RU2041415C1

RU2041415C1 - Pressure stabilizer

Info

Publication number: RU2041415C1
Authority: RU
Inventors: Х.Н. Низамов; К.С. Колесников; В.И. Крылов; Е.И. Дербуков; В.Н. Применко
Original assignee: Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения МГТУ им.Н.Э.Баумана
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1995-08-09

Abstract

FIELD: power plants. SUBSTANCE: central pipe line is mounted inside the casing. Damping members having flexible pipes of elliptic cross-section are arranged around the central pipe line. Prechambers are in communication with the members and central pipe line. Tight baffles are interposed between the inner side of the casing and central pipe. The casing encloses the members. The prechambers are made up as adapters which abut against faces of the casing and are directly connected with connecting branch pipes. The flexible pipe members are made up as sections interconnected in series through rigid rings mounted on the central pipeline. Spaces of the sections are in communication with prechambers by way of perforated pipe lines mounted inside the members. The central pipeline has end face perforated plugs. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам пневмогидравлической техники и может быть использовано для гашения колебаний давления при перекачивании рабочей среды в энергетических установках, системах теплоснабжения, трубопроводного транспорта для нефтяной, химической и других отраслей промышленности. The invention relates to means of pneumohydraulic technology and can be used to dampen pressure fluctuations when pumping a working medium in power plants, heat supply systems, pipelines for the oil, chemical and other industries.

Известны устройства, предназначенные для уменьшения интенсивности гидроударов и пульсаций давления рабочей среды в трубопроводах, в частности, для предотвращения аварийных ситуаций в резонансных частотах [1] которые используют три основных способа снижения частот собственных колебаний жидкости: понижение распределенной упругости жидкости путем вдува в магистраль газа; понижение распределенной упругости трубы путем замены материала трубы на другой, с меньшим модулем упругости; введение сосредоточенной упругости за счет установки специальных устройств гидравлических и газовых демпферов различных типов [2] Указанным устройствам присущи ограниченная эффективность снижения амплитуды колебаний давления, поскольку изменение упругости потока сказывается, главным образом, на частотных характеристиках собственных колебаний рабочей среды. Known devices designed to reduce the intensity of water shocks and pressure pulsations of the working medium in pipelines, in particular, to prevent emergencies at resonant frequencies [1] that use three main methods to reduce the frequencies of natural oscillations of a liquid: lowering the distributed elasticity of the liquid by blowing into the gas main; lowering the distributed elasticity of the pipe by replacing the pipe material with another with a lower modulus of elasticity; the introduction of concentrated elasticity due to the installation of special devices of hydraulic and gas dampers of various types [2] These devices have a limited effectiveness in reducing the amplitude of pressure fluctuations, since a change in the flow elasticity affects mainly the frequency characteristics of the natural vibrations of the working medium.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа гаситель пульсаций давления [3] включающий кожух, охватывающий центральный участок перфорированного трубопровода с образованием предкамеры, и разветвленную систему демпфирующих элементов в виде упругих трубок эллиптического поперечного сечения, установленных равномерно вокруг центрального трубопровода и сообщающихся с ним через коллекторы, предкамеры и перфорацию. The closest in technical essence to the proposed device is a pressure pulsation damper [3] selected as a prototype, including a casing covering the central portion of the perforated pipeline with the formation of a precamera, and a branched system of damping elements in the form of elastic tubes of elliptical cross-section installed uniformly around the central pipeline and communicating with him through the collectors, precamera and perforation.

Недостатком такого устройства является то, что система сообщения демпфирующих элементов с центральным трубопроводом характеризуется большим гидравлическим сопротивлением, что приводит к неравномерному распределению потока по сечению гасителя. Кроме того, в указанном устройстве ограничен диапазон гасимых частот, поскольку увеличение длины демпфирующих элементов лимитировано параметрами жесткости конструкции гасителя. The disadvantage of this device is that the communication system of the damping elements with the central pipeline is characterized by high hydraulic resistance, which leads to an uneven distribution of flow over the cross section of the damper. In addition, in the specified device, the range of damped frequencies is limited, since the increase in the length of the damping elements is limited by the stiffener design stiffness parameters.

