СТАБИЛИЗАТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F16L55/04 

Изобретение относится к средствам пневмогидравлической техники и может быть использовано на предприятиях энергетики, нефтехимической промышленности, коммунального водо- и теплоснабжения для гашения колебаний давления и расхода при перекачивании рабочей среды насосами, устранения гидроударов, возникающих при закрытии клапанов и задвижек, выключении насосов или их пуске на закрытую задвижку.

Известны стабилизаторы давления рабочей среды, конструктивная схема которых представляет собой участок трубопровода с распределенной перфорацией, через которую перекачиваемая среда может перетекать в демпфирующую надстройку над перфорированной его частью [1-3]. Недостатком известных устройств является инерционность гидравлического тракта, сообщающего центральный трубопровод с демпфирующей надстройкой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа стабилизатор давления [4], содержащий корпус, охватывающий центральный перфорированный трубопровод, а также демпфирующие камеры, разделенные двумя поперечными перегородками с перфорационными отверстиями на три полости, в средней из которых размещен демпфирующий элемент, выполненный в виде пакета автомобильных шин с упругой набивкой, крайние полости снабжены присоединительными патрубками, сообщающими их с пространством между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью центрального перфорационного трубопровода, диаметр поперечного сечения каждого патрубка меньше суммарной площади перфорационных отверстий в поперечной перегородке, демпфирующие камеры в количестве не менее трех расположены параллельно центральному трубопроводу вокруг него, на осевой горизонтальной плоскости центрального трубопровода и выше нее, а шины установлены на трубе, выполненной с торцевыми заглушками.

Недостатком указанного устройства является сложность компоновки в трубопроводных системах, где предъявляются жесткие ограничения на габариты стабилизатора. Для увеличения податливости демпфирующих камер такого стабилизатора приходится наращивать длину пакета автомобильных шин, что также приводит к увеличению габаритов. Значительная часть объема демпфирующей камеры нерационально занята заглушенной трубой. Кроме того, нагружение демпфирующего пакета избыточным давлением осуществляется не по длине, а с торцев, что ухудшает инерционные свойства стабилизатора.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства путем снижения инерционности гидравлического тракта "центральный трубопровод - демпфирующий элемент" и уменьшения габаритов за счет более рационального использования пространства демпфирующей камеры.

Для этого в предлагаемом устройстве демпфирующая камера изготовлена в виде цилиндрической трубки из эластичного материала, охваченной жестким кожухом с кольцевым зазором относительно стенок трубки, пространство между внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью трубки заполнено пористым упругодемпфирующим материалом, по продольной оси демпфирующей камеры во внутренней полости трубки коаксиально установлен трубопровод с перфорационными отверстиями, суммарная площадь которых не менее удвоенной площади поперечного сечения патрубков, сообщающих демпфирующую камеру с пространством между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью центрального трубопровода.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого устройства со стороны присоединительного фланца, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Стабилизатор давления состоит из цилиндрического корпуса 1, охватывающего с образованием кольцевой расширительной предкамеры центральный трубопровод 2, на котором выполнены перфорационные отверстия 3. Вокруг центрального трубопровода 2, параллельно ему, на его осевой горизонтальной плоскости и выше нее расположены демпфирующие камеры 4 в количестве не менее трех. Каждая демпфирующая камера 4 представляет собой цилиндрическую трубу 5 из эластичного материала (для использования стабилизатора в трубопроводных системах с агрессивными рабочими средами для изготовления трубки 5 применяется маслостойкая резина), помещенную в жесткий кожух 6 с образованием кольцевого зазора, который заполнен упругодемпфирующим материалом 7. Внутри трубки 5 по ее продольной оси коаксиально установлен трубопровод 8 с перфорационными отверстиями 9. Для фиксации торцев трубки 5 и трубопровода 8 могут применяться различные конструктивные элементы, например кольца 10, установленные на наружности поверхности трубопровода 8, и кольца 11, установленные на внутренней поверхности кожуха 6. Кольца 10 и 11 имеют конические поверхности, между которыми обжаты торцевые концы трубки 5 с помощью зажимных винтов 12. Для предотвращения утечек рабочей жидкости в окружающую среду демпфирующая камера 4 герметизируется с помощью муфт 13 и прокладок 14. Демпфирующая камера 4 сообщается с пространством между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью центрального трубопровода 2 с помощью патрубков 15 и присоединительных фланцев 16. Для подключения стабилизатора к трубопроводной системе используются присоединительные фланцы 17.

