ДЕМПФЕР СГЛАЖИВАЮЩИЙ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ Российский патент 2003 года по МПК F16L55/04 F16F9/06 

Изобретение относится к области защиты измерительного оборудования (манометры, регистрирующая аппаратура) и систем автоматики от колебаний и ударных волн, возникающих при работе гидравлических систем типа насосное оборудование - трубопровод.

При работе насосных перекачивающих станций, особенно в режимах, близких к максимальным по производительности и давлению, в трубопроводах возникают колебания значительной амплитуды, которые приводят, в случае использования автоматических систем управления, к несанкционированному срабатыванию системы защиты по уставке максимального давления и остановке насосов. Кроме того, длительная работа измерительного оборудования (например, манометров) при интенсивных колебаниях в системе измерения приводит к выходу этого оборудования из строя.

Известен демпфер колебаний давления для манометра, содержащий камеру, с размещенным на внутренней ее стенке упругим элементом, выполненным из пористой резины, и штуцеры с дросселирующими отверстиями, один из которых, снабженный помещенной в камере трубкой, предназначен для соединения с манометром, а другой - с магистралью (см. авт. свид. СССР 916812, М. Кл.³ F 16 F 9/06. 1980 г.).

Недостатками данного демпфера являются, во-первых, невозможность защиты всего комплекса приборов и датчиков, применяемых в измерительных системах (т. к. он предназначен для защиты каждого в отдельности измерительного элемента системы) и, во-вторых, невозможность предварительной настройки уровня жидкости в измерительной системе и тем самым времени срабатывания, особенно в условиях, когда изменяются амплитуды и частоты колебаний измеряемых параметров, что может привести к выходу из строя измерительного прибора.

Наиболее близким к предлагаемому демпферу по технической сущности является демпфер сглаживающий пневмогидравлический, содержащий демпфирующую емкость с зарядным штуцером, разделенную упругой мембраной на две полости, одна из которых заполнена газом, а другая соединена с гидромагистралью, причем для перехода на разные режимы с повышением рабочего давления в магистрали газовая полость снабжена управляемыми пороховыми аккумуляторами давления, установленными в ее корпусе (авт. св. СССР 844902, М. Кл.³, F 16 L 55/04, F 16 F 9/06, 1981 г.)
К недостаткам этого демпфера следует отнести, во-первых, однократность его использования (т. к. после отработки режимов требуется перезарядка пороховых аккумуляторов и сброс давления в газовой полости) и, во-вторых, невозможность его использования при переходе на режимы с меньшим рабочим давлением после работы на большом рабочем давлении.

Задача изобретения состояла в том, чтобы создать демпфер колебаний давления, позволяющий уменьшить амплитуду колебаний или полностью погасить их в нужном диапазоне частот измерительных систем, для защиты контрольно-измерительных приборов и регулирующей автоматики, устанавливаемой на газо-, нефте- и гидроперекачивающих станциях, от механического повреждения и ложных срабатываний по достижению предельных давлений от воздействия импульсов колебаний давления в широком диапазоне частот и амплитуд, возникающих при непрерывной работе насосных агрегатов в различных режимах рабочего давления.

Указанная задача решается тем, что предложен демпфер сглаживающий пневмогидравлический, содержащий демпфирующую емкость с зарядным штуцером, разделенную упругой мембраной на две полости, одна из которых заполнена газом, а другая соединена с гидромагистралью, в котором согласно изобретению в гидромагистрали по обе стороны от места соединения с демпфирующей емкостью установлены ограничители потока.

Другим отличием является то, что ограничители потока выполнены в виде тройника с двумя проходными штуцерами для соединения с измерительной системой и одним боковым штуцером для соединения с демпфирующей емкостью, причем в проходном канале тройника установлены пакеты дроссельных шайб, имеющих отверстия и разделенных кольцевыми уплотняющими проставками, размещенными симметрично относительно оси выхода бокового штуцера тройника.