В предлагаемом нами устройстве обеспечивается повышение эффективности функционирования путем расширения диапазона гасимых частот и уменьшения гидравлического сопротивления. The device we offer provides increased efficiency by expanding the range of damped frequencies and reducing hydraulic resistance.

Для этого стабилизатор, содержащий кожух с размещенным в нем центральным трубопроводом, равномерно установленные вокруг него демпфирующие элементы, имеющие упругие трубы с эллиптическим поперечным сечением, предкамеры, сообщенные с демпфирующими элементами и центральным трубопроводом, и присоединительные патрубки, снабжен герметичными перегородками, установленными между внутренней поверхностью кожуха и центральным трубопроводом, кожух выполнен охватывающим демпфирующие элементы, предкамеры выполнены в виде переходников, примыкающих к торцам кожуха и непосредственно сообщенных с присоединительными патрубками, упругие трубы демпфирующих элементов выполнены в виде секций, последовательно соединенных друг с другом через жесткие кольца, которые установлены на центральном трубопроводе, полости секций сообщены с предкамерами посредством дополнительно установленных в демпфирующих элементах осевых перфорированных трубопроводов, центральный трубопровод выполнен с торцовыми перфорированными заглушками. Полость кожуха вокруг демпфирующих элементов может быть заполнена упругодемпфирующим материалом. Кроме того, заглушки на центральном трубопроводе могут быть установлены с возможностью осевого поджатия демпфирующих элементов. To this end, the stabilizer, comprising a casing with a central pipeline placed therein, damping elements evenly mounted around it, having elastic pipes with an elliptical cross-section, prechambers in communication with the damping elements and the central pipeline, and connecting pipes, are equipped with sealed partitions installed between the inner surface the casing and the central pipeline, the casing is made covering damping elements, the prechambers are made in the form of adapters, an adjacent which are connected to the ends of the casing and directly communicated with the connecting nozzles, the elastic pipes of the damping elements are made in the form of sections connected in series to each other through rigid rings that are installed on the central pipeline, the cavity of the sections is communicated with the prechambers by means of axial perforated pipes additionally installed in the damping elements, the central pipeline is made with end perforated plugs. The cavity of the casing around the damping elements may be filled with an elastic damping material. In addition, the plugs on the Central pipeline can be installed with the possibility of axial compression of the damping elements.

Сопоставительный анализ предлагаемого стабилизатора с прототипом выявил новые элементы, заключающиеся в том, что кожух, охватывающий демпфирующие элементы, снабжен герметичными перегородками; демпфирующие элементы выполнены в виде секций, последовательно соединенных друг с другом через жесткие кольца, и снабжен установленными в них осевыми перфорированными трубопроводами, центральный трубопровод снабжен торцовыми перфорированными заглушками, обеспечивающими возможностью осевого поджатия демпфирующих элементов. Таким образом, предлагаемое решение соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the proposed stabilizer with the prototype revealed new elements, namely, that the casing, covering the damping elements, is equipped with sealed partitions; the damping elements are made in the form of sections connected in series with each other through rigid rings and equipped with axial perforated pipes installed in them, the central pipe is equipped with end perforated plugs that enable axial compression of the damping elements. Thus, the proposed solution meets the criterion of "novelty."

Предложенная к защите совокупность существенных признаков, характеризующая предлагаемое техническое решение как объект изобретения устройство, является принципиально новой и дает при использовании новый положительный эффект, заключающийся в повышении эффективности гашения пульсаций путем уменьшения гидравлического сопротивления за счет равномерного распределения рабочей среды по сечению стабилизатора. Кроме того, обеспечивается расширение диапазона гасимых частот при сохранении жесткости силовой рамы за счет возможности наращивания длины демпфирующих элементов. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "существенные отличия". The set of essential features proposed for protection that characterizes the proposed technical solution as an object of the invention, the device is fundamentally new and gives a new positive effect when used, which consists in increasing the efficiency of damping pulsations by reducing the hydraulic resistance due to the uniform distribution of the working medium over the stabilizer cross-section. In addition, it provides an extension of the quenched frequency range while maintaining the rigidity of the power frame due to the possibility of increasing the length of the damping elements. This allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг.1 изображен стабилизатор давления, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Figure 1 shows a pressure stabilizer, General view; figure 2 section aa in figure 1.

