RU2133903C1

RU2133903C1 - Pressure stabilizer

Info

Publication number: RU2133903C1
Application number: RU97116881/06A
Authority: RU
Inventors: Х.Н. Низамов; К.С. Колесников; Е.И. Дербуков; Р.З. Тумашев
Original assignee: Научно-исследовательский технологический институт им.А.П.Александрова
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 1999-07-27

Abstract

FIELD: suppression of fluctuations of pressure and flowrate of fluid fed by pumps, elimination of hydraulic shocks at closing valves and shutters, at de-energizing or driving pumps with closed shutter. SUBSTANCE: central pipeline 2 with perforated holes 3 is embraced by housing of stabilizer 1. In parallel with central pipeline around it there are at least three damping chambers 4 placed in axial horizontal plane of pipeline and over it. Each damping chamber 4 is in the form of cylindrical tube 5 of elastic material arranged in rigid casing 6 with formation of annular gap filled with porous elastically deformed material 7. Pipeline 8 with perforated holes 9 is mounted inside tube 5 along its lengthwise axis. Rings 10,11 mounted respectively on outer surface of pipeline 8 and inner surface of casing 6 are used for fixing end portions of tube 5. Ends of tube 5 are squeezed by means of clamping screws 12 between cone surfaces of rings 10,11. Chamber 4 is sealed by means of couplings 13 and gaskets 14 and it is connected with space between inner surface of housing 1 and outer surface of central pipeline 2 by means of branch pipes 15 and flanges 16. Stabilizer also has flanges 17 for joining. EFFECT: lowered volume of damping chamber in comparison with known types of stabilizers, reduced delay time of hydraulic tract "central pipeline - damping member", enlarged range of allowable working pressure values. 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам пневмогидравлической техники и может быть использовано на предприятиях энергетики, нефтехимической промышленности, коммунального водо- и теплоснабжения для гашения колебаний давления и расхода при перекачивании рабочей среды насосами, устранения гидроударов, возникающих при закрытии клапанов и задвижек, выключении насосов или их пуске на закрытую задвижку. The invention relates to means of pneumohydraulic equipment and can be used at enterprises in the energy sector, petrochemical industry, municipal water and heat supply to dampen pressure and flow fluctuations when pumping a working medium by pumps, to eliminate water shocks that occur when valves and shutters are closed, pumps are turned off or started up closed gate valve.

Известны стабилизаторы давления рабочей среды, конструктивная схема которых представляет собой участок трубопровода с распределенной перфорацией, через которую перекачиваемая среда может перетекать в демпфирующую надстройку над перфорированной его частью [1-3]. Недостатком известных устройств является инерционность гидравлического тракта, сообщающего центральный трубопровод с демпфирующей надстройкой. There are known pressure stabilizers of a working medium, the structural scheme of which is a section of a pipeline with distributed perforation through which the pumped medium can flow into a damping superstructure over its perforated part [1-3]. A disadvantage of the known devices is the inertia of the hydraulic path, which communicates the central pipeline with a damping superstructure.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа стабилизатор давления [4], содержащий корпус, охватывающий центральный перфорированный трубопровод, а также демпфирующие камеры, разделенные двумя поперечными перегородками с перфорационными отверстиями на три полости, в средней из которых размещен демпфирующий элемент, выполненный в виде пакета автомобильных шин с упругой набивкой, крайние полости снабжены присоединительными патрубками, сообщающими их с пространством между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью центрального перфорационного трубопровода, диаметр поперечного сечения каждого патрубка меньше суммарной площади перфорационных отверстий в поперечной перегородке, демпфирующие камеры в количестве не менее трех расположены параллельно центральному трубопроводу вокруг него, на осевой горизонтальной плоскости центрального трубопровода и выше нее, а шины установлены на трубе, выполненной с торцевыми заглушками. The closest in technical essence to the proposed device is a pressure stabilizer selected as a prototype [4], comprising a housing covering a central perforated pipeline, as well as damping chambers separated by two transverse partitions with perforation holes into three cavities, in the middle of which a damping element is placed made in the form of a package of car tires with elastic packing, the extreme cavities are equipped with connecting pipes connecting them with the space between the inner surface of the casing and the outer surface of the central perforation pipe, the diameter of the cross section of each pipe is less than the total area of the perforations in the transverse partition, damping chambers in an amount of at least three are parallel to the central pipeline around it, on the axial horizontal plane of the central pipeline and above it, and the tires mounted on a pipe made with end caps.

