ГАСИТЕЛЬ ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Предлагаемая полезная модель относится к гасителям пульсаций (колебаний) давления жидкости, применяется в области машиностроения, в гидролиниях, в трубопроводных системах.
Техническая проблема состоит в расширении арсенала уже имеющихся технических средств определенного назначения, а именно в создании варианта гасителя пульсаций давления жидкости.
Технический результат заключается в реализации назначения предлагаемого устройства, а именно в гашении пульсаций (колебаний) давления жидкости.
Из уровня техники известно техническое решение по авторскому свидетельству №750209 «Гаситель пульсаций давления». Изобретение относится к области гидравлического и газового привода, может быть использовано для гашения пульсаций давления в трубопроводах. Работает гаситель следующим образом. При подводе пульсирующего потока жидкости к отверстию подвода ее расход разветвляется на две части, одна из которых поступает в винтовую проточную канавку, а другая - в проточный осевой канал полой втулки. Указанный основной поток и его разветвленные составляющие в винтовой проточной канавке и проточном осевом канале полой втулки характеризуются определенной частотой и длиной волны пульсаций. При этом одна часть потока проходит меньший путь в проточном осевом канале полой втулки и поступает в отверстие отвода с определенной частотой пульсаций, а другая, проходя более длинный путь в проточной винтовой канавке, так же поступает к отверстию отвода, но со сдвигом фазы пульсаций на полпериода. В результате этого происходит взаимное гашение пульсаций. Для настройки на основную частоту подлежащих гашению пульсаций полую втулку через хвостовик поворачивают на необходимый угол регулятором, тем самым меняя по длине осевого канала место сообщения проточной винтовой канавки через винтовую щель и один из ряда расположенных вдоль сердечника радиальных каналов с проточным осевым каналом. При этом изменяется соотношение длин проточной винтовой канавки и проточного осевого канала в соответствии с указанным в авторском свидетельстве равенством. Это позволяет настроить гаситель пульсаций на основную частоту подлежащих гашению пульсаций. Вследствие сообщения двух разветвленных потоков жидкости через один из ряда расположенных вдоль оси сердечника радиальных каналов и винтовую щель со сдвигом фазы пульсаций на полпериода происходит сглаживание пульсаций и объединение двух потоков жидкости, лишенных пульсаций давления в отверстии отвода рабочей жидкости.
Из уровня техники также известно техническое решение по авторскому свидетельству №1649207 «Гаситель пульсаций давления жидкости», МПК F16L 55/04, опубликованное 15.05.1991 и принятое автором за прототип.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в отраслях промышленности, связанных с гашением давления в трубопроводных системах. Гаситель содержит подводящий участок с тупиковым ответвлением, выполненные в виде телескопических цилиндров, с регуляторами изменения длины и гофрированными проставками, сильфонные оболочки, пружины, заглушку, шайбу, уплотнительный элемент, сливные магистрали, корпус подводящей магистрали. При работе гасителя пульсации давления, поступающие в подводящий участок, распространяются в телескопические цилиндры по гофрированным проставкам. При этом случайные пульсации гасятся за счет упругости пружин и сильфонов, а также за счет разницы проходных сечений шайбы и гофрированной проставки. Пульсации давления с постоянной частотой поступают в тупиковое ответвление и отражаются от заглушки, образуя стоячую волну, при этом пульсации давления жидкости в сливные магистрали не поступают, так как магистрали расположены в узловой точке давления стоячей волны. Настройку устройства на длину гасимой волны осуществляют с помощью регуляторов.
