СТАБИЛИЗАТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F16L55/04 

Изобретение относится к средствам пневмогидравлической техники и может быть использовано для гашения колебаний давления при перекачивании рабочей среды по трубопроводам малого диаметра энергетических установок, а также технологических систем нефтехимических, химико-фармацевтических и биологических производств.

Известны устройства, предназначенные для уменьшения вынужденных колебаний давления и порождаемых ими вибрационных нагрузок на трубопроводы, в которых используются принципы распределенного диссипативного и упругодеформирующего воздействия на пульсирующий поток при его перепускании через перфорационные отверстия и взаимодействии со стенками демпфирующих камер в виде упругих оболочек с эллиптическим поперечным сечением [1]. Указанные устройства имеют ограниченную область применения в трубопроводных системах с жесткими требованиями к поперечным габаритным размерам стабилизатора, особенно в ситуациях, когда требуется выполнить компоновку стабилизатора в пределах уже смонтированной трубопроводной системы. Причина заключается в том, что применение нескольких демпфирующих камер, окружающих центральный трубопровод, или одной демпфирующей камеры, охватывающей центральный трубопровод, приводит к увеличению поперечных габаритных размеров стабилизатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа носитель колебаний давления и расхода [2] , включающий кожух, частично охватывающий центральный перфорированный трубопровод, и установленную коаксиально центральному трубопроводу внутри кожуха демпфирующую камеру, образованную упругой оболочкой с поперечным сечением в форме эллипса. Полость демпфирующей камеры и полость центрального трубопровода сообщаются между собой посредством перфорационных отверстий.

Недостатком такого устройства является то, что поперечные габариты стабилизатора существенно превышают диаметр центрального трубопровода. Кроме того, рабочее давление в напорной магистрали приводит к квазистатическому растяжению демпфирующей камеры по малой полуоси, при этом увеличивается ее жесткость и соответственно уменьшается податливость стабилизатора.

В предлагаемом устройстве при сохранении эффективности функционирования достигается уменьшение поперечных размеров стабилизатора.

Для этого стабилизатор давления, содержащий присоединительные патрубки, кожух с размещенными в нем центральным перфорированным трубопроводом и коаксиальной демпфирующей камерой, образованной упругой оболочкой с поперечным сечением в форме эллипса, снабжен установленными со стороны присоединительных патрубков в полости кожуха и закрепленными на его внутренней поверхности двумя обтекателями-заглушками центрального перфорированного трубопровода, а упругая оболочка размещена во внутренней полости центрального перфорированного трубопровода и закреплена по торцам на обтекателях-заглушках.

на фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого устройства, а на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1.

Стабилизатор давления сообщается с напорной магистралью с помощью присоединительных патрубков 1 и состоит из кожуха 2, на внутренней поверхности которого закреплены обтекатели 3, которые выполняют роль заглушек центрального трубопровода 4 с перфорированными отверстиями 5, установленного с кольцевым зазором внутри кожуха 2. Во внутренней полости центрального трубопровода 4 размещена демпфирующая камера 6 в виде металлической упругой оболочки, имеющей поперечное сечение в форме эллипса. Торцы камеры 6 закреплены на обтекателях-заглушках 3. При необходимости возможно заполнение внутренней полости камеры 6 набивкой 7 из упругодемпфирующего материала, что позволяет использовать стабилизатор в гидросистемах с повышенным рабочим давлением. При закреплении торцев центрального трубопровода 4 и камеры 6 на обтекателях-заглушках 3 устанавливаются уплотнительные кольца 8, обеспечивающие герметичность крепления.

Стабилизатор работает следующим образом. При поступлении рабочей среды из напорной магистрали в стабилизатор поток проходит через кольцевой зазор между внутренней поверхностью кожуха 2 и наружной поверхностью центрального перфорированного трубопровода 4. Кроме того, через перфорационные отверстия 5 рабочая среда заполняет полость между внутренней поверхностью центрального перфорированного трубопровода 4 и наружной поверхностью демпфирующей камеры 6. В соответствии с рабочим давлением в напорной магистрали камера 6 испытывает деформации сжатия по малой оси. При возникновении пульсаций давления (положительная волна) происходит дополнительное перетекание рабочей среды через перфорационные отверстия 5 во внутреннюю полость центрального трубопровода 4. При этом имеет место диссипация энергии колебаний на перфорационных отверстиях 5 и упругое демпфирование колебаний за счет дополнительных деформаций стенок демпфирующей камеры 6 эллиптического поперечного сечения, работающей на сжатие по малой оси. При отрицательной волне давления за счет деформации стенок демпфирующей камеры 6, работающей на растяжение, происходит выдавливание рабочей среды через перфорационные отверстия 5 в кольцевой зазор, что способствует восстановлению давления в напорной магистрали.

Регулирование диапазона гасимых частот и степени снижения амплитуды колебаний достигается выбором длины стабилизатора, соотношения большой и малой полуосей демпфирующей камеры 6, размеров перфорационных отверстий 5 и суммарной площади перфорации, податливости материала набивки 7.

Использование предлагаемого стабилизатора обеспечивает по сравнению с существующими аналогами преимущества: установка демпфирующей камеры во внутренней полости центрального перфорированного трубопровода позволяет существенно сократить поперечные размеры стабилизатора, нагружение демпфирующей камеры внешним давлением уменьшает ее жесткость и увеличивает податливость в области рабочих давлений.

1. Ганиев Р.Ф., Низамов Х.Н., Чучеров А.И., Усов П.П. Стабилизация колебаний давления в трубопроводных системах энергетических установок. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993, стр. 26-33.

2. SU 1753174 A1, 07.08.92.

Стабилизатор предназначен для гашения колебаний давления при перекачивании рабочей среды по трубопроводам малого диаметра энергетических установок, технологических систем нефтехимических, химико-фармацевтических и биологических производств. Стабилизатор давления снабжен присоединительными патрубками 1. На внутренней поверхности кожуха 2 стабилизатора закреплены обтекатели 3, которые выполняют роль заглушек центрального трубопровода 4 с перфорационными отверстиями 5, установленного с кольцевым зазором внутри кожуха 2. Во внутренней полости центрального трубопровода 4 размещена демпфирующая камера 6 в виде упругой оболочки, имеющей поперечное сечение в форме эллипса. Торцы камеры 6 закреплены на обтекателях-заглушках 3. При установке стабилизатора в трубопроводе с повышенным рабочим давлением внутренняя полость камеры 6 заполняется набивкой 7 из упругодемпфирующего материала. Использование предлагаемого стабилизатора позволяет существенно сократить поперечные размеры стабилизатора, уменьшить характеристики жесткости конструкции и увеличить податливость в области рабочих давлений. 2 ил.

Стабилизатор давления, содержащий присоединительные патрубки, кожух с размещенными в нем центральным перфорированным трубопроводом и коаксиальной демпфирующей камерой, образованной упругой оболочкой с поперечным сечением в форме эллипса, отличающийся тем, что он снабжен установленными со стороны присоединительных патрубков в полости кожуха и закрепленными на его внутренней поверхности двумя обтекателями-заглушками центрального перфорированного трубопровода, а упругая оболочка размещена во внутренней полости центрального перфорированного трубопровода и закреплена по торцам на обтекателях-заглушках.