Вихревой гаситель колебаний давления

 

Использование: для гашения колебаний жидкости в трубопроводных системах энергосиловых установок и двигателей, а также в химической, нефтегазовой промышленностях и в тепловодоснабжении. Сущность изобретения: гаситель состоит из вихревой камеры, входного и выходного тангенциальных каналов, причем вихревая камера в средней ее части выполнена в виде последовательно сужающегося и расширяющегося канала, а в торцах вихревой камеры концентрично оси выполнены отверстия, соединенные трубопроводом, в котором установлен регулируемый дроссель. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для гашения колебаний жидкости в трубопроводных системах энергосиловых установок и двигателей, а также в химической, энергетической, нефтегазовой промышленностях и в тепловодоснабжении.

Известно вихревое устройство, содержащее корпус с тангенциальными каналами на входе и выходе, которое может быть использовано для гашения колебаний рабочей жидкости (Базаров В.Г. Динамика жидкостных форсунок. -М. Машиностроение, 1979, с. 112, рис. 60).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность демпфирования колебаний из-за невозможности изменять (настраивать) параметры такого устройства.

Известен также гаситель колебаний давления, взятый за прототип (авт.св. СССР N 222099, МПК F 16 L, 1968, бюлл. N 22), в корпусе которого выполнена замкнутая осесимметричная камера с тангенциальными каналами на входе и выходе.

Недостатком известного устройства является то, что для повышения эффективности демпфирования колебаний необходимо иметь дополнительный источник сжатого газа и исполнительные механизмы для наполнения приосевой камеры и изменения давления в ней. Дополнительные элементы значительно усложняют конструкцию гасителя и снижают надежность управления им.

Задача изобретения повышение эффективности подавления колебаний без использования дополнительных источников рабочего тела.

Данная задача решается тем, что в гасителе колебаний давления, состоящем из вихревой камеры, входного и выходного тангенциальных каналов, вихревая камера в средней ее части имеет сужающуюся горловину, а в заглушенных ее торцах концентрично оси выполнены отверстия, к которым присоединен замкнутый трубопровод с регулируемым дросселем.

На фиг.1 схематично представлен вихревой гаситель колебаний давления, на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Гаситель состоит из осесимметричной вихревой камеры 1, выполненной в виде последовательно сужающегося и расширяющегося каналов, входного 2 и выходного 3 тангенциальных каналов, замкнутого трубопровода 4 с регулируемым дросселем 5.

Гаситель работает следующим образом.

Пульсирующий поток жидкости попадает в гаситель по тангенциальному каналу 2 в вихревую камеру 1. В камере формируется закрученное течение жидкости. Вследствие увеличения тангенциальной составляющей на малых радиусах вихревой камеры статическое давление уменьшается до величин, меньших давления насыщенных паров (Бородин В.А. и др. Распыливание жидкостей. М. Машиностроение, 1977. с.26). Выделение паров и растворенных газов приводит к образованию вблизи оси вихревой камеры парогазового вихря. Формирование парогазового вихря особенно интенсивно дите в области горловины, где происходит ускорение потока и дополнительное снижение давления. Давление среды в парогазовом вихре по длине вихревой камеры неодинаково: в области входного тангенциального канала оно минимально и постепенно растет к выходному каналу. Посредством дополнительного трубопровода через отверстия в торцах вихревой камеры можно создать вынужденное течение парогазовой смеси по тракту, образованному дополнительным трубопроводом и приосевым вихрем. При этом в жидкостном вихревом потоке статическое давление в области входного канала 2 больше, чем давление в области выходного канала 3 и течение жидкости осуществляется от входа к выходу. В парогазовом же вихре статическое давление минимально в области входного канала 2, а максимально в области выходного канала 3, что и обеспечивает указанное направление течения парогазовой составляющей (не жидкости) по трубопроводу 4.

При наличии колебаний давления в магистрали, в камере закручивания 1 возникают значительно ослабленные по амплитуде колебания, сдвинутые по фазе относительно исходных на некоторый угол, тем больший, чем ближе поток к выходному отверстию.

Для увеличения коэффициента демпфирования или угла сдвига фаз необходимо изменить дросселем 5 гидравлическое сопротивление замкнутой парогазовой магистрали. Эффективность подавления колебаний жидкости зависит от величины (размеров) парогазовой составляющей, образованной в приосевой зоне камеры 1. Использование трубопровода 4 с дросселем 5 позволяет в широких пределах изменять размеры парогазовой составляющей, следовательно, настраивать дросселем 5 вихревой гаситель колебаний на более эффективный режим работы по снижению колебаний давления жидкости.

Использование изобретения по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества повышение эффективности работы и расширение диапазона гашения пульсаций за счет того, что вихревая камера в средней ее части выполнена в виде сужающейся горловины, а в заглушенных ее торцах концентрично оси выполнены отверстия, к которым присоединен замкнутый трубопровод. Применение изобретения позволит повысить надежность гидросистем за счет снижения пульсаций жидкости, а также снижения шума и вибраций трубопровода.

Формула изобретения

Вихревой гаситель колебаний давления, состоящий из вихревой камеры, входного и выходного тангенциальных каналов, отличающийся тем, что вихревая камера в средней части выполнена в виде последовательно сужающегося и расширяющегося канала, а в торцах вихревой камеры концентрично оси выполнены отверстия, соединенные трубопроводом, в котором установлен регулируемый дроссель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2