Недостатком указанного устройства является сложность компоновки в трубопроводных системах, где предъявляются жесткие ограничения на габариты стабилизатора. Для увеличения податливости демпфирующих камер такого стабилизатора приходится наращивать длину пакета автомобильных шин, что также приводит к увеличению габаритов. Значительная часть объема демпфирующей камеры нерационально занята заглушенной трубой. Кроме того, нагружение демпфирующего пакета избыточным давлением осуществляется не по длине, а с торцев, что ухудшает инерционные свойства стабилизатора. The disadvantage of this device is the complexity of the layout in piping systems, where severe restrictions are placed on the dimensions of the stabilizer. To increase the flexibility of the damping chambers of such a stabilizer, it is necessary to increase the length of the package of car tires, which also leads to an increase in size. A significant part of the volume of the damping chamber is irrationally occupied by a plugged pipe. In addition, loading the damping package with excess pressure is carried out not along the length, but from the ends, which impairs the inertial properties of the stabilizer.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства путем снижения инерционности гидравлического тракта "центральный трубопровод - демпфирующий элемент" и уменьшения габаритов за счет более рационального использования пространства демпфирующей камеры. The aim of the invention is to increase the efficiency of the device by reducing the inertia of the hydraulic path "Central pipeline - damping element" and reduce the size due to a more rational use of the space of the damping chamber.