Еще одно отличие устройства состоит в том, что демпфирующая емкость выполнена в виде цилиндрического стакана с жестким стержнем, установленным на его оси, причем на конце стержня, противоположном месту соединения емкости с гидромагистралью, закреплена полусферическая бобышка, а гибкая мембрана выполнена в виде чулка, глухой конец которого надет на полусферическую бобышку, а края герметично прижаты к основанию емкости, обращенному к месту соединения ее с гидромагистралью.

Другим отличием предлагаемого устройства является то, что в месте соединения краев гибкой мембраны установлено уплотнительное металлическое кольцо, образующее основание цилиндра и имеющее коническую внешнюю поверхность, к которой прижимаются края мембраны, а через центральное отверстие в дне цилиндрического стакана и отверстие уплотнительного кольца пропущен цилиндрический патрубок, один конец которого посредством штуцера соединен через тройник с гидромагистралью, а другой конец снабжен уплотнительной втулкой, имеющей коническую внешнюю поверхность, образующую с конической поверхностью уплотнительного кольца зазор, в котором помещены края упругой мембраны, причем коническая поверхность уплотнительной втулки герметично прижимает края гибкой мембраны к конической поверхности уплотнительного кольца с помощью гайки, установленной на резьбе на цилинрическом патрубке и контактирующей с наружной поверхностью дна цилиндрического стакана.

Еще одним отличием устройства является то, что между уплотнительным металлическим кольцом и дном цилиндрического стакана размещено уплотнительное кольцо из эластичного материала.

Другое отличие устройства состоит в том, что в центральной части уплотнительной втулки выполнен цилиндрический канал, являющийся продолжением внутреннего канала цилиндрического патрубка, в котором закреплен шток, соединенный с центральным стержнем, установленным по оси цилиндрического канала, причем в основании уплотнительной втулки выполнено цилиндрическое углубление, в котором размещен кольцевой вкладыш, торцевые поверхности которого образуют зазоры кольцевого сечения с поверхностями цилиндрического углубления уплотнительной втулки и штока.

Техническим результатом изобретения является то, что оно обеспечивает непрерывную фильтрацию возникающих в системе колебаний в широком диапазоне рабочих давлений и надежную работу всего комплекса измерительных приборов и оборудования, установленных на гидромагистрали.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен вид предлагаемого демпфера в продольном сечении.

На фиг. 2 представлен вид на дроссельную шайбу в гидромагистрали в разрезе по А-А фиг. 1.