Предлагаемое устройство содержит: корпус, состоящий из крышки верхней, поз. 2, стенок, поз. 1, и крышки нижней, поз. 6, трубопровод выходной, выполненный в виде полого трубчатого элемента (в частном варианте исполнения трубчатый элемент может быть выполнен в виде цилиндра или спирали), поз. 4, трубопровод входной, поз. 5, выполненный в виде полого спиралевидного трубчатого элемента, подводящий штуцер, поз. 8, отводящий штуцер, поз. 9, манометр, поз. 10, вентили, поз. 3 и поз. 7, трубку для удаления воздуха, поз. 15, трубку для слива рабочей жидкости, поз. 16, регулятор, поз. 17.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами, на которых представлен гаситель. На фиг. 1 представлен его общий вид в разрезе, в частном варианте исполнения, в котором трубопровод выходной, поз. 4, выполнен в виде полого трубчатого элемента цилиндрической формы (разрез трубопровода выходного показан частично). На фиг. 2 представлен его общий вид в разрезе, в частном варианте исполнения, в котором трубопровод, поз. 4, выходной выполнен в виде полого трубчатого элемента спиралевидной формы (разрез трубопровода входного показан частично). На фиг. 3 представлен график стоячей волны. На фиг. 4 изображен общий вид в ракурсе  спереди с вырезом гасителя колебаний в его частном варианте исполнения, в котором трубопровод выходной, поз. 4, выполнен в виде полого трубчатого элемента цилиндрической формы. На фиг. 5 изображен общий вид в ракурсе  спереди с вырезом гасителя колебаний в его частном варианте исполнения, в котором трубопровод, поз. 4, выходной выполнен в виде полого трубчатого элемента спиралевидной формы.
Гаситель пульсаций (колебаний) давления жидкости представляет собой корпус, имеющий форму цилиндра, который является несущей частью, состоящий из стенок, поз. 1, с которыми герметично (жестко) зафиксированы элементы корпуса, крышка верхняя, поз. 2, и крышка нижняя, поз. 6. В соответствии с фиг. 1 рабочая жидкость, пройдя через подводящий штуцер, поз. 8, жестко зафиксированный в посадочном отверстии нижней крышки, поз. 6, попадает в трубопровод входной, поз. 5, находящийся внутри корпуса и выполненный в виде полого спиралевидного трубчатого элемента, жестко соединенный с подводящим штуцером, поз. 8. При этом частичное гашение колебаний давления рабочей жидкости на этом участке обеспечивается за счет вязкостного сопротивления потока рабочей жидкости при прохождении по спиралевидному полому входному трубопроводу, поз. 5, так как часть энергии потока рабочей жидкости расходуется на трение жидкости о стенки полого входного трубопровода, поз. 5. Таким образом, происходит превращение механической энергии колебательного движения рабочей жидкости в тепловую и передача ее в окружающую среду. Поток рабочей жидкости, закрученный по спирали полого входного трубопровода, поз. 5, попадает в заполненную внутреннюю полость корпуса. Так как площадь поперечного сечения корпуса при рассечении его горизонтальной секущей плоскостью во много раз превышает площадь поперечного сечения витка спирали полого входного трубопровода, поз. 5, поэтому происходит резкое падение скорости потока рабочей жидкости. Разница давлений рабочей жидкости на границе выхода из входного трубопровода, поз. 5, выполненного в виде полого спиралевидного трубчатого элемента, и внутренней полости корпуса приводит к тому, что возникают вихри, которые для своего вращения используют энергию потока рабочей жидкости. Эффекту вихреобразования дополнительно способствует спиралевидная форма входного полого трубопровода, поз. 5, закручивающего поток рабочей жидкости. Таким образом, часть энергии колебательного движения рабочей жидкости расходуется на вихреобразование, что так же приводит к снижению амплитуды колебаний давления рабочей жидкости. Затем частично погашенные колебания давления рабочей жидкости (падающая волна), поз. 11, распространяются в сторону крышки верхней, поз. 2. На фиг. 3 крышка верхняя, поз. 2, изображены в виде препятствия, поз. 14. Далее частично погашенные колебания давления рабочей жидкости, отражаясь от крышки верхней (отраженная волна), поз. 12, образуют стоячую волну, при этом колебания давления рабочей жидкости не поступают в трубопровод выходной, поз. 4, находящийся внутри корпуса и выполненный в виде полого трубчатого элемента (в частном варианте исполнения трубчатый элемент может быть выполнен в виде цилиндра или спирали), так как его входное отверстие располагается в узловой точке давления стоячей волны, поз. 13. Настройку отверстия, поз. 18, трубопровода выходного, поз. 4, под узловую точку давления стоячей волны, поз. 13, производят осевым перемещением трубопровода выходного полого, поз. 4, вдоль вертикальной оси симметрии трубопровода входного спиралевидного полого. Трубопровод выходной, поз. 4, жестко соединен с отводящим штуцером, поз. 9, который, в свою очередь, установлен в посадочном отверстии крышки верхней, поз. 2.
