Устройство для стабилизации и регулирования давления
DEVICE FOR STABILIZATION AND PRESSURE CONTROL

Изобретение относится к устройствам для стабилизации и регулирования давления потока и может быть использовано в напорных трубопроводных системах различных отраслях народного хозяйства, в частности, в расходометрии для поверки рабочих средств измерений расхода жидкости в широком диапазоне ее давления, а именно, в гидравлических системах регулирования и стабилизации давления, в трактах рабочих столов поверочных установок, эталонов расхода для повышения точности измерений единиц массы и объема жидкости в потоке, массового и объемного расходов жидкости в потоке. Известен стабилизатор давления, содержащий перфорированный центральный трубопровод с присоединительными патрубками, охваченный кожухом с образованием расширительной полости, в которой размещены демпфирующие элементы в виде секционных упругих труб овального сечения, секции которых заглушены с торцов и установлены последовательно вдоль центрального трубопровода, заглушенные торцы секций укреплены в жестких кольцах с зазорами между торцами соседних секций, в этих зазорах размещены упругие элементы, а жесткие кольца установлены на центральном трубопроводе и жестко соединены между собой, кожух имеет со стороны открытых торцев центрального трубопровода две предкамеры с присоединительными патрубками, каждый из которых выполнен закрытым с одного конца, часть каждого присоединительного патрубка со стороны закрытого конца выполнена перфорированной и расположена в соответствующей предкамере. Одна предкамера со стороны присоединительного патрубка, предназначенного для поступления рабочей среды, имеет форму усеченного конуса, расширяющегося в направлении к центральному трубопроводу, а другая предкамера имеет цилиндрическую форму. (Патент RU №2317472, МПК F16L 55/04, 2008 г. )
Известен 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, 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, 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. (Патент RU №2311584, МПК F16L 55/04, 2007 г.)
Известен стабилизатор давления, содержащий основной полый цилиндрический корпус, охватывающий с образованием кольцевой предкамеры, установленную внутри него коаксиально цилиндрическую перфорированную проставку, подводящий и отводящий патрубки, дополнительный полый цилиндрический корпус, установленный на верхней части основного корпуса стабилизатора и сообщенный с кольцевой предкамерой с помощью отверстия, выполненного в основном цилиндрическом корпусе в месте установки полого цилиндрического корпуса, отличающийся тем, что цилиндрическая перфорированная проставка выполнена в виде перфорированного по боковой поверхности стакана, установленного на входе основного потока рабочей среды, а дополнительный цилиндрический корпус установлен на выходе стабилизатора, причем диаметр отверстия, сообщающего дополнительный цилиндрический корпус с кольцевой предкамерой равен диаметру условного прохода центрального трубопровода (Патент на полезную модель RU №52459, МПК F16L 55/04, 2006 г.). Известные конструктивные исполнения стабилизаторов давления не позволяют регулировать давление рабочей среды и как следствие получить ровный и плавный напор из-за скачкообразного перепада давления.
Задачей настоящего изобретения является - расширение функциональных возможностей устройства, стабилизирующего давление потока, а именно стабилизация и регулирование давления подаваемой рабочей среды.
Поставленная задача решается тем, что устройство для стабилизации и регулирования давления, содержащее внутри полого цилиндрического корпуса кольцевую камеру, полый цилиндрический корпус снабжен установленными на фланцевых соединениях сферическими днищами, одно из которых содержит патрубок подвода жидкости, и неподвижной перегородкой с отверстием, кольцевая камера образована вторым сферическим днищем и закрепленной в отверстии неподвижной перегородки металлической трубой, внутри которой установлена металлическая труба меньшего диаметра с наружной полукольцевой перегородкой таким образом, что при прохождении жидкости формируются два равновеликих потока, при этом верхняя часть кольцевой камеры содержит воздушную полость, над которой корпус снабжен отверстиями для подачи и выпуска воздуха и контроля давления, в нижней части кольцевой камеры установлен патрубок отвода жидкости, причем длина трубы меньшего диаметра, по меньшей мере, пятикратно превышает длину трубы, закреп-ленной в отверстии неподвижной перегородки, а ось симметрии патрубка подвода жидкости, отверстия неподвижной перегородки и металлических труб ниже оси симметрии корпуса на величину внутреннего радиуса трубы меньшего диаметра.
