CN102168780A - 一种用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置 - Google Patents

Abstract

一种用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置，属管件技术领域，用于解决控制流体压力脉动问题。它包括一个两端为半球状封头、中间为中空圆柱筒的压力容器体，在压力容器体一侧半球状封头顶端设有进液口，在中空圆柱筒靠近进液口侧设有出液口，在中空圆柱筒内设有孔板，孔板将压力容器体分为大小两个腔室，进液口、出液口均位于小腔室，进液口、出液口处分别连接进液管、出液管，其中，进液管穿过孔板向压力容器体中部延伸。本发明改变了原蓄能器三通结构，使脉动流体压力不均匀度得到充分的减弱，进而从根本上消减了管道内的流体脉动。本发明可以使得管系中流体脉动得到充分的降低，保证了系统的安全和稳定运行。

Description

一种用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置

技术领域

本发明涉及一种流体管道构件，特别是用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置，属管件技术领域。

背景技术

在压力管道中，由于流体的压力脉动而产生流体噪声，同时传至各支架和基础部件并引起振动，形成机械噪声，这不仅会影响流体系统的性能和工作可靠性，而且会引起联接件松动、泄漏，使系统中的管道、仪表等元件损坏，严重时可导致管道振动断裂，从而使系统无法工作。因此将压力脉动控制在一定范围、最大程度地降低流体压力脉动对系统的影响，对提高系统的工作稳定性尤其重要。目前控制流体压力脉动对系统影响的方法分为如下两类：第一类是通过对管道振动的控制间接地降低管道内流体压力脉动对系统的影响，具体措施为：（1）对管系固有频率进行计算，通过调整管系的固有频率来避开共振。这种方法可以有效地避免共振引起的过大振幅，但管系的结构较为复杂，受到的影响因素较多，同时受现场实际环境的限制，设计一种完全避开激振频率的管系难以实现，不具有通用性；（2）减少管道中弯头和异径管道的数量，压力脉动在管道的转弯处或在截面发生变化处容易形成激振力，弯头和变截面数量的减少会减少激振力个数，但管系中不可能不出现弯头或变截面，因此该方法只能在一定程度上降低管道振动；（3）增设管卡，这种方法在弯头两端、三通各支管以及振动较大部位设置约束，从而达到约束关系、减小振动。然而由于激振力的长期存在，会造成管卡的松动，甚至会发生断裂，造成系统状态的突然改变，引发突发故障；（4）增加减振器。该方法是在振动较大部位增加吸振装置，将脉动引起的振动的能量减小。但这种方法的吸振性能有限，发挥的作用也较小。第二类方法是直接对管道内流体压力脉动的控制，它包括以下几种具体措施：（1）进行流体柱固有频率计算，使其前3阶固有频率避开脉动频率，但同控制管道固有频率一样，该方法实现较为复杂，且无法消减或降低由流体压力脉动引起的激振力；（2）应用孔板消振，在管道适当位置加装孔板，可以将管段内的压力驻波变成行波，从而避免了流体柱在管道内的振动，但该方法并没有避免周期的压力脉动冲击管道的弯头或变径，也就没有消减系统内的激振力；（3）在管系中增加蓄能器，这是降低压力管道流体脉动最常用的方法。蓄能器可以稳定系统的工作压力，还可以降低管系中流体的脉动。但是由于活塞惯性大，有密封摩擦阻力等原因，使得其反应灵敏性差。而且，连接管路通常采用三通，很大一部分流体并没有进入蓄能器内，这就不能保证流体的压力脉动得到充分降低，甚至会在三通处形成一个激振力。综上所述，现有技术因受到实际因素影响较大，实施较为困难。所以设计一种方法简单、性能优良且具有通用性的压力脉动缓冲装置十分必要。

发明内容

本发明用于克服现有技术的缺陷，提供一种环境适应力强、性能优良的用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

一种用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置，其特别之处是：它包括一个两端为半球状封头、中间为中空圆柱筒的压力容器体，在压力容器体一侧半球状封头顶端设有进液口，在中空圆柱筒靠近进液口侧设有出液口，在中空圆柱筒内设有孔板，孔板将压力容器体分为大小两个腔室，所述进液口、出液口均位于小腔室内，所述进液口、出液口处分别连接进液管、出液管，其中，进液管穿过孔板向压力容器体中部延伸。

上述用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置，所述孔板位于中空圆柱筒长度的1/3处，孔板上分布导流孔，导流孔总面积为进液管通流面积的的8-12倍。

上述用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置，所述进液管、出液管内径相等，所述中空圆柱筒内径为进液管内径的8-10倍。

上述用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置，所述中空圆柱筒的长度尺寸为其直径尺寸的2～5倍。