Из внутренней полости корпуса через выходной трубопровод полый, поз. 4, рабочая жидкость поступает в осевом направлении в сквозное отверстие отводящего штуцера, поз. 9, через который она удаляется из гасителя. Вентиль, поз. 3, соединен с трубкой, поз. 15. Вентиль, поз. 3, и трубка, поз. 15, предназначены для удаления воздуха из внутренней полости корпуса. Трубка, поз. 15, жестко зафиксирована в посадочном отверстии верхней крышки, поз. 2. Вентиль, поз. 7, соединен с трубкой, поз. 16. Вентиль, поз. 7, и трубка, поз. 16, предназначены для слива рабочей жидкости из внутренней полости корпуса. Трубка, поз. 16, жестко зафиксирована в посадочном отверстии нижней крышки, поз 6.
Встройка трубопровода выходного полого, поз. 4, в длину гасимой волны, расположение его входного отверстия, поз. 18, в узловую точку давления стоячей волны, поз. 13, осуществляется при осевом перемещении трубопровода выходного полого, поз. 4, при помощи жестко соединенного с ним отводящего штуцера, поз. 9, который может быть связан с любым видом регулятора, поз. 17. Таким образом, трубопровод выходной полый, поз. 4, выполнен с возможностью перемещения внутри трубопровода входного полого спиралевидного, поз. 5, вдоль вертикальной оси симметрии последнего при помощи регулятора, поз. 17. В частном варианте исполнения регулятор, поз. 17, может использоваться механический, электромеханический или гидравлический. В частном варианте исполнения выходной трубопровод полый, поз. 4, и трубопровод входной полый спиралевидный, поз. 5 могут быть расположены коаксиально. Манометр, поз. 10, установлен для измерения колебаний давления. Отсутствие колебаний давления на манометре, поз. 10, свидетельствуют о том, что отверстие, поз. 18, трубопровода выходного полого, поз. 4, расположено в узловой точке давления стоячей волны.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что устройство включает: корпус, выполненный в форме цилиндра, состоящий из стенок, крышки верхней, крышки нижней, герметично зафиксированных со стенками, трубопровод выходной, находящийся внутри корпуса и выполненный в виде полого трубчатого элемента, трубопровод входной, находящийся внутри корпуса и выполненный в виде полого спиралевидного трубчатого элемента, подводящий штуцер, жестко зафиксированный в посадочном отверстии нижней крышки и жестко соединенный с входным трубопроводом, отводящий штуцер, установленный в посадочном отверстии верхней крышки и жестко соединенный с выходным трубопроводом, манометр, регулятор, при этом трубопровод выходной полый выполнен с возможностью перемещения внутри спиралевидного входного трубопровода полого вдоль его вертикальной оси симметрии при помощи жестко закрепленного с ним отводящего штуцера, соединенного с регулятором, вентиль, трубку для удаления воздуха, при этом вентиль соединен с трубкой для удаления воздуха, которая жестко зафиксирована в посадочном отверстии верхней крышки, вентиль, трубку для слива рабочей жидкости, при этом вентиль соединен с трубкой для слива рабочей жидкости, которая жестко зафиксирована в посадочном отверстии нижней крышки.
Гаситель используется на предприятии Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского» в гидросистемах испытательного и другого технологического оборудования.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство №750209 «Гаситель пульсаций давления», опубликованное 23.07.1980.
2. Авторское свидетельство №1649207 «Гаситель пульсаций давления жидкости», опубликованное 15.05.1991.