Стабилизатор давления
PRESSURE STABILIZER

Изобретение относится к средствам пневмогидравлической техники и предназначено для борьбы с пульсациями и провалами давления, для гашения колебаний давления и расхода при перекачивании рабочей среды по трубопроводам насосами, устранения гидроударов, возникающих при закрытии клапанов и задвижек, аварийном отключении насосов, изменении режимов работы насосных агрегатов и ошибок обслуживающего персонала на предприятиях энергетики, нефтехимической промышленности, коммунального водо- и теплоснабжения.
Известен стабилизатор давления, содержащий цилиндрическую перфорированную проставку, снабженную фланцами, снаружи цилиндрической перфорированной проставки коаксиально ей закреплен полый цилиндрический корпус, который посредством патрубков связан с установленными на них демпфирующими камерами, образованными дополнительными полыми цилиндрическими корпусами, установленными попарно, симметрично и равномерно относительно продольной оси основного корпуса в горизонтальной плоскости, и снабженными перфорированными перегородками, служащими ограничителями перемещений расположенных за ними подвижных упругих элементов, заключенных в герметичную оболочку из пенополиуретана, в каждом дополнительном корпусе установлен гибкий разделительный элемент, расположенный перпендикулярно образующей цилиндрического корпуса и отделяющий гидравлическую полость с расположенными внутри ее упругими элементами от полости, заполненной газом под давлением (RU 2145027 C1, 27.01.2000).
Недостатком устройства является снижение диссипации энергии колебаний давления на демпфирующих элементах из-за отсутствия интенсивного теплообмена газовой полости с окружающей средой.
Указанный недостаток частично устранен в стабилизаторе давления содержащем участок центрального перфорированного трубопровода с присоединительными фланцами, заключенный в цилиндрическую предкамеру, с вынесенными за ее пределы буферными камерами, выполненными в виде цилиндрического корпуса с крышкой и установленной между ними эластичной диафрагмой, разделяющей камеру на газовую и гидравлическую полости при этом в последней, на ее входе, установлена перфорированная перегородка, а между эластичной диафрагмой и перегородкой размещены упругие элементы, выполненные из упругодемпфирующего материала и заключенные в герметичную оболочку из эластичного материала, при этом он снабжен теплообменником, выполненным в виде ребер на внешней поверхности корпуса и крышки (RU 118715 U1 27.07.2012).
Недостатками данного устройства являются ограниченный диапазон гасимых частот, недостаточная степень снижения гидравлического удара при повышенном давлении нагнетания и невысокая надежность работы стабилизатора при резком повышении давления в трубопроводе.
Технической проблемой заявляемого изобретения является создание стабилизатора давления повышенной надежности с более широким диапазоном гасимых частот для гашения колебаний давления и расхода при перекачивании рабочей среды по трубопроводам насосами, устранения гидроударов, возникающих при закрытии клапанов и задвижек, аварийном отключении насосов, изменении режимов работы насосных агрегатов и ошибок обслуживающего персонала.
Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение арсенала технических средств гашения пульсаций давления рабочей среды и гидравлических ударов в гидравлических магистралях.
Технический результат достигается тем, что стабилизатор давления содержит участок центрального перфорированного трубопровода с присоединительными фланцами, заключенный в цилиндрическую предкамеру, с вынесенными за ее пределы буферными камерами, выполненными в виде цилиндрического корпуса с крышкой и установленной между ними эластичной диафрагмой, разделяющей камеру на газовую и гидравлическую полости при этом в последней, на ее входе, установлена перфорированная перегородка, а между эластичной диафрагмой и перегородкой размещены упругие элементы, выполненные из упругодемпфирующего материала и заключенные в герметичную оболочку из эластичного материала и теплообменник, выполненный в виде ребер на внешней поверхности корпуса и крышки, при этом новым является то, что на каждом трубопроводе, соединяющем каждую буферную камеру с цилиндрической предкамерой, установлена выполненная из листовой пружинной стали разрезная мембрана с радиальными прорезями, образующими сектора, и отверстием в центре, при этом в каждой мембране отверстие выполнено разного диаметра и мембраны установлены в порядке убывания площадей проходных сечений отверстий по ходу потока в трубопроводе, для поглощения энергии в широком диапазоне частот.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан вид сверху стабилизатора давления, на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - вид по стрелке Б.
