Демпфирующее устройство стабилизатора давления
PRESSURE STABILIZER DAMPING DEVICE

Изобретение относится к трубопроводному транспорту в части конструкций устройств, предназначенных для противоаварийной защиты трубопроводов и оборудования путем гашения (снижения до допустимого уровня) волновых (динамическая составляющая давления гидроудара, вынужденные автоколебания, резонансные явления) и вибрационных процессов, возникающих в трубопроводах на стационарном, штатном переходном и аварийном режимах работы гидросистем различного назначения и диаметра.
Известен стабилизатор давления, состоящий из перфорированного трубопровода с присоединительными патрубками и охватывающей его демпфирующей камеры, которая выполнена в виде цилиндрической трубки из эластичного материала, охваченной жестким кожухом. Кольцевое пространство между кожухом и трубкой заполнено вкладышем из упругого материала с распределенными по его поверхности различной формы выемками и (или) полостями (Патентообладатель ООО «Венчурные проекты» АО «Деловые консультации Москвы». Ликвидировано в 2006 г. Стабилизатор давления. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2144641 по классу F16L 55/04, опубликованное 20.01.2000 г.).
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции; низкая эффективность работы при высоких рабочих давлениях; малый полезный объем демпфирующей камеры, приводящий к значительному увеличению количества стабилизаторов давления при возникновении необходимости повышения коэффициента гашения волновых колебаний; непригодность для работы в гидросистемах транспортировки агрессивных сред (нефть, стабильный газовый конденсат, жидкий аммиак, керосин); образование застойных зон и низкие эксплуатационные свойства.
Задачи, на решение которых направлены предлагаемые подходы - упрощение конструкции, повышение эффективности работы демпфирующей камеры за счет увеличения его полезного объема, устранение застойных зон за счет изменения направления движения потока рабочей среды и использования в ней свойств кавитационных процессов, снижение массогабаритных характеристик, повышение эксплуатационных свойств и эффективности работы изделия в целом при высоких давлениях рабочей среды и ее разнородности.
Технический результат достигается тем, что стабилизатор давления для трубопроводных систем широкого диапазона рабочего давления перекачиваемой среды малого, среднего и большого проходного диаметра содержит участок центрального перфорированного трубопровода, охватываемого предкамерой с вынесенной за ее пределы демпфирующей камерой, снабженной подвижным элементом в виде упруго-деформируемого цилиндра эллиптического сечения, наполненного упругими элементами, расположенными коаксиально образующей демпфирующей камеры, согласно изобретению, демпфирующая камера выполнена с одной съемной заглушкой, соединена с предкамерой двумя патрубками, имеющими свойства «входа» и «выхода» демпфирующей камеры по ходу движения рабочей среды.
Демпфирующая камера стабилизатора давления выполнена в удлиненном корпусе.
Подвижный элемент демпфирующей камеры выполнен в виде упруго-деформируемого герметичного металлического или неметаллического цилиндра эллиптического сечения, закрепленного на прижимной пластине.
Упругий элемент демпфирующей камеры, находящийся в упруго-деформируемом цилиндре эллиптического сечения, выполнен в виде удлиненного упруго-эластичного материала, в сечении имеющего форму тонкостенной эластичной трубки.
Подвижный элемент демпфирующей камеры в виде упруго-деформируемого герметичного металлического или неметаллического цилиндра эллиптического сечения, нейтрального к большинству типов перекачиваемых жидкостей, позволяет эффективно использовать его в различных средах, включая нефть, стабильный газовый конденсат, жидкий аммиак, керосин.
При этом удлиненная цилиндрическая часть демпфера с одной стороны заглушена эллиптическим днищем, с другой закрывается эллиптической крышкой посредством фланцевого соединения. Внутри корпуса демпфера при помощи упорного кольца и прижимной пластины размещен сменный упруго деформируемый металлический или неметаллический цилиндр эллиптического сечения, являющийся упругим разделителем, наполненный упругими элементами в виде трубок из фторопласта.
На фиг. 1 изображен стабилизатор давления, на фиг.2 - демпфирующая камера, на фиг.3 - упругодемпфирующие элементы, размещенные во внутренней полости упругого разделителя.
Стабилизатор давления (фиг. 1) состоит из участка центрального перфорированного трубопровода 1, заключенного в цилиндрическую предкамеру 2, сообщающуюся с вынесенным за его пределы демпфером 3 при помощи патрубков 6. Демпфирующая камера 3 (фиг. 2) содержит упруго-деформируемый цилиндр эллиптического сечения  (разделитель) 4 и упругодемпфирующие элементы 5 (фиг. 3), размещенные во внутренней полости упругого разделителя, и способные деформироваться по направлению знакопеременного воздействия возмущений.
Принцип действия
Перемещаясь по трубопроводу, рабочая среда образует различной природы (аварийные отключения электроэнергии, сбои системы управления и автоматики, человеческий фактор и др.) и частоты (насосная частота, собственная частота трубопроводов, частота опор, резонансные явления и др.) пульсации, провалы (скачки) давления и гидроудары.
При прохождении рабочей среды (воды, агрессивных и неагрессивных жидкостей и др.) через диссипативные отверстия перфорированного участка центрального трубопровода 1 стабилизатора давления заполняются полость предкамеры 2 и гидравлическая полость (с наружной стороны упруго-деформируемого цилиндра эллиптического сечения) демпфирующей камеры 3.
Скачок давления (волна, гидроудар), распространяясь по трубопроводу, последовательно через ближний и более удаленный по ходу перемещения рабочей среды патрубки 6, воздействует на упруго-деформируемый цилиндр эллиптического сечения 4. Происходит деформация упругодеформируемого цилиндра эллиптического сечения (разделителя) 4 и одновременное сжатие-разжатие (деформация) упругих элементов 5 (фиг.2) в ту или иную сторону (в зависимости от знака скачка давления). Таким образом осуществляется гашение пульсации (скачка давления, гидроудара).
Главными преимуществами конструкции являются:
взаимодействие волны (гидроудара) с упруго-деформируемым цилиндром эллиптического сечения происходит на значительно большей по сравнению с существующими конструкциями площади;
возможность повышения эффективности работы изделия (гашение гидроударов большей мощности и длительности) при незначительных изменениях массогабаритных характеристик его конструкции за счет присоединения его к корпусу предкамеры 2 при помощи двух патрубков 6;
исключение застойных зон в демпфирующей камере за счет присоединения его к корпусу предкамеры 2 при помощи двух патрубков 6;
значительное уменьшение объема работ при проведении сервисного обслуживания и увеличение сроков межсервисного обслуживания.