Для этого в предлагаемом устройстве демпфирующая камера изготовлена в виде цилиндрической трубки из эластичного материала, охваченной жестким кожухом с кольцевым зазором относительно стенок трубки, пространство между внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью трубки заполнено пористым упругодемпфирующим материалом, по продольной оси демпфирующей камеры во внутренней полости трубки коаксиально установлен трубопровод с перфорационными отверстиями, суммарная площадь которых не менее удвоенной площади поперечного сечения патрубков, сообщающих демпфирующую камеру с пространством между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью центрального трубопровода. To do this, in the proposed device, the damping chamber is made in the form of a cylindrical tube of elastic material, covered by a rigid casing with an annular gap relative to the walls of the tube, the space between the inner surface of the casing and the outer surface of the tube is filled with porous elastically damping material, along the longitudinal axis of the damping chamber in the inner cavity of the tube coaxially a pipeline is installed with perforations, the total area of which is not less than twice the cross-sectional area oia pipes connecting the damping chamber with the space between the inner surface of the housing and the outer surface of the Central pipeline.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого устройства со стороны присоединительного фланца, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a General view of the proposed device from the side of the connecting flange, in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Стабилизатор давления состоит из цилиндрического корпуса 1, охватывающего с образованием кольцевой расширительной предкамеры центральный трубопровод 2, на котором выполнены перфорационные отверстия 3. Вокруг центрального трубопровода 2, параллельно ему, на его осевой горизонтальной плоскости и выше нее расположены демпфирующие камеры 4 в количестве не менее трех. Каждая демпфирующая камера 4 представляет собой цилиндрическую трубу 5 из эластичного материала (для использования стабилизатора в трубопроводных системах с агрессивными рабочими средами для изготовления трубки 5 применяется маслостойкая резина), помещенную в жесткий кожух 6 с образованием кольцевого зазора, который заполнен упругодемпфирующим материалом 7. Внутри трубки 5 по ее продольной оси коаксиально установлен трубопровод 8 с перфорационными отверстиями 9. Для фиксации торцев трубки 5 и трубопровода 8 могут применяться различные конструктивные элементы, например кольца 10, установленные на наружности поверхности трубопровода 8, и кольца 11, установленные на внутренней поверхности кожуха 6. Кольца 10 и 11 имеют конические поверхности, между которыми обжаты торцевые концы трубки 5 с помощью зажимных винтов 12. Для предотвращения утечек рабочей жидкости в окружающую среду демпфирующая камера 4 герметизируется с помощью муфт 13 и прокладок 14. Демпфирующая камера 4 сообщается с пространством между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью центрального трубопровода 2 с помощью патрубков 15 и присоединительных фланцев 16. Для подключения стабилизатора к трубопроводной системе используются присоединительные фланцы 17. The pressure stabilizer consists of a cylindrical body 1, covering, with the formation of an annular expansion chamber, a central pipe 2, on which perforations 3 are made. Around the central pipe 2, at least three damping chambers 4 are located on its axial horizontal plane and above it . Each damping chamber 4 is a cylindrical pipe 5 made of an elastic material (oil-resistant rubber is used for the use of the stabilizer in piping systems with aggressive working environments for manufacturing the pipe 5), placed in a rigid casing 6 with the formation of an annular gap, which is filled with an elastic-damping material 7. Inside the pipe 5 along its longitudinal axis coaxially installed pipe 8 with perforations 9. To fix the ends of the pipe 5 and pipe 8 can be applied to various structural elements, for example, rings 10 mounted on the outside of the surface of the pipe 8 and rings 11 mounted on the inner surface of the casing 6. The rings 10 and 11 have tapered surfaces between which the end ends of the tube 5 are crimped using clamping screws 12. To prevent leakage of the working fluid into the environment, the damping chamber 4 is sealed with couplings 13 and gaskets 14. The damping chamber 4 communicates with the space between the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the central pipe gadfly 2 using nozzles 15 and connecting flanges 16. To connect the stabilizer to the piping system, connecting flanges 17 are used.

Стабилизатор давления работает следующим образом. В исходном состоянии при поступлении рабочей среды из напорной магистрали в центральный трубопровод 1 она через перфорационные отверстия 3 заполняет расширительную кольцевую предкамеру, заключенную между стенками корпуса 1 и центрального трубопровода 2. Далее через патрубки 15, перфорацию 9 трубопровода 8 рабочая среда заполняет полость трубки 5. При возникновении пульсаций давления (положительная волна) происходит дополнительное перетекание рабочей среды через отверстия 3 в расширительную предкамеру, а затем через патрубки 15 - в перфорационный трубопровод 8 и через отверстия 9 - в полость трубки 5. При этом происходит гашение колебаний давления за счет диссипации энергии на перфорационных отверстиях 3 и 9, а также вследствие податливости упругой трубки 5 и упругодемпфирующего материала 7. The pressure stabilizer operates as follows. In the initial state, when the working medium enters from the pressure line to the central pipeline 1, it fills an expansion annular pre-chamber through the perforations 3, enclosed between the walls of the housing 1 and the central pipeline 2. Then, through the nozzles 15, the perforation 9 of the pipeline 8, the working medium fills the cavity of the tube 5. When pressure pulsations (positive wave) occur, an additional flow of the working medium through the openings 3 to the expansion chamber and then through the nozzles 15 to the perforation the ion pipeline 8 and through the openings 9 into the cavity of the tube 5. In this case, the pressure fluctuations are damped due to energy dissipation at the perforations 3 and 9, as well as due to the flexibility of the elastic tube 5 and the elastic-damping material 7.