Стабилизатор давления содержит участок центрального перфорированного трубопровода 1 с присоединительными фланцами 2, заключенный в цилиндрическую предкамеру 3, с вынесенными за ее пределы буферными камерами 4, выполненными в виде цилиндрического корпуса 5 с крышкой 6 и установленной между ними эластичной диафрагмой 7, разделяющей камеру 4 на газовую 8 и гидравлическую 9 полости. При этом в гидравлической полости 9, на ее входе, установлена перфорированная перегородка 10, а между эластичной диафрагмой 7 и перегородкой 10 размещены упругие элементы 11, выполненные из упругодемпфирующего материала (например, бензостойкой резины) и заключенные в герметичную оболочку из эластичного материала. Кроме того, стабилизатор снабжен теплообменником, выполненным в виде ребер 12 на внешней поверхности корпуса 5 и крышки 6. На каждом трубопроводе 13, соединяющем каждую буферную камеру 4 с цилиндрической предкамерой 3, установлена выполненная из листовой пружинной стали (например, 08Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 36НХТЮ) разрезная мембрана 14 с радиальными прорезями 15, образующими сектора 16, и отверстием 17 в центре, при этом в каждой мембране 14 отверстие 17 выполнено разного диаметра (например, 50 мм, на фиг. 3 обозначено как D - условный диаметр) и мембраны 14 установлены в порядке убывания площадей проходных сечений отверстий 17 по ходу потока в трубопроводе 1.
Стабилизатор давления работает следующим образом.
При поступлении жидкости под давлением в трубопровод 1 она через отверстия перфорированного участка трубопровода 1 заполняет предкамеру 3, а далее по трубопроводу 13 через мембрану 14 и перфорированную перегородку 10 поступает в гидравлическую полость 9 каждой буферной камеры 4. При этом происходит предварительное последовательное поджатие и перемещение упругих элементов 11 и эластичной диафрагмы 7. При возникновении в основном трубопроводе 1 волновых процессов (гидроудары, вынужденные колебания и т.д.) поток жидкости, поступающий из предкамеры 3 в буферную камеру 4, проходит через дросселирующие отверстия 17 и прорези 15 в мембране 14 при этом сектора 16 отгибаясь, увеличивают площадь проходного сечения отверстия, что позволяет резко повысить давление в буферной камере 4 и дальнейшая компенсация ударной волны осуществляется упругими элементами 11 в полостях 9 буферных камер 4 и эластичными диафрагмами 7, что вызывает уменьшение объема газовой полости 8. Пульсации давления в жидкости при этом также гасятся благодаря упругости секторов 16 мембраны 14. Совершая под воздействием пульсаций давления вынужденные колебания, мембрана 14 рассеивает избыточную энергию потока и стабилизирует давление. Избыточная энергия потока также рассеивается за счет дросселирования потока жидкости на дросселирующих отверстиях 17. Большая податливость мембраны позволяет добиться значительного снижения амплитуды колебаний давления, кроме этого, вихреобразование рабочего потока вызывают автоколебание секторов 16 мембраны 14 с заданной частотой, что значительно снижает уровень пульсаций давления, путем интерференции низкочастотных колебаний потока с высокочастотными колебаниями секторов 16.
Пульсирующая жидкость передает колебания давления на разрезные мембраны 14, расположенные в трубопроводах 13, соединяющих каждую буферную камеру 4 с цилиндрической предкамерой 3, по ходу потока вначале в первом ряду, затем во втором, третьем ряду, обеспечивая, таким образом, последовательное гашение пульсаций давления. При этом деформация секторов 16 мембран 14 разной длины сводится к неравномерному распределению потока, что обеспечивает гашение давления в широком диапазоне колебаний и с различной частотой. Что в целом повышает эффективность функционирования устройства.
Кроме того, в случае возникновения в трубопроводе 1 пульсаций давления жидкости и гидравлических ударов, волны давления попадают через трубопроводы 13 в буферные камеры 4 и полости 9 вызывают колебательные движения потока и соответствующие изменения диаметра отверстий 17, которые происходят со сдвигом по фазе по отношению к вызывающим их колебаниям среды и приводит к гашению колебаний среды.
Таким образом предложенный стабилизатор давления обладает повышенной надежностью с более широким диапазоном гасимых частот для гашения колебаний давления и расхода при перекачивании рабочей среды по трубопроводам насосами, обеспечивает устранение гидроударов, возникающих при закрытии клапанов и задвижек, аварийном отключении насосов, изменении режимов работы насосных агрегатов и ошибок обслуживающего персонала.