ГАСИТЕЛЬ ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ
LIQUID PRESSURE PULSATION DAMPER

Гаситель предназначен для уменьшения амплитуды и частоты пульсаций давления жидкости после себя в тупиковых участках гидравлических цепей при непроточных режимах течения жидкости и может быть использован для предохранения от преждевременного выхода из строя приборов измерения давления в измерительной технике при измерении давления на нагнетании насосов или в иных нестационарных условиях.
Известны гасители пульсаций (колебаний) давления (например, патент RU 2137975, МПК F16L 55/04, заявлен 05.05.98, опубликован 20.09.99), содержащие обычно корпус с входным и выходным патрубками, размещенной в нем перфорированной трубой, упругие демпфирующие элементы различной природы и конструкции. Указанные устройства отличаются сложностью изготовления и малой надежностью, так как упругоподатливые материалы в условиях знакопеременных нагрузок быстро выходят из строя.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является демпферное устройство, описанное в книге Ю.В.Мулева "Манометры". - М.: Издательство МЭИ, 2003 г, стр.228. Оно содержит корпус с подводящим и отводящим патрубками и внутренними перегородками, установленными перпендикулярно потоку и снабженными каналами малого диаметра, расположенными в шахматном порядке.
Недостатком указанного устройства является его низкая надежность при работе на загрязненных средах, обусловленная малыми диаметрами каналов. Для эффективного гашения пульсаций давления каналы должны быть протяженными и иметь малые проходные сечения, а при малых проходных сечениях эти каналы легко засоряются посторонними включениями в жидкости.
Технической задачей изобретения является расширение сферы применения гасителя, т.е. обеспечение возможности работы его на загрязненных средах, и повышение эффективности демпфирования, достигаемой путем введения в цепь гасителя акустических (пневматических) емкостей и дроссельных каналов кольцевого типа.
Поставленная цель достигается тем, что гаситель пульсаций включает в себя корпус с подводящим и отводящим штуцерами, внутри которых последовательно по оси и перпендикулярно потоку среды установлены перегородки с каналами малого диаметра, расположенными в шахматном порядке, при этом отводящий патрубок ориентирован вверх, перегородки двух типов установлены в корпусе поочередно и выполнены таким образом, что имеют выемку в первом типе с уступом по краю выемки и выемку с выступом по ее центру во втором типе и направлены выемками навстречу входу жидкости, причем выемки в обоих типах перегородок заполнены частично жидкостью, а частично газом и выполняют роль демпфирующих полостей, а каналы малого диаметра выполнены в уступах и выступах перегородок и имеют кольцеобразное сечение за счет закрепления в них с малым зазором отрезков проволоки.
Предлагаемое устройство снабжено перегородками с выемками двух типов, установленными в корпусе поочередно, и имеющих форму стаканов с уступом по краю в первом типе и выступом по центру во втором типе. Перегородки выемками (открытой частью стакана) направлены навстречу входу жидкости. Каналы малого диаметра выполнены в уступах и выступах перегородок и в каналах с малым зазором закреплены отрезки проволоки, например, путем загиба ее обоих концов в дне стакана (перегородки). При таком расположении перегородок каналы получаются расположенными в шахматном порядке. Наличие в канале проволоки меньшего диаметра делает его сечение кольцевым и увеличивает длину окружности канала в 3,14 раза при условии сохранения площади кольцевого сечения канала с проволокой, равной площади сечения канала без проволоки или даже уменьшении площади кольцевого сечения.
2
2
2
Например, при диаметре цилиндрического отверстия канала 1 мм, площадь его сечения составит 0,785 мм, а длина окружности сечения - 3, 14 мм. При диаметре канала 3,1 мм и проволоке диаметром 3,0 мм площадь сечения кольца составит 0,785×(3,1-3,0)0,785×0,61=0,479 мм, а длина окружности сечения -3,14×3,1=9,734 мм. Таким образом, чтобы перекрыть отверстие диаметром 1 мм, требуется одна посторонняя частица того же диаметра, а чтобы перекрыть кольцевой зазор шириной 0,1 мм и имеющего площадь сечения в 0,785:0,479=1,6 раза меньшую, требуется, как минимум, 9 частиц диаметром 1 мм. Этим самым повышается надежность работы гасителя на загрязненных средах. При этом перегородки из корпуса могут доставаться при его разборке и подвергаться периодической промывке.
Кроме того, в каналах кольцевого сечения увеличивается поверхность трения жидкости о стенки перегородок, так как жидкость омывает внутреннюю поверхность канала и наружную поверхность проволоки внутри канала. При сохранении площади сечения кольцевого канала равной площади сечения цилиндрического канала это приводит к увеличению вязкостного трения жидкости в канале, что равносильно повышению эффективности гашения колебаний давления.
Помимо этого перегородки выполнены таким образом, что при вертикальном положении гасителя выходным штуцером вверх и подаче жидкости снизу выемки в обоих типах перегородок частично заполнены жидкостью, а частично газом. Наличие газовой подушки над жидкостью приводит к сжатию или расширению газа при колебаниях давления жидкости аналогично упругодеформируемому материалу, т.е. приводит к изменению объема (емкости) жидкости, заключенной в полостях, образованных перегородками. Емкость же гасителя принятого за прототип, в условиях несжимаемой жидкости и пульсациях давления практически равна нулю. А наличие жидкости в сочетании с каналами малого сечения приводит к уменьшению амплитуды и частоты колебаний давления на выходе гасителя по аналогии с RC-фильтрами в электронике.
Указанные особенности изобретения являются существенными по отношению к прототипу, обеспечивают достижение результата, отраженного в технической задаче и отсутствуют в известных технических решениях, а также обеспечивают безразрывность гидравлического тракта и рассеяние энергии пульсаций давления.
На фиг.1 изображен продольный разрез гасителя пульсаций, причем отрезки проволоки в каналах условно не показаны. На фиг.2 показано продольное сечение кольцевого канала в перегородке (вид А) с закрепленным отрезком проволоки в увеличенном масштабе.
Гаситель состоит из корпуса,1, подводящего 2 и отводящего 3 штуцеров. Внутри корпуса поперек его продольной оси расположены перегородки 4 первого типа и перегородки 5 второго типа, попеременно чередуясь друг с другом. В перегородках первого типа выполнены полости 6 с уступом 7, а в перегородке второго типа - полости 8 с выступом 9. В уступах и выступах предусмотрены каналы 10 малого диаметра с отрезками проволоки 11 (см. фиг.2) меньшего диаметра, закрепленными в каналах путем загибания концов отрезков проволоки. Перегородки выемкой ориентированы на вход жидкости, а сам корпус выходным штуцером монтируется вверх. Перегородки в корпусе фиксируются с помощью выходного штуцера. При подаче жидкости на вход гасителя она поднимается вверх, последовательно наполняя полости, образованные перегородками, и разделяя их на две части - верхнюю глухую, заполненную газом, и нижнюю проточную, заполненную жидкостью, как это схематично изображено на фиг.1. Варьируя количество перегородок и каналов в них, подбирают требуемую степень демпфирования колебаний давления.