RU2016343C1 - Device for damping pressure variations in fluid flow - Google Patents
Device for damping pressure variations in fluid flow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2016343C1 RU2016343C1 SU5023462A RU2016343C1 RU 2016343 C1 RU2016343 C1 RU 2016343C1 SU 5023462 A SU5023462 A SU 5023462A RU 2016343 C1 RU2016343 C1 RU 2016343C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- flow
- elastic
- housing
- locking element
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fluid-Damping Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для гашения колебаний давления и ударных волн в потоке текучей среды, преимущественно газовой. The invention relates to devices for damping pressure fluctuations and shock waves in a fluid stream, mainly gas.
Известны гасители колебаний давления в потоке текучей среды, в которых гашение колебаний осуществляется путем рассеивания энергии колебаний деформацией различного рода эластичных или упругих элементов, в частности, выполненных в виде емкостей, заполненных жидкостью с размещенными в ней оболочками со сжатым газом [1]. Known dampers of pressure fluctuations in the fluid flow, in which the damping of vibrations is carried out by dissipating the energy of vibrations by deformation of various kinds of elastic or elastic elements, in particular, made in the form of containers filled with liquid with shells with compressed gas placed in it [1].
Недостатками такого рода устройств является сложность конструкции, большие потребные габариты при гашении волн давления высокой интенсивности и узкий рабочий диапазон частот, т.е. диапазон частот колебаний давления, в котором имеет место их эффективное гашение. Последнее связано со следующим. Наиболее полно процесс рассеивания энергии волны давления будет протекать тогда, когда частота колебаний в среде будет близка к собственной частоте колебаний демпфера, т.е. вблизи резонанса. Но собственная частота колебаний демпфера при прочих равных условиях будет определяться его модулем упругости, а последний для газа зависит прежде всего от давления, а для жидкости - от ее физических свойств. Поэтому для конкретной жидкости и выбранного уровня давления сжатого газа достаточно полное гашение будет иметь место только в двух диапазонах - вблизи частот собственных колебаний газового и жидкостного демпферов. The disadvantages of this kind of devices are the design complexity, large required dimensions for damping high-pressure pressure waves and a narrow operating frequency range, i.e. the range of frequencies of pressure fluctuations in which their effective quenching takes place. The latter is connected with the following. The most complete process of dissipating the energy of a pressure wave will occur when the oscillation frequency in the medium is close to the natural oscillation frequency of the damper, i.e. near resonance. But the natural vibration frequency of the damper, ceteris paribus, will be determined by its modulus of elasticity, and the latter for a gas depends primarily on pressure, and for a liquid - on its physical properties. Therefore, for a specific liquid and a selected pressure level of compressed gas, a sufficiently complete quenching will take place only in two ranges - near the natural frequencies of the gas and liquid dampers.
Известны гасители колебаний, в которых демпфирование колебаний осуществляется посредством перемещения поршня и деформацией последним упругого элемента [2] . В силу конструктивных особенностей гасителей данного типа вход и выход участка, на котором размещен демпфирующий элемент, постоянно сообщены между собой, а также с подводящим и отводящим участками магистрали, в том числе и после возникновения в потоке волны давления. С другой стороны, поршень, установленный с возможностью деформации упругого элемента, обладает определенной инерционностью. Поэтому не удается избежать прохождения волны давления из подводящего в отводящий участок магистрали. А при высокой начальной интенсивности волны давления ее отрицательное воздействие на узлы присоединения отводящих участков магистрали к выходу гасителя может быть весьма значительным, вплоть до их разрушения. Known vibration dampers, in which vibration damping is carried out by moving the piston and the last deformation of the elastic element [2]. Due to the design features of dampers of this type, the input and output of the section on which the damping element is located are constantly in communication with each other, as well as with the inlet and outlet sections of the line, including after the appearance of a pressure wave in the stream. On the other hand, a piston mounted with the possibility of deformation of the elastic element has a certain inertia. Therefore, it is not possible to avoid the passage of a pressure wave from the supply line to the discharge section of the line. And with a high initial intensity of the pressure wave, its negative effect on the nodes connecting the outlet sections of the line to the damper output can be very significant, up to their destruction.
