Гаситель пульсаций давления
PRESSURE PULSATIONS DAMPER

Изобретение относится к устройствам для гашения пульсаций давления, его стабилизации и напорного равномерного распределения потока по отводящему пучку труб в трубопроводных транспортных системах различных отраслей народного хозяйства и может быть использовано при исследовании метрологических характеристик средств измерения давления и расхода текучей среды, в частности при метрологической аттестации средств измерения.
Известен гаситель пульсаций давления в газопроводе, состоящий из пакета шайб с дросселирующими отверстиями, зафиксированными в корпусе, и полостей между шайбами, в дросселирующих отверстиях на входе выполнены конфузоры с углом при их вершине α=40…80°, а на выходе диффузоры с углом при их вершине β=6…30°, при этом дросселирующие отверстия распределены по радиусу шайб так, что их пропускная площадь формирует профиль скоростей в сечении трубопровода, приближенный к профилю скоростей установившегося стационарного течения среды. (Патент RU №2505734, МПК F16L 55/04, F16L 55/027, 2014 г.) Недостатком известного гасителя является сложность конструкции, так как диффузоры в дросселирующих отверстиях при таких конфигурациях обеспечивают решение той же задачи, что и установленный перед ним конфузор - выравнивание эпюры скоростей потока по его сечению при выходе из отверстия, что приводит к неоправданному удорожанию конструкции. Несоблюдение геометрических параметров, в частности, соотношения входного и выходного диаметров конфузора, незакругленность входных и выходных кромок конфузоров и диффузоров, создают завихрение потока, что обуславливает их ограниченную эффективность гашения пульсаций давления, в том числе и при увеличении расхода измеряемой среды. Известен гаситель пульсаций давления, содержащий установленную в разборном корпусе с входом и выходом перфорированную вставку, опирающуюся своим фланцем на упругие элементы в виде пружин, расположенных по обе стороны фланца и перемещающихся по направляющим между опорным и прижимным кольцами, и регулировочные винты, перфорированная вставка выполнена конусной, а диаметр ее отверстий уменьшающимся от входа к выходу, между пружинами и фланцем с обеих его сторон установлены прокладки из шумопоглощающего материала, гаситель снабжен толкателями и дополнительным опорным кольцом, опорные кольца установлены с упором в корпус, направляющие закреплены между последними, в корпусе выполнены каналы, а в дополнительном опорном кольце отверстия, в которых установлены пропущенные через уплотнения толкатели, одним концом упирающиеся в прижимное кольцо, а другим в регулировочные винты с навинченными на них контргайками, при этом перфорированная вставка, опорные и прижимные кольца, направляющие, пружины и прокладки собраны в единую кассету. (Патент RU №2062940, МПК F16L 55/04, 1996 г.) Недостатком известного гасителя является низкая эффективность стабилизации давления вследствие колебательных движений конусной вставки, создающих синхронные пульсации давления вдоль оси корпуса.
Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является гаситель пульсаций давления, содержащий установленную в разборном корпусе перфорированную вставку и конусную камеру, перфорированная вставка выполнена в виде двух равномерно перфорированных пластин, расположенных на входе и выходе конусной камеры, с общим свободным сечением по выходным отверстиям 55±8% от площади пластин, перфорация выполнена конфузорнымй отверстиями, перед первой по ходу разделяемого потока пластиной расположена цилиндрическая камера, установленная на фланцевых соединениях, в нижней образующей которой установлен тангенциальный ввод разделяемого потока. (Патент RU №2605686, F16L 55/04, 2016 г.) Однако известное устройство гашения пульсаций давления в данном конструктивном исполнении при увеличении расхода разделяемого потока среды вследствие возникновения турбулентного характера его движения через тангенциальный ввод не обеспечивает равномерное распределение потока текучей среды по отводящему пучку труб.
Задачей настоящего изобретения является гашение пульсаций и выравнивание эпюр давления и расхода по сечению потока текучей среды для напорного равномерного его распределения по отводящему пучку труб в широком диапазоне расхода. Поставленная задача решается тем, что гаситель пульсаций давления, содержащий в разборном корпусе конусную камеру, на входе и выходе которой расположены две равномерно перфорированные пластины с общим свободным сечением по выходным отверстиям 55±8% от площади пластин, перфорация пластин выполнена конфузорнымй отверстиями, и цилиндрическую камеру, расположенную перед первой по ходу разделяемого потока пластиной и установленную на фланцевых соединениях, в нижней образующей цилиндрической камеры установлен тангенциальный ввод разделяемого потока, вдоль внутренней поверхности цилиндрической камеры и до первой по ходу потока ее боковой образующей на тангенциальном вводе разделяемого потока и соосно с ним установлен желоб, нижняя часть желоба выполнена в виде разрезанной вдоль трубки, на обоих продольных срезах которой установлены пластины, образующие с нижней частью желоба ограничивающие поток боковые стенки, внутренний диаметр нижней части желоба и высота боковых стенок от внутренней поверхности цилиндрической камеры равны по величине внутреннему диаметру тангенциального ввода.
