.

2. Секционирование демпфирующих элементов и введение связей посредством промежуточных колец, соединенных с центральным трубопроводом, позволяет исключить изгибные колебания упругих труб в процессе функционирования, улучшить технологичность изготовления, обеспечивает возможность расширения диапазона гасимых частот за счет наращивания длины демпфирующих элементов.

3. Заполнение полостей между кожухом и упругими трубами упругодемпфирующим материалом дает возможность повысить рабочее давление в трубопроводе.

4. Установка заглушек на центральном трубопроводе с возможностью осевого поджатия демпфирующих элементов обеспечивает расширение диапазона гасимых частот за счет регулирования частотных характеристик стабилизатора.

Использование: для гашения колебаний давления в энергетических установках. Сущность изобретения: в кожухе, размещен центральный трубопровод /ЦТП/ вокруг которого установлены демпфирующие элементы, имеющие упругие трубы с эллиптическим поперечным сечением предкамеры сообщены с элементами и ЦТП. Герметичные перегородки установлены между внутренней поверхностью кожуха и ЦТП. Кожух выполнен охватывающим элементы, предкамеры в виде переходников, примыкающих к торцам кожуха и непосредственно сообщенных с присоединительными патрубками. Упругие трубы элементов выполнены в виде секций, последовательно соединенных друг с другом через жесткие кольца, которые установлены на ЦТП. Полости секций сообщены с предкамерами установленными в элементах перфорированными трубопроводами. ЦТП выполнен с торцевыми перфорированными заглушками. 2 з.п. ф-лы. 2 ил.

1. СТАБИЛИЗАТОР ДАВЛЕНИЯ содержащий кожух с размещенным в нем центральным трубопроводом, равномерно установленные вокруг него демпфирующие элементы, имеющие упругие трубы с эллиптическим поперечным сечением, предкамеры, сообщенные с демпфирующими элементами и центральным трубопроводом, и присоединительные патрубки, отличающийся тем, что он снабжен герметичными перегородками, установленными между внутренней поверхностью кожуха и центральным трубопроводом, кожух выполнен охватывающим демпфирующие элементы, предкамеры выполнены в виде переходников, примыкающих к торцам кожуха и непосредственно сообщенных с присоединительными патрубками, упругие трубы демпфирующих элементов выполнены в виде секций, последовательно соединенных одна с другой через жесткие кольца, которые установлены на центральном трубопроводе, полости секций сообщены с предкамерами посредством дополнительно установленных в демпфирующих элементах осевых перфорированных трубопроводов, центральный трубопровод выполнен с торцевыми перфорированными заглушками. 2. Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что полость кожуха вокруг демпфирующих элементов заполнена упругодемпфирующим материалом. 3. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что заглушки установлены на центральном трубопроводе с возможностью осевого поджатия демпфирующих элементов.