В определенной степени этого недостатка лишено устройство для гашения колебаний давления в потоке текучей среды, содержащее корпус и размещенный в нем прерыватель потока в виде нормально открытого клапана, седло которого размещено неподвижно относительно корпуса, а запорный орган связан с последним посредством упругого элемента и расположен с возможностью перемещения вдоль потока и деформирования упругого элемента. При этом запорный орган и упругий элемент выполнены в виде двух сильфонов, закрепленных смежными торцами на неподвижной перегородке, днище одного из сильфонов образует поршень, другого - запорный элемент, а внутренние полости сильфонов сообщены между собой через отверстие в перегородке [3]. Перемещение запорного органа осуществляется воздействием потока текучей среды на поршень. Однако в силу постоянства величины его площади устройство имеет при заданном гидравлическом сопротивлении неудовлетворительные массогабаритные характеристики, а при заданных габаритах - высокий уровень потерь вследствие загромождения поршнем проточной части устройства. Следует также указать и на то, что такое выполнение запорного органа и упругого элемента приводит к определенной задержке закрытия клапана, поскольку деформация одного сильфона будет иметь место сразу же после повышения давления в потоке перед ним, а другого, на котором закреплен запорный элемент, через определенный интервал времени, обусловленный необходимостью сжатия воздуха в первом сильфоне и его перетеканием во второй. Это может привести к недопустимому росту давления в выходном участке магистрали при наличии ограничений на габариты, или к увеличению площади, а следовательно, и габаритов запорного органа для обеспечения требуемого быстродействия. To a certain extent this drawback is deprived of a device for damping pressure fluctuations in a fluid stream, comprising a housing and a flow interrupter located therein in the form of a normally open valve, the seat of which is fixedly mounted relative to the housing, and the locking member is connected to the latter by means of an elastic element and is arranged to movement along the flow and deformation of the elastic element. At the same time, the locking element and the elastic element are made in the form of two bellows fixed by adjacent ends on a fixed partition, the bottom of one of the bellows forms a piston, the other a locking element, and the internal cavities of the bellows are interconnected through an opening in the partition [3]. The movement of the locking member is effected by the influence of the fluid flow on the piston. However, due to the constancy of the size of its area, the device has unsatisfactory mass and dimensional characteristics at a given hydraulic resistance, and at given dimensions it has a high level of losses due to clogging of the flow part of the device by the piston. It should also be pointed out that such an embodiment of the locking element and the elastic element leads to a certain delay in closing the valve, since the deformation of one bellows will take place immediately after increasing the pressure in the flow in front of it, and the other, on which the locking element is fixed, through a certain time interval due to the need to compress air in the first bellows and its flow into the second. This can lead to an unacceptable increase in pressure in the outlet section of the line if there are restrictions on the dimensions, or to an increase in the area and, consequently, the dimensions of the shut-off element to ensure the required performance.
Целью изобретения является повышение быстродействия и снижение гидравлического сопротивления устройства для гашения колебаний в потоке текучей среды при минимальных его габаритах. The aim of the invention is to increase the speed and reduce the hydraulic resistance of the device for damping vibrations in the fluid stream with its minimum dimensions.
Указанная цель достигается путем выполнения запорного органа в виде установленного в направляющих штока с запорным элементом на конце со стороны седла, радиальными опорными выступами вокруг противоположного конца, и закрепленными шарнирно на штоке перед выступами поворотными заслонками, соединенными между собой посредством упругой связи, причем заслонки размещены с возможностью разворота поперек потока, увеличения эффективного поперечного сечения запорного органа при развороте и прилегания к упорам при повышении давления в потоке перед штоком выше заданного уровня. Для снижения трения при перемещении штока, упрощения конструкции и повышения прочности корпуса направляющие могут быть выполнены в виде закрепленных на корпусе радиальных ребер жесткости с телами качения со стороны штока, а упругий элемент - в виде пружины растяжения, один конец которой связан с корпусом, а другой - со штоком, при этом последний установлен на телах качения. This goal is achieved by performing a locking element in the form of a rod installed in the guides with a locking element at the end from the saddle side, radial support protrusions around the opposite end, and pivotally connected pivotally on the rod in front of the protrusions by means of an elastic connection, the flaps being placed with the possibility of turning across the flow, increasing the effective cross-section of the locking body when turning and fitting to the stops with increasing pressure in the stream before the stock is above a predetermined level. To reduce friction when moving the rod, simplify the design and increase the strength of the body, the guides can be made in the form of radial stiffeners fixed to the body with rolling bodies from the side of the rod, and the elastic element in the form of a tension spring, one end of which is connected to the body and the other - with a rod, while the latter is mounted on rolling elements.
