СТАБИЛИЗАТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F16L55/04 

Изобретение относится к средствам гашения колебаний давления рабочей среды в гидросистемах, служащих для перекачки суспензий, и может найти применение для предупреждения аварий на технологических трубопроводах химических производств, а также нефте- и газодобывающих предприятий.

Известен стабилизатор давления [1], который может быть использован для гашения колебаний давления в потоке рабочей среды, содержащей частицы твердой фазы. Цилиндрический корпус такого стабилизатора охватывает с образованием кольцевой предкамеры центральный трубопровод, сообщенный через присоединительные фланцы с напорной магистралью. Стенки центрального трубопровода по всей длине предкамеры выполнены из упругого материала, например резины. В предкамере с зазором относительно стенок центрального трубопровода коаксиально размещена цилиндрическая вставка с распределенной перфорацией. Предкамера заполнена специальной вязкой жидкостью и посредством патрубков связи сообщается с гидравлической полостью выносной демпфирующей камеры. Газовые полости отделены от гидравлической упругими мембранами и снабжены штуцерами для подачи газа при наддуве. Количество и площадь отверстий на перфорированной вставке, вязкость жидкости в предкамере и давление в газовых полостях выносной демпфирующей камеры выбирают таким образом, чтобы эффективность гашения пульсаций была максимальной. Недостаток известного устройства заключается в сложности конструктивного исполнения и технологического обслуживания при эксплуатации, поскольку требуется источник наддува газовой полости, регулятор давления наддува, трубопроводы связи источника наддува с газовой полостью.

Известен также другой стабилизатор давления с выносными демпфирующими камерами [2] , содержащий корпус, охватывающий центральный перфорированный трубопровод, а также демпфирующие камеры, разделенные двумя поперечными перфорированными перегородками на три полости, в средней из которых размещен демпфирующий элемент, выполненный в виде пакета автомобильных шин с упругой набивкой, крайние полости снабжены присоединенными патрубками, сообщающими их с пространством между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью трубопровода, диаметр поперечного сечения каждого патрубка меньше суммарной площади отверстий в перегородке, демпфирующие камеры в количестве не менее трех расположены параллельно центральному трубопроводу вокруг него, на горизонтальной плоскости центрального трубопровода и выше нее, а шины установлены на трубе, выполненной с торцевыми заглушками. Однако при установке такого стабилизатора в магистрали с суспензией возможно осаждение твердых частиц рабочей среды в нижней части демпфирующих камер, что снижает податливость стабилизатора и, следовательно, эффективность его работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа стабилизатор давления [3], содержащий основной полый цилиндрический корпус, охватывающий с образованием кольцевой предкамеры установленную внутри него коаксиально цилиндрическую перфорированную проставку; подводящий и отводящий патрубки; дополнительные полые цилиндрические корпуса, размещенные симметрично и равномерно относительно продольной оси основного корпуса и сообщенные с кольцевой предкамерой с помощью патрубков связи; перфорированные перегородки и демпфирующие элементы, установленные в дополнительных корпусах последовательно от патрубка связи; причем демпфирующие элементы выполнены в виде цилиндрических камер с герметично установленными внутри них цилиндрическими упругими элементами, а отверстия перфорации проставки расположены выше горизонтальной оси стабилизатора.

Недостатком указанного устройства является сложность технологического обслуживания при эксплуатации в магистрали с суспензией, поскольку возможно осаждение твердых частиц рабочей среды в нижней части кольцевой предкамеры, что требует регулярной ее очистки через сливные колодцы с использованием специальной оснастки при предварительном отключении стабилизатора от гидросистемы. Осаждение твердых частиц в дополнительных корпусах приводит, как и у предыдущего аналога, к несимметричному нагружению демпфирующих элементов избыточным давлением, что снижает податливость стабилизатора.

Целью изобретения является повышение эффективности гашения пульсаций давления при перекачке суспензий и упрощение технологического обслуживания за счет самоочищения демпфирующих полостей стабилизатора от твердых частиц рабочей среды.