Стабилизатор давления состоит из кожуха 1, связанного с присоединительными патрубками 2 посредством предкамер переходников 3. Соединение кожуха и предкамер может быть сварным, болтовым, по резьбе и т.д. В кожухе 1 по продольной оси установлен центральный трубопровод 4, снабженный заглушками 5 обтекаемой формы. В заглушках 5 выполнены перфорационные отверстия 6 для обеспечения протекаемой рабочей среды через центральный трубопровод 4. Кожух 1 снабжен герметичными перегородками 7, установленными между его внутренней поверхностью и центральным трубопроводом 4. Герметизация обеспечивается посредством уплотнительных колец 8. В связи с возможными протечками во внутреннее пространство кожуха 1 может попадать рабочая среда, для устранения которой предусмотрен штуцер 9, сообщающий кожух 1 с окружающей средой. Кожух 1 охватывает демпфирующие элементы, упругие трубы которых выполнены в виде секций 10 эллиптического поперечного сечения. Секции 10 последовательно соединены друг с другом через жесткие кольца 11, которые установлены на центральном трубопроводе 4, причем соединение колец 11 с центральным трубопроводом 4 может быть подвижным. Внутри секций 10 установлены сквозные трубы 12 с перфорацией 13, через которые полости демпфирующих элементов сообщаются с предкамерами 3. Полость кожуха 1 вокруг демпфирующих элементов может быть заполнена упругодемпфирующим материалом 14. The pressure stabilizer consists of a casing 1, connected to the connecting pipes 2 by means of the pre-chambers of the adapters 3. The connection of the casing and the pre-chambers can be welded, bolted, threaded, etc. In the casing 1, a central pipeline 4 is installed along the longitudinal axis, equipped with streamlined plugs 5. Perforation holes 6 are made in the plugs 5 to provide a flowing working medium through the central pipeline 4. The casing 1 is equipped with hermetic partitions 7 installed between its inner surface and the central pipeline 4. Sealing is provided by o-rings 8. Due to possible leaks into the inner space of the casing 1, a working medium may enter, for the elimination of which a fitting 9 is provided, which communicates the casing 1 with the environment. The casing 1 covers the damping elements, the elastic tubes of which are made in the form of sections 10 of an elliptical cross section. Sections 10 are connected in series with each other through rigid rings 11 that are installed on the central pipe 4, and the connection of the rings 11 with the Central pipe 4 can be movable. Through sections 10, through pipes 12 with perforation 13 are installed, through which the cavities of the damping elements communicate with the pre-chambers 3. The cavity of the casing 1 around the damping elements can be filled with elastic-damping material 14.

Стабилизатор давления работает следующим образом. При поступлении рабочей среды из трубопровода через присоединительный патрубок 2 в предкамеру 3 она проходит по периферийным трубам 12 и через перфорационные отверстия 6 по центральному трубопроводу 4 через стабилизатор. При возникновении пульсаций давления (положительная волна) происходит перетекание рабочей среды через перфорационные отверстия 13 в полости упругих труб демпфирующих элементов 10. Это приводит к упругим перемещениям их стенок и изменению внутреннего объема. При этом происходит диссипация энергии колебаний рабочей среды на перфорационных отверстиях 13 и упругое демпфирование колебаний за счет деформации стенок труб эллиптического поперечного сечения. The pressure stabilizer operates as follows. Upon receipt of the working medium from the pipeline through the connecting pipe 2 in the chamber 3, it passes through the peripheral pipes 12 and through the perforations 6 through the central pipe 4 through the stabilizer. When pressure pulsations (positive wave) occur, the fluid flows through the perforations 13 in the cavity of the elastic pipes of the damping elements 10. This leads to elastic displacements of their walls and a change in the internal volume. In this case, the energy of vibrations of the working medium is dissipated at the perforations 13 and the elastic damping of vibrations due to deformation of the walls of the pipes of an elliptical cross section.