Регулирование диапазона гасимых частот и степени снижения амплитуды колебаний достигается варьированием таких параметров, как количество демпфирующих камер 4, размеры и количество перфорационных отверстий 3 и 9, длина трубки 5 и модуль упругости материалов, используемых для изготовления трубки 5 и упругодемпфирующей набивки 7. The regulation of the quenched frequency range and the degree of decrease in the amplitude of oscillations is achieved by varying such parameters as the number of damping chambers 4, the size and number of perforation holes 3 and 9, the length of the tube 5 and the elastic modulus of the materials used to make the tube 5 and the elastic-damping packing 7.

Предлагаемый стабилизатор обладает по сравнению с существующими аналогами следующими преимуществами: замена в демпфирующей камере заглушенной с торцев трубы на перфорированный трубопровод позволяет сократить объем демпфирующей полости; выполнение на трубопроводе в демпфирующей камере распределенной по длине перфорации, суммарная площадь которой не менее удвоенной площади поперечного сечения присоединительных патрубков, позволяет снизить инерционность гидравлического тракта "центральный трубопровод - демпфирующий элемент"; заполнение пространства между кожухом демпфирующей полости и эластичной трубкой упругодемпфирующим материалом позволяет ограничить деформации трубки и тем самым расширить диапазон допустимых рабочих давлений. The proposed stabilizer has the following advantages in comparison with existing analogs: replacing a pipe damped from the ends of the pipe in a damping chamber with a perforated pipeline reduces the volume of the damping cavity; the execution on the pipeline in a damping chamber distributed along the length of the perforation, the total area of which is not less than twice the cross-sectional area of the connecting pipes, reduces the inertia of the hydraulic path "Central pipeline - damping element"; filling the space between the casing of the damping cavity and the elastic tube with an elastic damping material allows you to limit the deformation of the tube and thereby expand the range of allowable working pressures.

Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет улучшить демпфирующие и диссипативные свойства стабилизатора давления, расширить диапазон рабочих давлений и амплитуд гасимых колебаний при обеспечении высокой надежности работы. Thus, the use of the claimed device allows to improve the damping and dissipative properties of the pressure stabilizer, to expand the range of operating pressures and amplitudes of damped oscillations while ensuring high reliability.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1010392, кл. F 16 L 55/04, 1982, опубл. 07.04.83 бюлл. N 13
2. Авторское свидетельство СССР N 1216542, кл. F 16 L 55/04, 1985, опубл. 07.03.86 бюлл. N 9
3. Авторское свидетельство СССР N 1672093, кл. F 16 L 55/04, 1991, опубл. 23.08.91 бюлл. N 31
4. Патент РФ N 2056577, кл. F 16 L 55/04, 1986, опубл. 20.03.96, бюлл. N 8 (прототип).Sources of information
1. USSR author's certificate N 1010392, cl. F 16 L 55/04, 1982, publ. 04/07/83 bul. N 13
2. USSR author's certificate N 1216542, cl. F 16 L 55/04, 1985, publ. 03/07/86 bul. N 9
3. Copyright certificate of the USSR N 1672093, cl. F 16 L 55/04, 1991, publ. 08/23/91 bull. N 31
4. RF patent N 2056577, cl. F 16 L 55/04, 1986, publ. 03/20/96, bull. N 8 (prototype).

Claims

A pressure stabilizer comprising connecting flanges, a housing covering a central perforated pipe, and at least three damping chambers in communication with the space between the inner surface of the housing and the outer surface of the central perforated pipe, parallel to the central perforated pipe around it on its axial horizontal plane and above it characterized in that the damping chamber is made in the form of a cylindrical tube of elastic material, o grasped by a rigid casing with an annular gap relative to the walls of the tube, the space between the inner surface of the casing and the outer surface of the tube is filled with porous elastically damping material, along the longitudinal axis of the damping chamber in the inner cavity of the tube is a coaxial pipe with perforations, the total area of which is not less than twice the cross-sectional area of the nozzles communicating a damping chamber with a space between the inner surface of the housing and the outer surface ENTRAL pipeline.