Стабилизатор давления работает следующим образом. В исходном состоянии при поступлении рабочей среды из напорной магистрали в центральный трубопровод 1 она через перфорационные отверстия 3 заполняет расширительную кольцевую предкамеру, заключенную между стенками корпуса 1 и центрального трубопровода 2. Далее через патрубки 15, перфорацию 9 трубопровода 8 рабочая среда заполняет полость трубки 5. При возникновении пульсаций давления (положительная волна) происходит дополнительное перетекание рабочей среды через отверстия 3 в расширительную предкамеру, а затем через патрубки 15 - в перфорационный трубопровод 8 и через отверстия 9 - в полость трубки 5. При этом происходит гашение колебаний давления за счет диссипации энергии на перфорационных отверстиях 3 и 9, а также вследствие податливости упругой трубки 5 и упругодемпфирующего материала 7.

Регулирование диапазона гасимых частот и степени снижения амплитуды колебаний достигается варьированием таких параметров, как количество демпфирующих камер 4, размеры и количество перфорационных отверстий 3 и 9, длина трубки 5 и модуль упругости материалов, используемых для изготовления трубки 5 и упругодемпфирующей набивки 7.

Предлагаемый стабилизатор обладает по сравнению с существующими аналогами следующими преимуществами: замена в демпфирующей камере заглушенной с торцев трубы на перфорированный трубопровод позволяет сократить объем демпфирующей полости; выполнение на трубопроводе в демпфирующей камере распределенной по длине перфорации, суммарная площадь которой не менее удвоенной площади поперечного сечения присоединительных патрубков, позволяет снизить инерционность гидравлического тракта "центральный трубопровод - демпфирующий элемент"; заполнение пространства между кожухом демпфирующей полости и эластичной трубкой упругодемпфирующим материалом позволяет ограничить деформации трубки и тем самым расширить диапазон допустимых рабочих давлений.

Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет улучшить демпфирующие и диссипативные свойства стабилизатора давления, расширить диапазон рабочих давлений и амплитуд гасимых колебаний при обеспечении высокой надежности работы.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1010392, кл. F 16 L 55/04, 1982, опубл. 07.04.83 бюлл. N 13
2. Авторское свидетельство СССР N 1216542, кл. F 16 L 55/04, 1985, опубл. 07.03.86 бюлл. N 9
3. Авторское свидетельство СССР N 1672093, кл. F 16 L 55/04, 1991, опубл. 23.08.91 бюлл. N 31
4. Патент РФ N 2056577, кл. F 16 L 55/04, 1986, опубл. 20.03.96, бюлл. N 8 (прототип).

Стабилизатор предназначен для гашения колебаний давления и расхода при перекачивании рабочей среды насосами, устранения гидроударов при закрытии клапанов и задвижек, выключении насосов или их пуске на закрытую задвижку. Корпус 1 стабилизатора охватывает центральный трубопровод 2, на котором выполнены перфорационные отверстия 3. Вокруг центрального трубопровода 2, параллельно ему, на его осевой горизонтальной плоскости и выше нее расположены демпфирующие камеры 4 в количестве не менее трех. Каждая демпфирующая камера 4 представляет собой цилиндрическую трубку 5 из эластичного материала, помещенную в жесткий кожух 6 с образованием кольцевого зазора, который заполнен пористым упругодемпфирующим материалом 7. Внутри трубки 5 по ее продольной оси установлен трубопровод 8 с перфорационными отверстиями 9. Для фиксации торцев трубки 5 и трубопровода 8 используются кольца 10 и 11, установленные соответственно на наружной поверхности трубопровода 8 и внутренней поверхности кожуха 6. Торцевые концы трубки 5 обжаты с помощью зажимных винтов 12 между коническими поверхностями колец 10 и 11. Камера 4 герметизируется с помощью муфт 13 и прокладок 14, сообщается с пространством между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью центрального трубопровода 2 с помощью патрубков 15 и присоединительных фланцев 16. Стабилизатор снабжен присоединительными фданцами 17. Использование предлагаемого стабилизатора обеспечивает по сравнению с существующими аналогами преимущества: сокращение объема демпфирующей камеры, снижение инерционности гидравлического тракта "центральный трубопровод - демпфирующий элемент", расширение диапазона допустимых рабочих давлений. 2 ил.

Стабилизатор давления, содержащий присоединительные фланцы, корпус, охватывающий центральный перфорированный трубопровод, и не менее трех демпфирующих камер, сообщенных с пространством между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью центрального перфорированного трубопровода, расположенных параллельно центральному перфорированному трубопроводу вокруг него на его осевой горизонтальной плоскости и выше нее, отличающийся тем, что демпфирующая камера изготовлена в виде цилиндрической трубки из эластичного материала, охваченной жестким кожухом с кольцевым зазором относительно стенок трубки, пространство между внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью трубки заполнено пористым упругодемпфирующим материалом, по продольной оси демпфирующей камеры во внутренней полости трубки коаксиально установлен трубопровод с перфорационными отверстиями, суммарная площадь которых не менее удвоенной площади поперечного сечения патрубков, сообщающих демпфирующую камеру с пространством между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью центрального трубопровода.