На Фиг. 1 представлен общий вид гасителя пульсаций давления;
На Фиг. 2 изображена цилиндрическая камера с тангенциальным вводом (сечение А-А).
На Фиг. 3 изображено соединение желоба с тангенциальным вводом (сечение Б-Б).
На Фиг. 4 изображен желоб (сечение В-В).
1
2
2
1
1
2
1
Гаситель пульсаций давления состоит из последовательно собранных на фланцах с герметизирующими прокладками с помощью отверстий и болтовых соединений крышки 1, цилиндрической камеры 2 и конусной камеры 5, перфорированных пластин 4 и 6, установленных на входе и выходе конусной камеры 5 (Фиг. 1). Тангенциальный ввод 3 разделяемого потока (Фиг. 2) размещен в нижней образующей цилиндрической камеры 2. Расстояние вдоль нее от патрубка тангенциального ввода 3 до внутренней поверхности крышки 1 с одной стороны, до внутренней поверхности пластины 4 с другой стороны, составляет, конструктивно, не менее двух его внутренних диаметров. На тангенциальном вводе 3 разделяемого потока и соосно с ним вдоль внутренней поверхности цилиндрической камеры 2 до первой по ходу потока ее боковой образующей установлен желоб 7 (Фиг. 3). Нижняя часть 9 желоба 7 (Фиг. 4) выполнена в виде разрезанной вдоль трубы, на обоих продольных срезах которой установлены пластины 10, образующие с нижней частью 9 ограничивающие поток боковые стенки. Внутренний диаметр нижней части 9 желоба 7 и общая высота боковых стенок h от внутренней поверхности цилиндрической камеры 2 равны по величине внутреннему диаметру D тангенциального ввода 3. Диаметр выхода D конусной камеры 5 равен диаметру установленной на ней пластины 6, определяемому присоединительными размерами фланцев отводящего пучка труб 8. Количество труб 8 в отводящем пучке не менее 2-х. Диаметр входного сечения конусной камеры 5, диаметр пластины 4 и диаметр цилиндрической камеры 2 имеют одинаковое численное значение D, определяемое из соотношения 1,2<D/D<1,8. Длина L конусной камеры 5 рассчитывается по уравнению L=D(D/D-1)/К, при этом 0,1<К<0,6. Пластины 4, 6 равномерно перфорированы конфузорными отверстиями с общим свободным сечением по выходным отверстиям 55±8% от площади пластины. Толщина пластин 4, 6 рассчитывается из условий прочности в условиях эксплуатации гасителя пульсаций.
Разделяемый поток текучей среды с заданным расходом подают насосом (компрессором) по патрубку через тангенциальный вход 3 и желоб 7 в цилиндрическую камеру 2. При прохождении измеряемой среды через желоб 7, пульсации локальных векторов давления и скоростей потока, параллельные оси симметрии цилиндрической камеры, гасят свою энергию на внутренних поверхностях желоба 7, тем самым значительно снижаются пульсации потока вдоль оси цилиндрической камеры 2, выравниваются локальные изменения давления и скорость потока по сечению цилиндрической камеры, перпендикулярному ее оси симметрии. Посредством конусной камеры 5 с перфорированными пластинами 4, 6 обеспечивается полное и равномерное напорное распределение потока текучей среды по пучку труб 8 в широком диапазоне расхода измеряемой среды.
Оценка распределения расхода текучей среды по отводящему напорному пучку труб.
3
На входе и выходе конусной камеры 5 устанавливают пластины 4, 6 с общим свободным сечением по выходным отверстиям 55±8% от площади каждой пластины. На пластине 6 гасителя пульсаций давления на герметизирующих прокладках установлены параллельно три трубы DN 150. Каждая труба в отводящем пучке 8 снабжена эталонным расходомером, установленным на расстоянии 10 диаметров трубы от пластины 6. Установлены и внесены в алгоритм вычислительной системы расходомеров коэффициенты преобразования расхода в диапазоне 55,6-610,3 м/час. При этом расходомеры характеризуются постоянной и одинаковой величиной коэффициента преобразования расхода в каждом из заданных поддиапазонах.
3
Через тангенциальный ввод 3 непрерывно подают воду под давлением. Номинальный расход воды на входе в гаситель пульсаций давления 180,6-1620,0 м/час.
Гаситель пульсаций давления обеспечивает равномерное распределение разделяемого потока среды по пучку труб в случае показаний расходомеров величин расходов, не выходящих за пределы соответствующих поддиапазонов. Показания эталонных расходомеров гасителя пульсаций давления по прототипу и заявляемого гасителя пульсаций давления приведены в таблице 1 и таблице 2 соответственно.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет стабилизировать давление и равномерно распределить расход потока текучей среды по отводящему пучку труб в широком диапазоне расхода.
Протокол испытаний гасителя пульсаций давления по прототипу
Протокол испытаний заявляемого гасителя пульсаций давления