Поставленная цель достигается тем, что стабилизатор давления, содержащий основной полый цилиндрический корпус, охватывающий с образованием кольцевой предкамеры установленную внутри него коаксиально цилиндрическую перфорированную проставку, подводящий и отводящий патрубки, дополнительные полые цилиндрические корпуса, установленные на верхней части основного корпуса вдоль его продольной оси и сообщенные с кольцевой предкамерой с помощью вертикальных патрубков связи, перфорированные перегородки и демпфирующие элементы, установленные в дополнительных корпусах последовательно от патрубков связи, снабжен размещенными в кольцевой предкамере эластичными демпфирующими вставками в форме колец, имеющих секториальные вырезы с центральным углом менее 180^o, демпфирующие вставки установлены коаксиально перфорированной проставке последовательно друг за другом вдоль ее продольной оси и обращены вырезами к патрубкам связи, отверстия перфорированной проставки выполнены внутри выреза демпфирующих вставок, демпфирующие элементы изготовлены в виде упругих камер эллиптического поперечного сечения, один конец которых открыт, а другой снабжен заглушкой, упругие камеры установлены в дополнительных корпусах с вертикальной ориентацией продольной оси и обращены открытыми концами к патрубкам связи, торцы упругих камер закреплены в отверстиях перфорированных перегородок.

На фиг. 1 изображен вертикальный разрез предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез А-А в сечении на фиг. 1.

Стабилизатор давления состоит из основного цилиндрического корпуса 1 с торцевыми крышками 2, в котором коаксиально установлена перфорированная проставка 3 с образованием кольцевой расширительной предкамеры 4 между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью перфорированной проставки 3. В кольцевой предкамере 4 коаксиально перфорированной проставке 3 вдоль ее продольной оси последовательно друг за другом размещены демпфирующие вставки 5 в форме колец, имеющих секториальные вырезы с центральным углом α < 180^o. Демпфирующие вставки 5 изготовлены из эластичного материала, выбираемого с учетом агрессивности рабочей среды (например, полиуретан, маслостойкая резина и т. п. ), и заполнены упругой набивкой 6, обладающей высокой податливостью (например, нитрокаучук). Фиксация демпфирующих вставок 5 относительно основного корпуса 1 осуществляется с помощью упоров 7. Отверстия 8 на перфорированной проставке 3 выполнены в пределах сектора, ограниченного вырезом на демпфирующей вставке 5. Демпфирующие вставки 5 обращены вырезом к вертикальным патрубкам связи 9, размещенным на верхней части корпуса 1 и сообщающим с кольцевой предкамерой 4 установленные вертикально дополнительные цилиндрические корпуса 10. Дополнительные корпуса 10 снабжены съемными торцевыми крышками 11, которые позволяют осуществлять ревизию и при необходимости замену демпфирующих элементов. В дополнительном корпусе 10 последовательно от патрубка связи 9 установлены перфорированные перегородки 12 и демпфирующие элементы, изготовленные в виде металлических упругих камер 13 эллиптического поперечного сечения, у которых один конец открыт, а другой снабжен заглушкой 14. Торцы упругих камер 13 закреплены в отверстиях перфорированных перегородок 12 и обращены открытыми концами к патрубкам связи. Стабилизатор устанавливается посредством фланцев 15 в зоне гидромагистрали, прилегающей к насосной станции, или вблизи задвижек и разветвлений.

Устройство работает следующим образом. При возникновении колебаний давления в напорном трубопроводе происходит перетекание рабочей среды из перфорированной проставки 3 в кольцевую предкамеру 4 или наоборот в зависимости от величины и знака возмущений по давлению. При этом обеспечивается диссипация части энергии колебаний на распределенной перфорации 8 и их упругое демпфирование вследствие податливости деформируемых демпфирующих вставок 5 и упругих камер 13, испытывающих растяжение или сжатие в поперечном сечении.

Регулирование диапазона гасимых частот и степени снижения амплитуды колебаний достигается варьированием таких параметров, как объем кольцевой предкамеры 4 и упругих камер 13, соотношение геометрических параметров эллиптического поперечного сечения упругих камер 13, размеры и количество перфорационных отверстий 8, модуль упругости материалов, используемых для изготовления демпфирующих вставок 5 и набивки 6.