Поскольку время посадки запорного органа на седло конечно, часть возмущений давления будет проходить на выход при закрытии клапана. Демпфирование этих возмущений может быть осуществлено демпфером, выполненным в виде втулки из упругого материала, установленной за седлом. Повышение жесткости опорных выступов, упрощение конструкции заслонок и тел качения, а также обеспечение гарантированного хода штока достигается выполнением упругой связи в виде пружины растяжения, размещенной между заслонками, опорных элементов - в виде ребер, имеющих форму неравнобочных трапеций с большими основаниями, прилегающими к штоку, меньшими - смещенными в сторону от седла, тел качения - в виде шариков или роликов, а запорного элемента - в виде диска с диаметром, большим максимального расстояния между радиальными ребрами жесткости в плоскости, перпендикулярной оси потока. Since the time of landing of the locking element on the seat is finite, part of the pressure disturbances will pass to the outlet when the valve is closed. Damping of these perturbations can be carried out by a damper made in the form of a sleeve of elastic material mounted behind the saddle. Increasing the stiffness of the support protrusions, simplifying the design of the dampers and rolling elements, as well as ensuring a guaranteed stroke of the rod, is achieved by performing an elastic connection in the form of a tension spring located between the dampers, supporting elements in the form of ribs having the form of unequal trapezoid with large bases adjacent to the rod, smaller - offset away from the saddle, rolling elements - in the form of balls or rollers, and the locking element - in the form of a disk with a diameter greater than the maximum distance between the radial ribs of the rigid body and in a plane perpendicular to the axis of flow.
На фиг.1 представлен продольный разрез устройства для гашения колебаний давления в потоке текучей среды; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1. Figure 1 shows a longitudinal section of a device for damping pressure fluctuations in a fluid stream; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1.
Устройство для гашения колебаний давления в потоке текучей среды содержит корпус 1 и размещенный в нем прерыватель потока в виде нормально открытого клапана, седло 2 которого размещено неподвижно относительно корпуса 1, а запорный орган выполнен в виде установленного в направляющих 3 штока 4 с запорным элементом 5 на конце со стороны седла 2, радиальными опорными выступами 6 вокруг противоположного конца, и закрепленными на штоке 4 перед выступами 6 поворотными заслонками 7, соединенными между собой посредством упругой связи 8 в виде пружины растяжения. Заслонки 7 размещены с возможностью разворота поперек потока, увеличения эффективного поперечного сечения запорного органа при развороте и прилегания к опорным выступам 6 при повышении давления в потоке перед штоком 4 выше заданного уровня, а запорный орган связан с корпусом 1 посредством упругого элемента 9 в виде пружины растяжения и установлен с возможностью перемещения вдоль потока и деформирования упругого элемента 9. При этом направляющие 3 выполнены в виде закрепленных на корпусе 1 радиальных ребер 10 жесткости с телами 11 качения (шариков или роликов) со стороны штока 4, последний установлен на телах 11 качения, пружина 8 размещена между заслонками 7, опорные выступы 6 выполнены в виде неравнобочных трапеций с большими основаниями, прилегающими к штоку 4, меньшими - скошенными в сторону от седла 2, а запорный элемент 5 - в виде диска с диаметром, большим максимального расстояния между радиальными ребрами 10 жесткости в плоскости, перпендикулярной оси штока 4. Устройство снабжено демпфером, выполненным в виде втулки 12 из упругого материала, установленной за седлом 2, и подключено к подводящему 13 и отводящему 14 участкам магистрали. A device for damping pressure fluctuations in a fluid stream comprises a
Устройство для гашения колебаний давления в потоке текучей среды работает следующим образом. A device for damping pressure fluctuations in a fluid stream operates as follows.
