МНОГОРЕЖИМНЫЙ ГАСИТЕЛЬ ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ
MULTIMODE DAMPER OF PRESSURE PULSATIONS

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в энергетике, химической промышленности, тепловодоснабжении, криогенной технике и авиации для повышения надежности путем демпфирования пульсаций давления в потоке жидкости трубопроводов.
Известны гасители пульсаций в жидкостях (см., например, Устройство для гашения колебаний давления с эластичным элементом, рис.1.7, с.20, в кн. «Стабилизация колебаний давления в трубопроводных системах энергетических установок»./ Р.Ф.Ганиев и др. М.: Изд-во МГТУ, 1993, 184 с. [1]).
Недостатком таких гасителей является эффективная работа только на одном режиме и недостаточная точность, обусловленная наличием гибкой разделительной мембраны.
Известен также осевихревой насос, содержащий шнек и размещенную на его периферии неподвижную винтовую решетку, с лопастями противоположного хода. При работе такого насоса в режиме, соответствующем кавитационному, в каналах неподвижной решетки образуются вихревые жгуты, заполненные газовой и паровой фазой, что служит демпфером колебаний в потоке жидкости. Насос работает без низкосчастотных пульсаций во всем рабочем диапазоне подачи (см., например, Осевихревой насос. RU 2014509. 15.06.1994).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является многорежимный стабилизатор давления ([1], рис.1.30, с.48). Стабилизатор давления (гаситель пульсаций) содержит несколько последовательно расположенных пневматических стабилизаторов, число которых равно числу режиму установки.
Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон воздействия на пульсации давления из-за конечного числа стабилизаторов и низкой надежности, обусловленных наличием упругого элемента. Значительное число стабилизаторов, к каждому из которых подводится газовая фаза, усложняет конструкцию. Возможно появление эрозии на элементах конструкции вследствие кавитационных процессов.
Цель изобретения - расширение диапазона частот колебаний давления в потоке жидкости, на которых происходит снижение их амплитуды, а также повышение надежности.
Технический результат достигается тем, что многорежимный гаситель пульсаций давления, содержащий корпус с соединительными фланцами, размещенный в нем по потоку цилиндр с радиальными отверстиями в виде перфорации и установленный во входной части клапан для подачи газовой фазы, дополнен тем, что на цилиндре размещен шнек, установленный в подшипники с возможностью вращения, имеющий отверстия во втулке в виде перфорации с переменной площадью по длине, и закрепленную на внутренней поверхности корпуса неподвижную винтовую решетку с лопастями противоположного хода.
Предлагаемое изобретение характеризуется новыми существенными признаками - на цилиндре размещен шнек, установленный в подшипники с возможностью вращения, имеющий отверстия во втулке в виде перфорации с переменной площадью по длине.
Наличие этого признака позволяет получить новое свойство - обеспечение гашения пульсаций в широком диапазоне частот вследствие образования по длине вихревых газовых полостей переменного объема.
На фиг.1 схематично представлена конструкция многорежимного гасителя пульсации давления. На фиг.2 показана развертка разреза А-А.
Многорежимный гаситель пульсации давления содержит корпус 1 с соединительными фланцами 2, по оси которого размещен цилиндр 3 с радиальными отверстиями с переменной площадью по длине в виде перфорации 4. На наружной поверхности цилиндра в подшипниках 5 установлен шнек 6 с радиальными отверстиями 7 во втулке 8 и лопастями 9, на периферии которых в корпусе закреплены неподвижные винтовые лопасти 10 с противоположным ходом нарезки. В конструкции предусмотрен трубопровод 11 с клапаном 12 и соплом 13 для подачи газовой фазы.
Многорежимный гаситель пульсации работает следующим образом.
Конструкция устанавливается в трубопровод, для чего корпус 1 соединен фланцами 2 с фланцем трубопровода. При течении по трубопроводу жидкость через цилиндр 3 проходит через шнек 6 с лопастями 9 и по каналам неподвижных винтовых лопастей 10. Течение жидкости приводит к вращению шнека 6, установленного в подшипниках 5, что приводит к образованию вихревого течения в неподвижных каналах, образованных винтовыми лопастями 10. В центральной их части давление минимально, что приводит к выделению растворенного в жидкости газа. Причем размеры вихревого жгута, заполненного газом, переменны из-за снижения давления по ходу движения потока. Это позволяет снижать пульсации в широком диапазоне частот путем демпфирования. Пульсации давления в основном потоке снижаются благодаря диссипации энергии колебаний на отверстиях перфорации 4 и радиальных отверстиях 7 во втулке 8. Для усиления процесса стабилизации давления на вход устанавливается сопло 13 с подводящим газовую фазу трубопроводом 11 и клапаном 12. Возможные кавитационные каверны, возникающие в потоке, будут схлопываться в центральной части вихревого жгута неподвижной решетки лопастей, не воздействуя на элементы конструкции и не вызывая эрозии. Снижаются также шум и вибрация трубопроводов.
Применение предлагаемого изобретения позволяет снизить пульсации давления, кавитационную эрозию и повысить надежность.
Наиболее целесообразно использовать данное изобретение для транспортировки жидкости в магистральных трубопроводах и энергетических установках для повышения надежности, снижения пульсаций и вибрации шума.