Предлагаемый стабилизатор обладает по сравнению с существующими аналогами следующими преимуществами: размещение в кольцевой предкамере демпфирующих вставок позволяет предотвратить осаждение твердых частиц рабочей среды в нижней части предкамеры; выполнение демпфирующих вставок с секториальными вырезами обеспечивает возможность их деформации в тангенциальном направлении, что увеличивает податливость стабилизатора; размещение отверстий на перфорированной проставке в пределах секториальных вырезов демпфирующих вставок, обращенных к вертикальным патрубкам связи, способствует удалению твердых частиц из кольцевой предкамеры, поскольку они, скатываясь по поверхности вырезов, уносятся через перфорацию в проставку и далее в напорный трубопровод; установка в дополнительных корпусах демпфирующих элементов, изготовленных в виде упругих камер эллиптического поперечного сечения, один конец которых открыт, а другой снабжен заглушкой, упрощает наращивание суммарной податливости стабилизатора; установка упругих камер с вертикальной ориентацией продольной оси и закреплением торцев в перфорированных перегородках предотвращает осаждение частиц твердой фазы во внутренней полости упругих камер, поскольку эти частицы через открытый конец камеры, обращенный к патрубку связи, выносятся в кольцевую предкамеру.

Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет повысить эффективность стабилизатора при гашении колебаний давления в рабочих средах, содержащих мелкодисперсные частицы твердой фазы, и упругость его технологического обслуживания вследствие самоочистки демпфирующих полостей стабилизатора.

Источники информации
1. Патент РФ N 2044208, кл. F 16 I 55/01, 1995, БИ N 26.

2. Патент РФ N 2056577, кл. F 16 I 55/04, 1996, БИ N 8.

3. Авторское свидетельство СССР N 1789824, кл. F 16 I 55/04, 1993, БИ N 1 /прототип/.

Стабилизатор предназначен для предупреждения аварий на технологических трубопроводах химических производств, а также нефте- и газодобывающих предприятий. В основном цилиндрическом корпусе 1 с торцевыми крышками 2 коаксиально установлена перфорированная проставка 3 с образованием кольцевой расширительной предкамеры 4, в которой коаксиально перфорированной проставке 3 вдоль ее продольной оси последовательно друг за другом размещены демпфирующие вставки 5 в форме колец, имеющих секториальные вырезы с центральным углом α<180^o, изготовленные из эластичного материала, заполненные упругой высокоподатливой набивкой 6, зафиксированные относительно основного корпуса 1 с помощью упоров. Отверстия 8 на перфорированной проставке 3 выполнены в пределах сектора, ограниченного вырезом на демпфирующей вставке 5. Демпфирующие вставки 5 обращены вырезом к вертикальным патрубкам связи 9, размещенным на верхней части основного корпуса 1 и сообщающим установленные вертикально дополнительные цилиндрические корпуса 10 с кольцевой предкамерой 4. Дополнительные корпуса 10 снабжены съемными верхними торцевыми крышками 11. В дополнительном корпусе 10 последовательно от патрубка связи 9 установлены перфорированные перегородки 12 и демпфирующие элементы, изготовленные в виде упругих камер 13 эллиптического поперечного сечения, у которых один конец открыт, а другой снабжен заглушкой 14. Торцы упругих камер 13 закреплены в отверстиях перфорированных перегородок 12 и обращены открытыми концами к патрубкам связи. Стабилизатор устанавливается посредством фланцев 15 в гидромагистрали в зоне, прилегающей к насосной станции, или вблизи задвижек и разветвлений. При этом исключается осаждение твердых частиц в нижней части кольцевой предкамеры; обеспечивается возможность деформации демпфирующих вставок в тангенциальном направлении, что увеличивает податливость стабилизатора. 2 ил.

Стабилизатор давления, содержащий основной полый цилиндрический корпус, охватывающий с образованием кольцевой предкамеры установленную внутри него коаксиально цилиндрическую перфорированную проставку, подводящий и отводящий патрубки, дополнительные полые цилиндрические корпуса, установленные на верхней части основного корпуса стабилизатора вдоль его продольной оси и сообщенные с кольцевой предкамерой с помощью вертикальных патрубков связи, перфорированные перегородки и демпфирующие элементы, установленные в дополнительных корпусах последовательно от патрубка связи, отличающийся тем, что в кольцевой предкамере размещены эластичные демпфирующие вставки в форме колец, имеющих секториальные вырезы с центральным углом менее 180^o, установленные коаксиально перфорированной проставке последовательно друг за другом вдоль ее продольной оси и обращенные вырезами к патрубкам связи, отверстия перфорированной проставки выполнены внутри выреза демпфирующих вставок, демпфирующие элементы изготовлены в виде упругих камер эллиптического поперечного сечения, один конец которых открыт, а другой снабжен заглушкой, упругие камеры установлены в дополнительных корпусах с вертикальной ориентацией продольной оси и обращены открытыми концами к патрубкам связи, торцы упругих камер закреплены в отверстиях перфорированных перегородок.