При нормальном режиме работы (при отсутствии волн давления в потоке) шток 4 находится в крайней левой позиции, а заслонки 7 занимают положение, показанное на фиг.1 сплошными линиями. Поток из подводящего участка 13 магистрали попадает в корпус 1, огибает заслонки 7 и шток 4, проходит между опорными выступами 6 и радиальными ребрами 10 жесткости, и далее через седло 2 поступает в отводящий участок 14. Жесткость упругого элемента 9 и упругой связи 8 выбирается таким образом, чтобы при заданных величинах перепада давления на штоке 4 и заслонках 7 (например, соответствующим тем, которые могут иметь место при превышении давления в потоке относительно номинального значения, допустимом из условия прочности устройства) не происходило перемещения штока 4 и разворота заслонок 7. В случае возникновения в магистрали колебаний давления или ударных волн при достижении ими заслонок 7 и штока 4 на последних в процессе обтекания их потоком перепад давления начнет возрастать, и при превышении заданного значения перепада гидродинамическое усилие на заслонки 7 станет больше усилия со стороны пружины 8, что приведет к развороту заслонок 7 поперек потока и в конечном счете к прилеганию к опорным выступам 6 (это положение показано штрих пунктирными линиями на фиг.1). Вследствие увеличения эффективного поперечного сечения запорного органа при развороте заслонок 7 шток 4 начнет перемещаться по направлению к седлу 2, и при достижении последнего запорный элемент 5 при его посадке на седло 2 перекроет проточную часть устройства, предотвращая тем самым прохождение волны давления в отводящий участок 14 магистрали. Те возмущения давления, которыe пройдут через седло 2 в процессе перемещения штока 4, будут гаситься за счет деформации втулки 12. Большая часть энергии колебаний диссипируется при совершении работы деформации пружины 9, которая, будучи связанной концами с корпусом и штоком 4, при перемещении последнего к седлу 2 растягивается. Помимо этого, часть энергии колебаний будет затрачиваться и на преодоление усилия со стороны пружины 8 при развороте заслонок 7, а также рассеиваться за счет турбулентного обмена при обтекании последних. Возврат штока 4 в исходную позицию осуществляется пружиной 9. При этом заслонки 7 пружиной 8 также приводятся в начальное положение. Как следует из вышеизложенного, при отсутствии возмущений давления в потоке эффективная площадь поперечного сечения запорного органа, равная площади проекции заслонок 7 на плоскость, перпендикулярную направлению течения потока (а именно эта величина определяет степень загромождения потока, а следовательно, и гидравлическое сопротивления тракта), минимальна, а при наличии возмущений - максимальна. Такое конструктивное выполнение запорного органа, обеспечивающее указанный характер изменения его эффективной площади, позволяет при заданных габаритах и быстродействии обеспечить минимум гидравлических потерь, а при заданном уровне потерь - минимальные массогабаритные характеристики и максимальное быстродействие. Кроме того, выполнение поршневого узла в виде заслонок 7 и опорных радиальных выступов 6 позволяет при требуемом уровне жесткости (что особенно важно при возникновении в потоке волн давления высокой интенсивности, в частности, ударных волн) обеспечить восприятие усилия со стороны потока в основном опорными выступами 6, что дает возможность дополнительного снижения массы запорного органа за счет уменьшения толщины заслонок 7. Выполнение же опорных выступов 6 в виде ребер, имеющих форму неравнобочных трапеций с большими основаниями, прилегающими к штоку 4, а меньшими - скошенными в сторону от седла 2, позволяет обеспечить необходимую жесткость и прочность выступов 6 при минимальном загромождении ими проточной части. Для обеспечения гарантированного срабатывания устройства при заданной степени интенсивности возмущений давления важно, чтобы запорный оpган не имел неконтролируемого свободного хода (без растяжения пружины 9). Это достигается выполнением запорного элемента 5 в виде диска с диаметром, большим максимального расстояния между радиальными ребрами 10 жесткости в плоскости, перпендикулярной оси штока 4. В этом случае при обратном ходе штока 4 смещение запорного элемента 5, а следовательно, и штока 4, будучи ограничено ребрами 10, что позволяет обеспечить предварительное натяжение пружины 9. Для снижения трения шток 4 установлен на телах качения 11, которые могут быть выполнены в виде шариков или роликов, а для повышения жесткости корпуса 1 направляющие выполнены в виде ребер 10 жесткости, закрепленных на внутренней стенке корпуса 1, что обеспечивает не только выполнение ими основной функции, но и позволяет использовать их в качестве упрочняющих элементов. А это в свою очередь дает возможность уменьшить толщину стенок (а следовательно, и массу) корпуса, либо применять для его изготовления более дешевые материалы. In normal operation (in the absence of pressure waves in the flow), the
Необходимо отметить, что направляющие, упругий элемент и упругая связь между заслонками, радиальные опорные выступы, запорный элемент и демпфер могут быть выполнены и иначе. Например, в качестве направляющих могут быть использованы втулки с опорами скольжения, связанные с корпусом посредством спиц, либо поперечные перегородки с центральным отверстием для штока и отверстиями для прохода потока, в качестве упругих элемента и связи - эластичные жгуты, демпфера - надувные емкости, а форма опорных выступов может быть прямоугольной, треугольной и т.д., то есть указанные элементы могут быть выполнены любым известным в технике способом, допускающим их использование в составе описанного выше устройства для гашения колебаний давления в потоке текучей среды. It should be noted that the guides, the elastic element and the elastic connection between the shutters, radial support protrusions, the locking element and the damper can be made otherwise. For example, bushings with sliding bearings connected to the body by means of knitting needles, or transverse partitions with a central hole for the rod and holes for the passage of flow, elastic braids, dampers - inflatable containers, and the shape can be used as guides supporting protrusions can be rectangular, triangular, etc., that is, these elements can be made by any method known in the art, allowing their use as part of the above-described device for damping frigged pressure in the fluid stream.