На Фиг. 1 изображена схема устройства для стабилизации и регулирования давления.
На Фиг. 2 показан разрез по сечению А-А.
На Фиг. 3 изображена общая схема поверки рабочих средств измерения расхода.
Устройство для стабилизации и регулирования давления представляет собой цилиндрический корпус 1 с установленными на фланцевых соединениях сферическими днищами 2, 3, сферическое днище 2 снабжено патрубком подвода жидкости 4. Цилиндрический корпус 1 содержит неподвижную перегородку 5 с отверстием 6, в котором установлена металлическая труба 7, внутри трубы 7 размешена металлическая труба 8 меньшего диаметра с наружной полукольцевой перегородкой 9 таким образом, что при прохождении жидкости через отверстие 6 неподвижной перегородки 5 формируются два равновеликих потока с направленными векторами движения и плавно изменяющимися площадями сечения при их движении вдоль элементов кольцевой камеры 10. Длина трубы 8 равна расстоянию между перегородкой 5 и фланцевым разъемом днища 3 и. по меньшей мере, пятикратно превышает длину трубы 7. Ось симметрии патрубка подвода жидкости 4, отверстия 6 в неподвижной перегородке 5 и металлических труб 7 и 8 смешена вниз от оси симметрии корпуса 1 на величину внутреннего радиуса трубы 8 меньшего диаметра. Кольцевая камера 10 (Фиг. 2) образована неподвижной перегородкой 5, наружной поверхностью труб 7, 8, сферическим днищем 3 и внутренней поверхностью корпуса 1 и содержит воздушный слой 11 над потоком жидкости, отверстия для подачи и выпуска воздуха и контроля давления 12, 13, 14 соответственно, патрубок отвода жидкости 15 (Фиг. 1). Так, верхний поток, покидающий полукольцевой канал 23, формируемый внутренней поверхностью трубы 7, наружной поверхностью установленной в ней трубы 8 меньшего диаметра и полукольцевой перегородкой 9 между ними, движется вдоль верхней наружной поверхности трубы 8 меньшего диаметра, затем обтекает криволинейную ниспадающую внутреннюю поверхность верхней половины сферического днища 3. На этой же поверхности возможные пульсации верхнего потока гасятся равновеликим нижним потоком, который проходит через внутреннюю поверхность трубы 8 меньшего диаметра и движется по криволинейной восходящей внутренней поверхности нижней половины сферического днища 3, что приводит к взаимному гашению их возможных пульсаций в области 16, определяемой геометрической вершиной днища 3. Столб h жидкости, определяемый ее уровнем над областью 16. является дополнительным условием гашения возможных пульсаций. После области 16 совокупный поток движется вдоль элементов нижней части кольцевой камеры 10 и выводится из корпуса 1 через патрубок отвода 15.
Схема применения изобретения представлена на Фиг. 3.
2
Жидкость, например вода, из расходной емкости 17 с помощью насосного блока 18 циркулирует в контуре под заданным для поверки давлением Р. контролируемым с помощью манометра (схематично не показан), установленного по ходу потока непосредственно перед поверяемым средством измерения расхода 19.
1
2
2
1
1
2
Одновременно, компрессором 20 под давлением Р, меньшим давления Р на величину статического слоя воды Н, нагнетают воздух через отверстие 12, при этом образуется сплошной воздушный слой 11 над уровнем воды. Средствами контроля и корректирования давления жидкости 26, расходом подачи воздуха 24, расходом выпуска воздуха 25 стабилизируют статический уровень воды H. При постоянном давлении Р, определяемом суммой давления Р воздушного слоя над жидкостью и ее статического уровня Н, создаваемого разницей уровней жидкости в корпусе 1 и в средствах измерения 19, 22, установленных горизонтально и соосно на поверочном столе 21, одновременно и сопоставительно измеряют расход воды по тракту 27. Стабильность статического слоя воды Н и давления P обеспечивают стабильность суммарного давления P в гидравлическом тракте 27 и высокоточное определение расхода с помощью средства измерения 19 и эталона 22.
Таким образом, устройство в заявленном конструктивном исполнении позволяет эффективно стабилизировать давление напорного потока благодаря максимальному сглаживанию амплитуды пульсаций потока рабочей среды, обеспечивая при этом возможность регулирования давления напорного потока.