Демпфер пульсаций давления Советский патент 1993 года по МПК F16L55/04 

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и может быть использовано на различных промышленных предприятиях для улучшения эксплуатационных характеристик трубопроводов путем ликвидации пульсаций давления при транспортировании жидких и газообразных продуктов.: ..; : :

Целью изобретения является повышение эффективности демпфирования пульсаций давления... .-..

На фиг. 1 представлен продольный разрез демпфера пульсаций давления; нафиг.2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг,1.

Демпфер пульсаций давления состоит из цилиндрического полого корпуса 1 с коническими входным 2.и выходным 3 участками. По оси корпуса демпфера пульсаций давления установлен пористый дросселирующий элемент, выполненный из металлических сеток и состоящий из подвижного стакана 4 и неподвижного стакана 5. Стаканы 4 и 5 вставлены один в другой и своими

сферическими донными частями обращены в противоположные стороны. Движение стакана 4 по внешней поверхности стакана 5 осуществляется при помощи направляющих, установленных на сопрягаемых повер хностях стаканов. В состав направляющих входит накладная пластина с пазом 6, установленная на внешней поверхности стакана 5, и соответствующий по размерам пазу выступ 7; установленный на внутренней поверхности стакана 4. Для придания возврат- но-поступательного движения стакану 4 под действием набегающих пульсаций давления в паз пластины 6 вмонтирован упругий зле- ; мент 8 в виде пластины, Одним своим кон1 цом пластина соприкасается с торцом выступа 7, а вторым - вмонтирована в торец паза пластины 6. Неподвижный стакан закреплен в цилиндрическом корпусе 1 ради- | альными спицами 9 обтекаемой формы. Демпфер пульсаций давления включен со- осно в трубопровод между его участками 10 и 1.1. ;. - ; .:.Демпфер пульсаций давления работает следующим образом. При поступлении

Х|

Ю 00

ел

00 W

пульсации давления из участка трубы 10 на входной конический участок 2 происходит частичное торможение фронта этой пульсации из-за расширения канала. Далее фронт пульсации давления достигает сферического дна подвижного стакана 4, выполненного из металлической сетки. Происходит разделение потока на два: на поток, проходящий через сетку донной части стакана 4 и на поток, огибающий пористый дросселирующий элемент. Разделение потока на две части будет сопровождаться динамическим воздействием на донную часть стакана 4. Под действием этого воздействия начнется перемещение стакана 4, который через выступ 7 начнет сжимать пластину 8. Произойдет гашение части энергии пульсации давления на деформацию пластины 8. Одновременно с этим процессом перемещения стакана 4 будут происходить процессы динамического воздействия обоих частей потока с элементами конструкции демпфера. Для части потока, огибающего пористый дросселирующий элемент, наиболее существенными процессами будут: изменение фронта пульсации давления и затухание этой пульсации из-за взаимодействия со стенками корпуса демпфера и стенками дросселирующего пористого элемента.. Изменение формы фронта пульсации в этой части потока произойдет от эллиптической (на входе в демпфер) до тороидальной (для кольцевого канала). Изменение формы фронта приведет к более равномерному распределению скоростей в потоке по сечению канала, В процессе прохождения фронта пульсации будет уменьшаться и амплитуда пульсаций. Этому способствует наличие пристенных слоев на корпусе демпфера и на боковых стенках дросселирующего пористого элемента. Затухание на боковых стенках элемента будет происходить значительно быстрее и в силу пористости стенок. При достижении этой частью потока выходного конического участка 3 произойдёт его слияние с частью потока, прошедшего через пористый дросселирующий элемент. Этот процесс будет сопровождаться дополнительным рассеиванием энергии пульсации. Характеристики этой части потока (скорость, амплитуда пульсаций давления, скоростной напор и др.) кроме указанных выше факторов, будут зависеть и от геометрических размеров кольцевого канала и от положения сферической донной части стакана 4. Перемещение стакана 4 приведет к увеличению проходного сечения канала, образованного донной частью этого стакана и внутренней поверхностью входной конической части 2 корпуса демпфера.

Такое изменение приведет к перераспределению количества жидкости и между частями потока, интенсификации процесса турбулизации этой части потока в кольцевом канале, а следовательно, к интенсификации рассеивания энергии пульсации давления. После прекращения действия пульсации давления на сферическую донную часть стакана 4 этот стакан под действием упругого элемента 8 займет прежнее положение, что приведет к новому перераспределению жидкости между частями потока. Такие перераспределения жидкости между частями потока приведут к измене5 нию скоростей этих частей потока, достигших выходного конического участка 3 корпуса демпфера. Слияние этих потоков в выходной конической части 3 будет характеризоваться изменением местного гидросоп0 рртивления в этом участке. Изменение гидросопротивления будет зависеть от скоростей обеих частей потока и приведет к дополнительному рассеиванию энергии пульсаций давления.