Таким образом, изобретение позволяет обеспечить надежную защиту элементов пневмо- и гидросистем от действия волн давления высокой интенсивности, в том числе и ударных волн при минимальных потерях давления на номинальном режиме работы устройства, а также существенно снизить габариты и массу самого устройства. Thus, the invention allows for reliable protection of the elements of the pneumatic and hydraulic systems from the action of pressure waves of high intensity, including shock waves with minimal pressure loss at the nominal operating mode of the device, as well as significantly reduce the dimensions and weight of the device itself.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5023462 RU2016343C1 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Device for damping pressure variations in fluid flow |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5023462 RU2016343C1 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Device for damping pressure variations in fluid flow |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016343C1 true RU2016343C1 (en) | 1994-07-15 |
Family
ID=21595017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5023462 RU2016343C1 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Device for damping pressure variations in fluid flow |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2016343C1 (en) |
-
1991
- 1991-12-26 RU SU5023462 patent/RU2016343C1/en active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Патент США N 3532125, кл. 138-30, 1970. * |
2. Патент США N 3487855, кл. 138-31, 1967. * |
3. Авторское свидетельство СССР N 964325, кл. F 16L 55/045, 1982. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0442582B1 (en) | Valve provided with sound-reducing means | |
US11815110B2 (en) | Systems and methods for managing noise in compact high speed and high force hydraulic actuators | |
CN100359202C (en) | Shock absorber with frequency-dependent damping | |
US5614699A (en) | Automobile exhaust noise suppressor | |
CN108612711B (en) | Vibration damping device for hydraulic pipeline system | |
KR102573150B1 (en) | anti-vibration device | |
US4763884A (en) | Apparatus for supporting a vibrating object | |
US7806420B2 (en) | Hydraulic damper | |
KR100528679B1 (en) | Damping device for civil structural element | |
US5584270A (en) | Intake pipe for an internal combustion engine | |
JP2818691B2 (en) | Screw rotor machine with silencer | |
RU2016343C1 (en) | Device for damping pressure variations in fluid flow | |
US5261453A (en) | Valve provided with sound-reducing means | |
KR200281672Y1 (en) | Air spring | |
EP1584836A1 (en) | Hydraulic damper | |
JPH03172640A (en) | Hydraulic buffer device | |
JPH04290630A (en) | Liquid-operated buffer formula rubber bushing | |
KR100254526B1 (en) | Mono-tube type shockabsorber | |
JP3274435B2 (en) | Valve device | |
US2937724A (en) | Double acting low band pass shock absorber | |
RU71402U1 (en) | HYDRAULIC SHOCK COMPENSATOR FOR FUEL METERS IN FUEL ENGINE SYSTEMS | |
JPH1026173A (en) | Damper for vibration damping | |
RU67223U1 (en) | HYDRAULIC SHOCK COMPENSATOR FOR VEHICLE FUEL METERS | |
CZ228597A3 (en) | Device for controlling hydrostatic drive | |
JPH03149428A (en) | Liquid-filled type vibration absorbing bush |