Демпфер пульсаций давления

 

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/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Я2,, 1798583 Al (я)5 Р 16 (55/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Ю " М о "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ»

1 (21).4904742/29 (22) 22.01.91 (46) 28.02,93. Бюл. N 8 (72) О,В,Калачев (56) Авторское свидетельство СССР

N 773377, кл, F 16 L 55/04, 1979.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ДЕМПФЕР ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения . полый цилиндрический корпус с коническими входным и выходным участками установлен по оси трубопровода, внутри которого разме:цен по-. ристый дросселирующий элемент. Элемент

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и может быть использовано на различных промышленных предпрйятиях 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; на фиг,2 — разрез А — А на фиг,1; на фиг,3 — сечение

Б — Б на фиг.1; на фиг,4 — сечение  — В на фиг.1.

Демпфер пульсаций давления состоит иэ цилиндрического полого корпуса 1 с коническими входным 2 и выходным 3 участками. По оси корпуса демпфера пульсаций давления установлен порйстый дросселирующий элемент, выполненный из металлических сеток и состоящий иэ подвйжного стакана 4 и неподвижного стакана 5. Стаканы 4 и 5 вставлены один в другой и своими выполнен иэ 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, уста.новленных на сопрягаемых поверхностях обоих стаканов и снабженных упругим элементом, 4 ил, I» сферическими донными частями обращены в противоположные стороны. Движение стакана 4 по внешней поверхности стакана

5 осуществляется Bppl помощи направляющих,:устайовленнйх на сопрягаемых поверхностях стаканов. В состав направляющих входит накладная пластина с пазом 6, установленная на внешней поверхностйстакана 5, и соответствующий по размерам пазу 4 выступ 7; установленный на.внутренней по- 0 верхности стакана 4. Для придания возврат- QQ но-поступательного движения стакану 4 под (Я действием набегающих пульсаций давления Ор в паз пластины 6 вмонтирован упругий элемент 8 в виде пластины. Одним своим концом пластина соприкасается с торцом выступа 7„а вторым — вмонтирована в торец паза пластины 6. Неподвижный стакан эа- . ъ креплен в цилиндрическом корйусе 1 радиальными спицами.9 обтекаемой формы.

Демпфер пульсаций давления включен соосно в трубопровод между его участками 10 и 11.

Демпфер пульсаций:давления работает следующим образом. При поступлении

1798583 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. Произой-. дет 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 произойдет 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 изменению скоростей этих частей потока, достигших выходного конического участка 3 корпуса демпфера. Слияние этих потоков в выходной конической части 3 будет характеризоваться изменением местного гидросопротивления в этом участке, Изменение гидросопротивления будет зависеть от скоростей обеих частей потока и приведет к дополнительному рассеиванию энергии пульсаций давления.

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 энергии 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 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 добиться такого ослабления и преломления потока, чтобы фронт пульсации давления, прошедший через дросселирующий элемент, обладал достаточной энергией для создания местного гидросопротивления при слиянии

45 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

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

Выше было:показано, что дросселирую55 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 сет1798503 ку 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 взаимодействии 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) взаимэдействия 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 демпфироваб ния пульсаций давления в сравнении с прототипом. Другим преимуществом этого демпферэ является его.высокая надежность, так как воздействие осуществляется на наи5 более активную часть потока, ядро, без применения эластичных элементов, Все выше названные преимущества позволяют сделать вывод о широкой применимости демпфера пульсаций давления для жидкостей

10 различного рода и в системах различного назначения.

Формула изобретения

15 Демпфер пульсаций давления, содержащий полый цилиндрический корпус с коническими входным и выходным участками, установленный по оси трубопровода, внутри которого размещен пористый дроссели20 рующийэлемент, отл ича ю щи йся тем, что, с целью повышения эффективности демпфирования пульсаций давления, пористый дросселирующий элемент выполнен из металлических сеток, установлен на оси ци25 линдрической 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

30 потоку, установлен неподвижно, а другой — с возможностью перемещения по внешней поверхности неподвижного стакана с помощью направляющих, установленных нэ сопрягаемых поверхностях обоих стаканов и снаб35 женных упругим элементом.

1798583

Составитель О.Калачев .

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Пилипенко

Редактор Н.Коляда

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 763 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР. t13035, Москва, Ж-35. Ра ушская наб., 4/5