СТАБИЛИЗАТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F16L55/04 

Стабилизатор предназначен для гашения колебаний давления и расхода при прохождении пульсирующих потоков рабочей среды через расходомер, например, при учете расхода топлива дизельными двигателями.

Пульсирующие потоки отличаются от постоянных тем, что при прохождении через расходомер скорость потока и давление постоянно меняются.

При измерении среднего значения пульсирующих расходов в большинстве случаев возникает дополнительная погрешность, величина и знак которой зависят как от вида, характера и величины пульсаций, так и от рода примененных измерительных приборов.

Известны устройства, предназначенные для уменьшения вынужденных колебаний давления, в которых используется принцип диссипативного и упругодеформирующего воздействия на пульсирующий поток при его пропускании через перфорационные отверстия и взаимодействии со стенками демпфирующих камер, а именно стабилизатор давления, содержащий полый цилиндрический корпус с фланцами, охватывающий расположенный в нем центральный перфорированный трубопровод, сообщенный отверстиями перфорации с демпфирующей камерой, образованной оболочкой, установленной между фланцами в корпусе коаксиально центральному трубопроводу (Патент РФ №2133906, 27.07.1999, F16L 55/04).

Известен также стабилизатор давления, содержащий полый цилиндрический корпус с фланцами, охватывающий расположенную в нем цилиндрическую перфорированную проставку, в верхней части полого цилиндрического корпуса расположены дополнительные цилиндрические корпуса с установленными в них перфорированными перегородками и демпфирующими элементами, а в кольцевой предкамере размещены эластичные демпфирующие вставки (Патент РФ №2133905, 27.07.1999, F16L 55/04).

Недостатками известных устройств является сложность конструкции, обусловленная наличием демпфирующих (упругодеформирующих) элементов и наличие усложняющих конструкцию нескольких дополнительных полых цилиндрических корпусов, заполненных перфорационными перегородками и демпфирующими элементами, кроме того, большая часть объема стабилизатора занята центральным перфорированным трубопроводом и демпфирующими элементами, что затрудняет пропускание основного потока рабочей жидкости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа стабилизатор давления, содержащий полый цилиндрический корпус с фланцами, охватывающий расположенный в нем центральный перфорированный трубопровод, сообщенный отверстиями перфорации с демпфирующей камерой, образованной оболочкой с перфорационными отверстиями, установленной между фланцами в корпусе коаксиально центральному трубопроводу (Патент РФ №2249751, 13.10.2003, F16L 55/04).

Недостатками указанного устройства является сложность конструкции, так как значительная часть объема стабилизатора нерационально занята центральным перфорированным трубопроводом и оболочками с перфорационными отверстиями, осуществляющими стабилизацию потока в поперечном направлении и препятствующими прохождению основного потока рабочей среды. Кроме того, известное устройство работает только при горизонтальном положении, при наклонах и в вертикальном положении произойдет удаление воздуха из устройства, что может привести к сбою в работе как самого двигателя, так и расходомера, а сам стабилизатор давления будет не работоспособен.

Задачей изобретения является упрощение конструкции стабилизатора давления при обеспечении максимального сглаживания амплитуды пульсаций потока независимо от направления потока рабочей среды, а также независимо от горизонтальной или вертикальной установки устройства, и обеспечения технологичности конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что в стабилизаторе давления, содержащем полый цилиндрический корпус, охватывающий с образованием кольцевой предкамеры установленный внутри него коаксиально цилиндрический перфорированный трубопровод, равный диаметру dу условного прохода центрального трубопровода, подводящий и отводящий патрубки, в полом цилиндрическом корпусе установлены последовательно друг за другом вдоль его продольной оси перегородки, образующие по меньшей мере две воздушные камеры-секции, перфорированный трубопровод выполнен в виде перфорированных по боковой поверхности стаканов с глухим дном со стороны выходного патрубка, установленных в центре каждой перегородки коаксиально полому цилиндрическому корпусу по направлению основного потока рабочей среды, таким образом, что между ними образованы зазоры l, расположенные в центре воздушных камер-секций и равные 10-20 мм, причем участок подводящего патрубка на входе основного потока рабочей среды, находящийся в полом цилиндрическом корпусе, выполнен в виде перфорированного по боковой поверхности стакана, а перфорационные отверстия на боковой поверхности стаканов расположены рядом с дном стакана. Суммарная площадь отверстий перфорации на боковой поверхности стакана составляет 30-50% площади проходного сечения центрального трубопровода. Диаметр D полого цилиндрического корпуса составляет не менее пяти диаметров dу условного прохода центрального трубопровода. Расстояние L между перегородками не менее пяти диаметров dу условного прохода центрального трубопровода.

Предложенный стабилизатор давления значительно упрощает конструкцию устройства и повышает пропускную способность стабилизатора, так как в полом цилиндрическом корпусе отсутствуют дополнительные демпфирующие устройства, усложняющие конструкцию устройства и препятствующие движению потока рабочей среды.

На чертеже показана конструктивная схема стабилизатора давления.

Стабилизатор давления содержит полый цилиндрический корпус 1, диаметр которого не менее пяти диаметров dу условного прохода центрального трубопровода, с входным 2 и выходным 3 патрубками. В полом цилиндрическом корпусе 1 установлены перегородки 4, образующие воздушные камеры-секции 5, которые выполняют роль упругого гасителя пульсаций. В центре перегородки 4 коаксиально полому цилиндрическому корпусу 1 установлены перфорированные по боковой поверхности стаканы 6, диаметр которых равен диаметру dу условного прохода центрального трубопровода, таким образом, что между ними образованы зазоры l, равные 10-20 мм. Участок подводящего патрубка 2 на входе основного потока рабочей среды, находящийся в полом цилиндрическом корпусе 1, выполнен в виде перфорированного по боковой поверхности стакана 7. Расстояние L между перегородками 4 экспериментальным путем выбрано не менее пяти диаметров dу условного прохода центрального трубопровода.