本发明针对现有技术控制流体压力脉动存在的受实际影响因素较大、实施困难的问题进行了改进，提出一种性能优良且具有通用性的用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置。所述装置以蓄能器结构为基础，由封头和中空圆筒构成容器主体，中间设有孔板，该设计改变了原蓄能器的三通结构，使脉动流体的压力不均匀度得到充分的减弱，进而从根本上消减了管道内的流体脉动。将本发明接入到脉动管系当中，可以使得管系中流体的脉动得到充分的降低，保证了系统的安全和稳定的运行。

通过计算机模拟管道内油压力脉动参数的变化，充分证明了本发明的积极效果。模拟油压力额定值为20MPa，输入压力脉动为正弦信号，压力脉动幅值为压力额定值的30%，脉动频率为223HZ，增设本发明装置后无论压力脉动幅值还是脉动频率都有了很大降低，出口压力幅值降低到入口处的0.096%，出口处脉动频率仅为2.7Hz。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是孔板的结构示意图；

图3是图2的左视图。

附图中标号表示如下： 1-1 、1-2. 两半球状封头，2. 中空圆柱筒，3.孔板，3-1.导流孔，4.进液管，5.出液管，6.出液口，7.进液口。

具体实施方式

参看图1，本发明包括一个两端为半球状封头1-1、1-2、中间为中空圆柱筒2的压力容器体，两端半球状封头与中空圆柱筒焊合。在压力容器体一侧半球状封头顶端设有进液口7，进液口处设有进液管5，进液管在半球状封头外端留有5-10cm接口，用以连接柱塞泵出口。在中空圆柱筒2靠近进液口侧设有出液口6，出液口处设有出液管5，出液管在中空圆柱筒外端留有5-10cm接口，用以连接后续管路系统。在中空圆柱筒内设有孔板3，孔板直径与中空圆柱筒内径匹配，孔板将压力容器体分为大小两腔室，进液口、出液口均位于小腔室。进液管穿过孔板向压力容器体中部延伸。所述进液管4、出液口5内径相等，所述中空圆柱筒内径为进液管内径的8-10倍，中空圆柱筒的长度尺寸为其直径尺寸的2～5倍。本发明压力容器体内腔的容积应能满足消减压力脉动的需要，腔体的容积越大，压力脉动降低的就越多，相反，容积越小，压力脉动降低的就越少，甚至得不到降低。因此压力容器体的容积应大于10倍每次脉动流体的体积，另外从现场安装情况和节约材料成本的角度考虑，腔体的容积要限定在一定的范围内，一般情况下，容积为柱塞泵每个柱塞每次冲程体积的15-20倍。

参看图2、图3，孔板3位于中空圆柱筒长度的1/3处，孔板上分布导流孔3-1，导流孔总面积为进液管通流面积的的8-12倍。图示实施例中，导流孔分三圈环状分布在孔板上，每圈24个，各圈导流孔等间距设置，导流孔共计72个，各导流孔孔径为D/24，其中，D为中空圆柱筒内径。孔板的设置首先增加了流体在压力容器体的停留时间，使之压力脉动得到有效地消减；其次，导流孔保证了流出流体的温度、流速、密度的均匀分布程度，以使系统在一个稳定的环境下运行。导流孔面积总和过小则会对流体起节流作用，不利于系统安全，若过大则起不到均流的作用。经计算，导流孔的总面积为进液管通流面积的8-12倍为适宜的。

将本发明接入脉动管系当中，可以使得管系中流体的脉动得到充分的降低，保证了系统的安全和稳定的运行。其作用原理是当流体动能过大时吸收一部分动能,储藏于自身,形成势能；当动能过小时再从容器把所储的能量释放出来。流体首先由进液管进入压力容器体大腔室中，再经过孔板上导流孔进入到压力容器体小大腔室，随后又出液管流出。通过这一过程的能量转换,起到了缓冲作用，把压力脉动的峰值削平了许多。

Claims (4)

1.一种用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置，其特征在于：它包括一个两端为半球状封头（1-1、1-2）、中间为中空圆柱筒（2）的压力容器体，在压力容器体一侧半球状封头顶端设有进液口（7），在中空圆柱筒靠近进液口侧设有出液口（6），在中空圆柱筒内设有孔板（3），孔板将压力容器体分为大小两个腔室，所述进液口、出液口均位于小腔室内，所述进液口、出液口处分别连接进液管（4）、出液管（5），其中，进液管穿过孔板向压力容器体中部延伸。

2.根据权利要求1所述的用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置，其特征在于：所述孔板（3）位于中空圆柱筒（2）长度的1/3处，孔板上分布导流孔（3-1），导流孔总面积为进液管通流面积的的8-12倍。

3.根据权利要求2所述的用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置，其特征在于：所述进液管（5）、出液管（4）内径相等，所述中空圆柱筒内径为进液管内径的8-10倍。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于消减压力管道流体压力脉动的缓冲装置，其特征在于：所述中空圆柱筒（2）的长度为其直径的2～5倍。

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