Регулирование диапазона гасимых частот достигается варьированием таких параметров, как длина и количество секций 10 демпфирующих элементов, размеры перфорационных отверстий 13 и суммарная площадь перфорации, податливость упругодемпфирующего материала 14, заполняющего полость кожуха 1 вокруг упругих труб демпфирующих элементов 10. Кроме того, заглушки 5 могут устанавливаться на центральном трубопроводе 4 посредством резьбового соединения с соответствующим поджатием демпфирующих элементов 10, за счет смещения перегородок 7 при перемещении (вращении) заглушек 5. При этом обеспечивается возможность изменения податливости демпфирующих элементов 10 и, соответственно, частотных характеристик стабилизатора. Рабочая среда, попадающая во внутреннее пространство кожуха 1 через уплотнительные кольца 8, удаляется через штуцер 9. The regulation of the quenched frequency range is achieved by varying parameters such as the length and number of sections 10 of the damping elements, the size of the perforation holes 13 and the total perforation area, the flexibility of the elastic damping material 14 filling the cavity of the casing 1 around the elastic pipes of the damping elements 10. In addition, plugs 5 can be installed on the central pipeline 4 by means of a threaded connection with the corresponding preloading of the damping elements 10, due to the displacement of the partitions 7 when moving (rotation) of the plugs 5. In this case, it is possible to change the compliance of the damping elements 10 and, accordingly, the frequency characteristics of the stabilizer. The working medium that enters the interior of the casing 1 through the o-rings 8 is removed through the nozzle 9.

Использование предлагаемого стабилизатора обеспечивает по сравнению с существующими аналогами следующие преимущества:
1. Установка демпфирующих элементов в едином кожухе с центральным трубопроводом с образованием общей предкамеры переходника обеспечивает снижение гидравлического сопротивления и равномерное распределение потока рабочей среды по сечению стабилизатора.Using the proposed stabilizer provides in comparison with existing analogues the following advantages:
1. The installation of damping elements in a single casing with a central pipeline with the formation of a common pre-chamber adapter provides a reduction in hydraulic resistance and uniform distribution of the flow of the working medium over the cross section of the stabilizer.

2. Секционирование демпфирующих элементов и введение связей посредством промежуточных колец, соединенных с центральным трубопроводом, позволяет исключить изгибные колебания упругих труб в процессе функционирования, улучшить технологичность изготовления, обеспечивает возможность расширения диапазона гасимых частот за счет наращивания длины демпфирующих элементов. 2. Sectioning of the damping elements and the introduction of ties through intermediate rings connected to the central pipeline, eliminates the bending vibrations of the elastic pipes during operation, improves the manufacturability, makes it possible to expand the damped frequency range by increasing the length of the damping elements.

3. Заполнение полостей между кожухом и упругими трубами упругодемпфирующим материалом дает возможность повысить рабочее давление в трубопроводе. 3. Filling the cavities between the casing and elastic pipes with an elastic damping material makes it possible to increase the working pressure in the pipeline.

4. Установка заглушек на центральном трубопроводе с возможностью осевого поджатия демпфирующих элементов обеспечивает расширение диапазона гасимых частот за счет регулирования частотных характеристик стабилизатора. 4. Installing plugs on the central pipeline with the possibility of axial preloading of damping elements provides an extension of the damped frequency range by regulating the frequency characteristics of the stabilizer.

Claims

1. PRESSURE STABILIZER comprising a casing with a central pipe placed therein, damping elements evenly mounted around it, having elastic pipes with an elliptical cross-section, prechambers in communication with damping elements and a central pipe, and connecting pipes, characterized in that it is equipped with sealed partitions installed between the inner surface of the casing and the Central pipeline, the casing is made covering damping elements, the prechambers are made in de adapters adjacent to the ends of the casing and directly communicated with the connecting pipes, the elastic pipes of the damping elements are made in the form of sections connected in series with one another through rigid rings that are installed on the central pipeline, the cavities of the sections are communicated with the pre-chambers by means of axial axially installed in the damping elements perforated pipelines, the central pipeline is made with end perforated plugs.

2. The stabilizer according to claim 1, characterized in that the cavity of the casing around the damping elements is filled with an elastic damping material.

3. The stabilizer according to claim 1, characterized in that the plugs are installed on the Central pipeline with the possibility of axial preload of the damping elements.