5 Для части потока, прошедшего через сферическую донную часть стакана 4, наиболее существенными процессами будут: ослабление и преломление потока на сетке донной части стакана 4, рассеивание энер0 гии пульсации этой части потока по мере движения его внутри дросселирующего элемента, а также ослабление и преломление потока на сетке донной части стакана 5. Коэффициент ослабления и преломления

5 пульсации давления на сетках донных частей стаканов 4 и 5 зависит от ажурности сеток и рода транспортируемой жидкости. Для повышения эффективности работы демпфера пульсаций давления важно добить0 ся такого ослабления и преломления потока, чтобы фронт пульсации давления, прошедший через дросселирующий элемент, обладал достаточной энергией для создания местного гидросопротивления при слиянии

5 обеих частей потока в выходной конической части 3 корпуса демпфера и достигал этой части позже, чем фронт пульсации давления, прошедшей кольцевой канал. Оптимальное соотношение в этом случае

0 достигается и подбором геометрических размеров элементов демпфера и учетом свойств жидкости (например, учетом ее вязкости и инерционности).

Выше было показано, что дросселирую5 щий пористый элемент, состоящий из двух стаканов 4 и 5, выполненных из металлической сетки, будет играть роль гидроаккумулятора для части потока, попавшего в его внутреннюю полость. Рассеивание энергии пульсации давления, прошедшей через сетку донной части стакана 4, будет происходить на образование струй жидкости через боковые поверхности обоих стаканов. Этот процесс приведет к возрастанию толщины пристенного слоя. Взаимодействие этих струй с частью потока, протекающего через кольцевой канал, приведет к гашению энергии пульсации давления.

Таким образом, из приведенного выше описания работы демпфера пульсаций давления видно, что предложенная конструкция демпфера обеспечивает гашение энергии пульсаций давления за счет:

1) гашения энергии при взаимодейст- вии фронта пульсации с выпуклой подвижной пористой донной частью стакана 4 и преобразования этой энергии в механическую энергию деформации упругого элемента;

2} разделения потока на две части;

3) взаимодействия этих частей потока на выходе из демпфера;

4) ослабления пульсации давления потока.за счет изменения его формы (от круглого до кольцевого);

5) ослабления потока за счет ослабляющего и преломляющего действия сеток, из которых выполнен дросселирующий элемент;

6) за счет колебания стакана 4 под действием набегающего потока, приводящего к уменьшению частоты энергонесущих вихрей.

Протекание этих процессов приводит к повышению эффективности демпфирования пульсаций давления в сравнении с прототипом. Другим преимуществом этого демпфера является его высокая надежность, так как воздействие осуществляется на наиболее активную часть потока, ядро, без применения эластичных элементов. Все выше названные преимущества позволяют сделать вывод о широкой применимости демпфера пульсаций давления для жидкостей

различного рода и в системах различного назначения.

Формула изобретения

Демпфер пульсаций давления, содержащий полый цилиндрический корпус с коническими входным и выходным участками, установленный по оси трубопровода, внутри которого размещен пористый дросселирующий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности демпфирования пульсаций давпения, пористый дросселирующий элемент выполнен из металлических сеток, установлен на оси цилиндричёской части корпуса и состоит из двух цилиндрических стаканов, вставленных один в другой и обращенных сферическими донными частями в противоположные стороны, причем стакан, обращенный донной частью по

потоку, установлен неподвижно, а другой - с возможностью перемещения по внешней поверхности неподвижного стакана с помощью направляющих,установленных на сопрягаемых поверхностях обоих стаканов и снабженных упругим элементом.

Сущность изобретения: полый цилиндрический корпус с коническими входным и выходным участками установлен по оси трубопровода, внутри которого размещен пористый дросселирующий элемент. Элемент выполнен из металлических сеток, установлен на оси цилиндрической части корпуса и состоит из двух цилиндрических стаканов, вставленных один в другой и обращенных сферическими донными частями в противоположные стороны. Стакан, обращенный донной частью по потоку, установлен неподвижно, другой - с возможностью перемещения по внешней поверхности неподвижного стакана с помощью направляющих, установленных на сопрягаемых поверхностях обоих стаканов и снабженных упругим элементом. 4 ил/

А-А

фиг.2

о

8 V