Демпфер содержит демпфирующую емкость 1 и тройник 2. Тройник 2 содержит два переходных штуцера 3 и 4 для соединения гидромагистрали с измерительной системой (не показаны) и боковой штуцер 5 для соединения гидромагистрали и измерительной системы с демпфирующей емкостью 1. Внутри проходного канала 6 штуцеров 3 и 4 установлены пакеты дроссельных шайб 7 с отверстиями 8, разделенных кольцевыми уплотняющими проставками 9, которые прижаты друг к другу с помощью гаек 10. Демпфирующая емкость 1 выполнена в виде цилиндрического стакана с дном 11 и головкой 12, к которой на резьбе прикреплена крышка 13 с герметизирующей кольцевой прокладкой 14 и кольцевой шайбой 15. Крышка 13 снабжена зарядным штуцером 16. Внутри демпфирующей емкости 1 по ее оси установлен жесткий стержень 17. На конце стержня 17, противоположном месту соединения емкости 1 с гидромагистралью, закреплена полусферическая бобышка 18. Внутри демпфирующей емкости 1 установлена упругая мембрана 19, выполненная в виде чулка, например, из резины, глухой конец которого надет на полусферическую бобышку 18, а края введены в зазор между коническими поверхностями металлической уплотнительной втулки 20 и металлическим уплотнительным кольцом 21 и зажаты между ними. Металлическое уплотнительное кольцо 21 отделено от дна 11 цилиндрического стакана демпфирующей емкости 1 посредством уплотнительного кольца 22 из эластичного материала, например резины. Уплотнительная втулка 20 выполнена как единое целое с патрубком 23, который пропущен через центральные отверстия металлического кольца 21, уплотнительного кольца 22 из эластичного материала и дна 11 цилиндрического стакана демпфирующей емкости 1. На внешней поверхности патрубка 23 в непосредственной близости от внешней поверхности дна 11 демпфирующей емкости 1 выполнена резьба, на которой установлена накидная гайка 24, с помощью которой осуществляется прижатие краев мембраны 19 между коническими поверхностями уплотнительной втулки 20 и металлического уплотнительного кольца 21, а также поджатие уплотнительного кольца 22 из эластичного материала. Таким образом мембрана 19 разделяет внутренний объем демпфирующей емкости 1 на две герметично разделенные полости 25 и 26. При этом полость 25 посредством патрубка 23 и переходного вентиля 27 с запорным элементом (не показан) соединена с боковым штуцером 5 тройника 2, соединенного с гидромагистралью и измерительной системой (не показаны). Полость 26 заполнена демпфирующей средой (например, воздухом) и через зарядный штуцер 16 соединена с запорным вентилем системы заправки полости 26 демпфирующей средой (не показаны). В центральной части уплотнительной втулки 20 выполнен цилиндрический канал 28, являющийся продолжением внутреннего канала патрубка 23. В канале 28 установлен шток 29, соединенный с центральным стержнем 17. В основании уплотнительной втулки 20, обращенной к полости 25, выполнено цилиндрическое углубление 30, в котором размещен кольцевой вкладыш 31, прикрепленный к уплотнительной втулке 20 с помощью винтов 32. Торцевые поверхности кольцевого вкладыша 31 образуют зазоры кольцевого сечения с поверхностями уплотнительной втулки 20 и штока 29 для пропуска волны давления рабочей жидкости (например, тосола) из гидромагистрали в полость 25 демпфирующей емкости 1.

Предлагаемый демпфер работает следующим образом.

В рабочем положении тройник 2 установлен в трубопровод измерительной системы, а демпфирующая емкость 1 соединена с боковым штуцером 5 через переходной вентиль 27 с запорным элементом (не показан), при открытии которого полость 25 демпфирующей емкости 1 заполняется измерительной средой под рабочим давлением измерительной системы. Полость 26 через вентиль (не показан), установленный на зарядном штуцере 16 крышки 13, заполняется демпфирующей средой (например, воздухом) до требуемого рабочего давления, и вентиль, установленный на зарядном штуцере 16, герметично закрывается.

При работе измерительной системы импульс колебаний давления, возникающий при работе насоса, с очень малым расходом протекает через входной пакет дроссельных шайб 7 тройника 2 и попадает в полость 25 емкости 1, ограниченную входным и выходным пакетами дроссельных шайб 7.

Полость 25 емкости 1 ограничена поверхностью резинового чулка 19, с другой стороны которого в полости 26 находится, например, воздух под давлением, равным давлению в полости 25 при работающем насосе.

Гашение импульса давления происходит за счет наличия газового объема, имеющего достаточный первоначальный объем для обеспечения необходимой податливости, происходит увеличение объема полости 25 за счет сжатия газа в полости 26 по закону PV = const. По окончании действия импульса поступившая в полость 25 рабочая среда медленно вытесняется из нее за счет более высокого давления в полости 26 через дроссельные шайбы 7 к измерительным приборам (не показаны).

Таким образом, демпфер обеспечивает нормальную работу измерительных систем при колебаниях, вызванных работой насосов в гидромагистрали.

