RU2387916C1

RU2387916C1 - Liquid pressure pulsation damper

Info

Publication number: RU2387916C1
Application number: RU2008147354/06A
Authority: RU
Inventors: Ярослав Владимирович Витко (RU); Ярослав Владимирович Витко
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-04-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: pulsation damper is designed for decreasing amplitude and frequency of liquid pressure pulsations after it in dead ends of hydraulic lines under not running modes of fluid flow. Pulsation damper consists of a case with supplying and withdrawing connecting branches; partitions with channels of small diametre are installed inside of the connecting branches successively along axis and perpendicular to medium flow. The withdrawing branch is directed upward; partitions of two types are arranged in the case alternately so, that in the first type they have a recess with a step on the edge of the recess and the recess with the step in the centre in the second type; the recesses are directed opposite to fluid entrance; also recesses of both types of partitions are filled partially with fluid and partially with gas and function as damping cavities. Channels of small diametre made in steps and ledges of partitions have circular cross section due to securing sections of wire in them with small gaps.

EFFECT: raised reliability.

2 dwg

Description

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.The absorber is designed to reduce the amplitude and frequency of pulsations of the fluid pressure after itself in the dead ends of the hydraulic circuits during non-flow regimes of fluid flow and can be used to protect against premature failure of pressure measuring instruments in measuring equipment when measuring pressure at the discharge of pumps or in other non-stationary conditions .

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.Known dampers of pulsations (fluctuations) in pressure (for example, patent RU 2137975, IPC F16L 55/04, filed 05/05/98, published 09/20/99), usually containing a housing with inlet and outlet pipes, a perforated tube placed in it, elastic damping elements of various nature and construction. These devices are distinguished by the complexity of manufacturing and low reliability, since elastically flexible materials under alternating loads quickly fail.

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.Closest to the technical nature of the proposed device is a damper device described in the book of Yu. V. Mulev "Manometers". - M.: Publishing House MPEI, 2003, p. 228. It contains a housing with inlet and outlet pipes and internal partitions mounted perpendicular to the flow and equipped with small diameter channels arranged in a checkerboard pattern.

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.The disadvantage of this device is its low reliability when working on contaminated media, due to the small diameter of the channels. To effectively suppress pressure pulsations, the channels must be extended and have small flow sections, and with small flow sections these channels are easily clogged by foreign inclusions in the liquid.

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.An object of the invention is to expand the scope of the damper, i.e. providing the possibility of its operation on contaminated media, and increasing the damping efficiency achieved by introducing acoustic (pneumatic) containers and ring-type throttle channels into the damper circuit.

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.This goal is achieved in that the pulsation dampener includes a housing with inlet and outlet fittings, inside of which partitions with small diameter channels arranged in a checkerboard pattern are installed sequentially along the axis and perpendicular to the medium flow, while the outlet pipe is oriented upward, two types of partitions are installed in the case, alternately and are designed in such a way that they have a recess in the first type with a step along the edge of the recess and a recess with a protrusion at its center in the second type and are directed towards the recesses course of a liquid, wherein both the recess in the types of partitions are filled partly with liquid and partly with gas and serve as damping cavities and channels of small diameter made in the ledges and projections and partitions are annular section due to fastening them with a small gap of the wire segments.

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.The proposed device is equipped with partitions with recesses of two types, installed in the housing alternately, and having the form of glasses with a step along the edge in the first type and a protrusion in the center in the second type. Partitions with recesses (the open part of the glass) are directed towards the liquid inlet. Small diameter channels are made in ledges and protrusions of the partitions, and wire segments are fixed in channels with a small gap, for example, by bending its both ends in the bottom of the glass (partition). With this arrangement of partitions, the channels are staggered. The presence in the channel of a wire of a smaller diameter makes its cross section circular and increases the circumference of the channel 3.14 times, provided that the area of the circular section of the channel with the wire is equal to the cross-sectional area of the channel without wire or even a decrease in the area of the circular section.