Стабилизатор давления работает следующим образом. При возникновении неустойчивых режимов течения рабочей среды гашение колебаний давления (расхода) в стабилизаторе происходит за счет многократной диссипации энергии колебаний на распределенной перфорации перфорированных отверстий стаканов 6, а также за счет образованных перегородками 4 воздушных камер-секций 5, выполняющих роль упругого гасителя пульсаций потока рабочей среды. Перфорированные стаканы 6 и 7 разбивают основные струи потока рабочей среды, подаваемые через входной патрубок 2, на более мелкие, тем самым уменьшая размеры и характер пульсаций потока, окончательное сглаживание пульсаций потока рабочей среды происходит с помощью воздушных камер-секций 5 за счет многократного отражения вторичных волн от стенок перегородок 4 и полого цилиндрического корпуса 1. Выбранные экспериментальным путем - суммарная площадь отверстий перфорации на боковой поверхности перфорированных стаканов составляет 30-50% площади проходного сечения центрального трубопровода и диаметр полого цилиндрического корпуса 1 по сравнению с диаметром dу условного прохода центрального трубопровода выполнен в соотношении не менее 5:1 - обеспечивают максимальное сглаживание амплитуды пульсаций потока. Перфорированные по боковой поверхности стаканы 6 и 7 с зазорами l между ними, равными 10-20 мм и расположенными в центре воздушных камер-секций 5, позволяют использовать стабилизатор потока в любом положении (горизонтально, вертикально, наклонно под любым углом). Причем расположение отверстий перфорации на боковой поверхности стаканов 6 и 7 рядом с дном стаканов препятствует удалению воздуха из устройства при любом рабочем положении стабилизатора.

Наличие в конструкции устройства перфорированных по боковой поверхности стаканов 6 и 7, а также возможности в зависимости от условий работы и от характера рабочей среды устанавливать дополнительные перегородки 4 с перфорированными по боковой поверхности стаканами 6, позволяет сглаживать амплитуды пульсаций потока рабочей среды как высокочастотные, так и низкочастотные, что, в свою очередь, позволит повысить точность измерения расхода среды.

Детали стабилизатора изготавливают из углеродистых конструкционных или коррозионно-стойких сталей в зависимости от эксплуатационных условий работы, которые определяются свойствами рабочей среды. Стабилизатор давления устанавливают в центральный трубопровод при помощи фланцев или при помощи резьбового соединения входного 2 и выходного 3 патрубков с центральным трубопроводом, а также любым другим видом соединения (сваркой, хомутами и т.д.).

Стабилизатор давления с таким конструктивным исполнением обеспечивает максимальное гашение пульсаций потока рабочей среды и в то же время отличается простотой конструкции и технологичностью изготовления. Кроме того, такой стабилизатор потока является универсальным, его можно использовать как горизонтально установленным, так и вертикально или наклонно.

Предложенное техническое решение целесообразно использовать для измерения пульсирующих расходов при учете расхода топлива на дизельных двигателях тепловозов, карьерных самосвалов, судов.

Стабилизатор предназначен для гашения колебаний давления и расхода при прохождении пульсирующих потоков рабочей среды через расходомер, например, при учете расхода топлива дизельными двигателями. Стабилизатор давления содержит полый цилиндрический корпус 1, диаметр которого не менее пяти диаметров dy условного прохода центрального трубопровода, с входным 2 и выходным 3 патрубками. В полом цилиндрическом корпусе 1 установлены перегородки 4, образующие воздушные камеры-секции 5, которые выполняют роль упругого гасителя пульсаций. В центре перегородки 4 коаксиально полому цилиндрическому корпусу 1 установлены перфорированные по боковой поверхности стаканы 6, диаметр которых равен диаметру dy условного прохода центрального трубопровода, таким образом, что между ними образованы зазоры l, равные 10-20 мм и расположенные в центре камер-секций 5. Участок подводящего патрубка 2 на входе основного потока рабочей среды, находящийся в полом цилиндрическом корпусе 1, выполнен в виде перфорированного по боковой поверхности стакана 7. Технический результат - повышение надежности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Стабилизатор давления, содержащий полый цилиндрический корпус, охватывающий с образованием кольцевой предкамеры установленный внутри него коаксиально цилиндрический перфорированный трубопровод, равный диаметру dy условного прохода центрального трубопровода, подводящий и отводящий патрубки, отличающийся тем, что в полом цилиндрическом корпусе установлены последовательно друг за другом вдоль его продольной оси перегородки, образующие, по меньшей мере, две воздушные камеры-секции, перфорированный трубопровод выполнен в виде перфорированных по боковой поверхности стаканов с глухим дном со стороны выходного патрубка, установленных в центре каждой перегородки коаксиально полому цилиндрическому корпусу по направлению основного потока рабочей среды, таким образом, что между ними образованы зазоры l, расположенные в центре воздушных камер-секций и равные 10-20 мм, причем участок подводящего патрубка на входе основного потока рабочей среды, находящийся в полом цилиндрическом корпусе, выполнен в виде перфорированного по боковой поверхности стакана, а перфорационные отверстия на боковой поверхности стаканов расположены рядом с дном стакана.2. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что суммарная площадь отверстий перфорации на боковой поверхности стакана составляет 30-50% площади проходного сечения центрального трубопровода.3. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что диаметр D полого цилиндрического корпуса составляет не менее пяти диаметров dy условного прохода центрального трубопровода.4. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что расстояние L между перегородками не менее пяти диаметров dy условного прохода центрального трубопровода.