Демпфер предназначен для защиты измерительного оборудования и систем автоматики от колебаний и ударных волн. Демпфер содержит демпфирующую емкость, разделенную упругой мембраной на две полости, одна из которых заполнена газом, а другая соединена с гидромагистралью, при этом в последней по обе стороны от места соединения с демпфирующей емкостью установлены ограничители потока, которые выполнены в виде тройника с двумя проходными штуцерами для соединения с измерительной системой и одним боковым штуцером для соединения с демпфирующей емкостью, причем в проходном канале тройника установлены пакеты дроссельных шайб, имеющих отверстия и разделенных кольцевыми уплотняющими проставками, размещенные симметрично относительно оси выхода бокового штуцера тройника. Кроме того, демпфирующая емкость может быть выполнена в виде цилиндрического стакана с жестким стержнем, установленным на его оси, причем на конце стержня, противоположном месту соединения емкости с гидромагистралью, закреплена полусферическая бобышка, а гибкая мембрана выполнена в виде чулка, глухой конец которого надет на полусферическую бобышку, а края герметично прижаты к основанию емкости, обращенному к месту соединения ее с гидромагистралью. Технический результат - уменьшение амплитуды колебаний в гидромагистрали. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Демпфер сглаживающий пневмогидравлический, содержащий демпфирующую емкость с зарядным штуцером, разделенную упругой мембраной на две полости, одна из которых заполнена газом, а другая соединена с гидромагистралью, отличающийся тем, что в гидромагистрали по обе стороны от места соединения с демпфирующей емкостью установлены ограничители потока. 2. Демпфер по п. 1, отличающийся тем, что ограничители потока выполнены в виде тройника с двумя проходными штуцерами, для соединения с измерительной системой, и одним боковым штуцером для соединения с демпфирующей емкостью, причем в проходном канале тройника установлены пакеты дроссельных шайб, имеющих отверстия и разделенных кольцевыми уплотняющими проставками, размещенные симметрично относительно оси выхода бокового штуцера тройника. 3. Демпфер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что демпфирующая емкость выполнена в виде цилиндрического стакана с жестким стержнем, установленным на его оси, причем на конце стержня, противоположном месту соединения емкости с гидромагистралью, закреплена полусферическая бобышка, а гибкая мембрана выполнена в виде чулка, глухой конец которого надет на полусферическую бобышку, а края герметично прижаты к основанию емкости, обращенному к месту соединения ее с гидромагистралью. 4. Демпфер по п. 3, отличающийся тем, что в месте соединения краев гибкой мембраны установлено уплотнительное металлическое кольцо, образующее основание цилиндра и имеющее коническую внешнюю поверхность, к которой прижимаются края мембраны, а через центральное отверстие в дне цилиндрического стакана и отверстие уплотнительного кольца пропущен цилиндрический патрубок, один конец которого посредством штуцера соединен через тройник с гидромагистралью, а другой конец снабжен уплотнительной втулкой, имеющей коническую внешнюю поверхность, образующую с конической поверхностью уплотнительного кольца зазор, в котором помещены края упругой мембраны, причем коническая поверхность уплотнительной втулки герметично прижимает края гибкой мембраны к конической поверхности уплотнительного кольца с помощью гайки, установленной на резьбе на цилиндрическом патрубке и контактирующей с наружной поверхностью дна цилиндрического стакана. 5. Демпфер по п. 4, отличающийся тем, что между уплотнительным металлическим кольцом и дном цилиндрического стакана размещено уплотнительное кольцо из эластичного материала. 6. Демпфер по п. 4 или 5, отличающийся тем, что в центральной части уплотнительной втулки выполнен цилиндрический канал, являющийся продолжением внутреннего канала цилиндрического патрубка, в котором закреплен шток, соединенный с центральным стержнем, установленным по оси цилиндрического канала, причем в основании уплотнительной втулки выполнено цилиндрическое углубление, в котором размещен кольцевой вкладыш, торцевые поверхности которого образуют зазоры кольцевого сечения с поверхностями цилиндрического углубления уплотнительной втулки и штока.