Например, при диаметре цилиндрического отверстия канала 1 мм, площадь его сечения составит 0,785 мм², 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×(3,1²-3,0²)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.For example, if the diameter of the cylindrical hole of the channel is 1 mm, its cross-sectional area will be 0.785 mm ² , and the circumference of the cross-section will be 3.14 mm. With a channel diameter of 3.1 mm and a wire with a diameter of 3.0 mm, the cross-sectional area of the ring is 0.785 × (3.1 ² -3.0 ² ) 0.785 × 0.61 = 0.479 mm, and the circumference of the cross-section is 3.14 × 3 , 1 = 9.734 mm. Thus, in order to close an opening with a diameter of 1 mm, one foreign particle of the same diameter is required, and in order to cover an annular gap of 0.1 mm width and having a cross-sectional area of 0.785: 0.479 = 1.6 times smaller, at least 9 particles are required with a diameter of 1 mm. This increases the reliability of the damper in contaminated environments. In this case, partitions from the housing can be removed during disassembly and subjected to periodic washing.

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.In addition, in the annular cross-section channels, the surface of the friction of the liquid on the walls of the partitions increases, since the liquid washes the inner surface of the channel and the outer surface of the wire inside the channel. While maintaining the cross-sectional area of the annular channel equal to the cross-sectional area of the cylindrical channel, this leads to an increase in the viscous friction of the liquid in the channel, which is equivalent to an increase in the efficiency of damping pressure fluctuations.

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.In addition, the partitions are made in such a way that, when the damper is in a vertical position, the outlet nipple is up and the liquid is supplied from below, the recesses in both types of partitions are partially filled with liquid, and partially with gas. The presence of a gas cushion above the liquid leads to compression or expansion of the gas during fluctuations in the pressure of the liquid, similarly to an elastically deformable material, i.e. leads to a change in the volume (capacity) of the liquid enclosed in the cavities formed by the partitions. The capacity of the absorber adopted as a prototype, in conditions of incompressible fluid and pressure pulsations, is practically zero. And the presence of liquid in combination with small cross-section channels leads to a decrease in the amplitude and frequency of pressure fluctuations at the absorber output, by analogy with RC filters in electronics.

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.These features of the invention are essential in relation to the prototype, ensure the achievement of the result reflected in the technical task and are absent in the known technical solutions, and also provide continuity of the hydraulic path and the dissipation of energy of pressure pulsations.

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.Figure 1 shows a longitudinal section of a pulsation dampener, and wire segments in the channels are not conventionally shown. Figure 2 shows a longitudinal section of the annular channel in the partition (view A) with a fixed length of wire on an enlarged scale.

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.The damper consists of a housing, 1, inlet 2 and outlet 3 fittings. Inside the body across its longitudinal axis are partitions 4 of the first type and partitions 5 of the second type, alternately alternating with each other. In the partitions of the first type, cavities 6 with a ledge 7 are made, and in the partitions of the second type, cavities 8 with a protrusion 9. In the ledges and protrusions, channels 10 of small diameter with small lengths of wire 11 (see FIG. 2) are fixed in the channels by bending the ends of the wire segments. The recesses of the recess are oriented towards the fluid inlet, and the casing itself is mounted upward with the outlet fitting. The partitions in the housing are fixed using the outlet fitting. When the liquid is supplied to the inlet of the damper, it rises up, sequentially filling the cavities formed by the partitions, and dividing them into two parts - the upper one, filled with gas, and the lower one, filled with liquid, as shown schematically in Fig. 1. Varying the number of partitions and channels in them, select the required degree of damping of pressure fluctuations.

Claims

The pulsation damper includes a housing with inlet and outlet fittings, inside of which partitions with small diameter channels arranged in a checkerboard pattern are installed sequentially along the axis and perpendicular to the medium flow, characterized in that the outlet pipe is oriented upward, the two types of partitions are installed in the housing alternately and made in such a way that they have a recess in the first type with a step along the edge of the recess and a recess with a protrusion at its center in the second type and are directed with recesses towards the fluid inlet, ki in both types of partitions are filled partly with liquid and partly with gas and serve as damping cavities and channels of small diameter made in the ledges and projections and partitions are annular section due to fastening them with a small gap of the wire segments.