RU3022U1 - Гаситель колебаний давления - Google Patents

Abstract

Гаситель колебаний ддавления, включающий демпфирующую камеру - полость резонтатора, сообщенную каналом - горлом резонатора - с магистральным трубопроводом, отличающийся тем, что горло резонатора выполнено в виде набора байпасно соединенных отрезков трубопроводов, причем длины и площади проходных сечений трубопроводов выбраны по формулам;S= (0,04...0,1)S,где i = 1,2,..., N,а приведенный объем демпфирующей камеры - полости резонатора - по выражениюгде L- длина i-го трубопровода горла резонатора;a - скорость звука в трубопроводе с рабочей средой;f - частота i-й высокочастотной составляющей демпфируемых колебаний давления;S- площадь проходного сечения i-го трубопровода горла резонатоа;S- площадь проходного сечения магистрального трубопровода;f- нижняя граничная частота демпфируемых колебаний давления.

Description

-/- /f 292Sf

ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ

Полезная модель относится к области химического, нефтяного и газового машиностроения и может найти применение в системах масляного уплотнения компрессоров в производстве аммиака.

Известны устройства для подавления колебаний давления в напорных гидравлических магистралях химико-технологических установок, основанные на различных принципах действия. Одним из самых эффективньсс и обладающих малыми габаритами является резонансный гаситель, например в виде резонатора Гельмгольца (см. например монографию Шорина В.П. Устранение колебаний в авиационных трубопроводах.- М.:Машиностроение,1980.-156 с.). Однако такие гасители действуют в узком диапазоне, частот колебаний. Как показывает опыт эксплуатации химико-технологического оборудования в гидравлических системах наблюдаются, как правило, полигармонические колебания, включающие низкочастотную (роторную) составляющую, высокочастотную плунжерную составляющзло и кратные ей высокочастотные гармоники. Частота высокочастотных составляющих колебаний давления в 7...13 раз меньше роторной составляющей колебаний давления. В этих условиях применение резонансны х гасителей не дает одинаково высокий эффект подавления колебаний по всем спектральным составляющим демпфируемых колебаний. Попьгтка применить дополнительное гидравлическое сопротивление в горле резонатора не дает существенного расширения частот подавляемых колебаний давления.

Известен гаситель колебаний жидкости для насоса (А.с. 1093872, ВИ N19,1984), содержащий корпус с центральной трубкой, дросселирующий злемент, установленный у конца трубки и сообщающий полость корпуса с основной магистралью, корпус гасителя снабжен патрубком для подсоединения к насосу, а центральная трубка закреплена в трубке с образованием между ее наМкл F16 L 55/04 ДАВЛЕНИЯ

ружной поверхностью и внутренней поверхностью патрубка кольцевого канала посредством которого полость корпуса сообщена с полостью насоса. По существу описанный гаситель колебаний представляет собой резонатор Гельмголыда, резонансная полость которого сообщена с напорной магистралью через дросселирующий элемент. Такой гаситель колебаний эффективно демпфирует колебания давления только на резонансной частоте колебаний. Стремление повысить эффективность гасителя на дорезонансных частотах приводит к увеличению его габаритов из-за больших требуемых обьемов полости корпуса. Поэтому недостатком рассмотренного гасителя колебаний как уже было указано является низкая его эффективность в рабочем диапазоне частот нижний и верхний пределы которого отличаются на порядок и более.

Известен также гаситель колебаний давления (А.с. 808763, БИ N8, 1981) принятый за прототип и включающий демпфирующую камеруJ сообщенную каналом с трубопроводом приводной механизм со щтоком, на котором установлен порщень с дросселирующим отверстием. Недостатком такого гасителя - прототипа является также узкий диапазон частот подавления, в котором он действует эффективно. Регулировка обьема полости гасителя расширяет диапазон частот подавления колебаний по основной гармонике, но при этом не гасятся высокочастотные колебания, амплитуда которых часто больше амплитуды низкочастотных колебаний. Кроме того, наличие электропривода в конструкции гасителя существенно усложняет его конструкцию.

Поставлена задача раэработать такое устройство, которое позволит расширить диапазон частот демпфируемых колебаний при одновременном упрощении конструкции.

Поставленная задача решается так, что в гасителе колебаний, имеющем демпфирующую емкость- полость резонатора, сообщающуся каналом - горлом резонатора с магистральным трубопроводом, согласно полезной модели, горло резонатора выполнено в виде байпасно соединенных трубопроводов, длины и площади проходных сечений которых выбраны по формулам а обьем полости . ((7,04.., О,-/) S, -,2,../v); резонатора определен по вЧФэз ениК)

1/ « 4 с

где длина i-ro трубопровода горла резонатора; CL- скорость

звука в трубопроводе с рабочей средой; 1.- частота i-ой высокочастотной составляющей демпфируемых колебаний давления; р. - площадь проходного сечения i-ro трубопровода горла резоt j гора; натора; |5 - площадь проходного сечения магистрального трубо Af

провода; jT - нижняя граничная частота демпфируемых колебаний Trt

давления.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом 1.

Гаситель колебаний давления состоит из корпуса в видедемофирующей емкости 1, соединенной со стороны входа каналом горлом резонатора с напорной магистралью 2, в которой необходимо подавить колебания давления. На входе в емкость 1 установлена перегородка Зд через которую проходят байпасно трубопроводы 4, соединяющие емкость 1 с напорной магистралью 2. В верхней точке полости 1 установлен кран 5 для стравливания воздушных пузырьков.

Устройство действует следующим образом. По отношению к высокочастотным составляющим колебаний давления трубопроводы 4 горла резонатора являются элементами с распределенными параметрами. Позтому при совпадении частот высокочастотных составляющих демпфируемых колебаний -А. с резонансными частотами

трубопроводов, открытых с обоих концов,

4- 2 Li

входной импеданс гасителя становится бесконечно малой величиной по сравнению со входным импедансем магистрального трубопровода 2. Поэтому высокочастотные колебания давления устремляются на вход в гаситель и по мере прохождения через трубопроводы 4 в полость резонатора гасятся из-за трения. Таким образом, если выбрать длины трубопроводов 4 горла резонатора из условия, то будет обеспечено подавление высокочастотных колебаний давления. Так как трубопроводы 4 выбираются разной длины, в соответствии с частотами высших гармоник - . - yg то поглощение пульсаций происходит по всему спектру вынужден У 2 г S си/

ных высокочастотных колебаний давления.

Чем больше площадь проходного сечения трубопроводов 4, тем вьше эффективность гасителя колебаний, но при этом увеличиваются его габариты. Теоретически и экспериметально установлено, что при коэффициенте вносимого затухания Пл 5...8 (см. монографию Шорина В.П.Устранение колебаний в авиационных трубопроводах .-М.-.МашиностроениеJ 1980-.-156 с.) площади поперечного сечения трубопроводов 4 должны быть в пределах

i(o,o4... 0.1

Если брать сечения трубопроводов 4 меньше 0.04.. то эффективность гасителя, во-первых, будет недостаточна для подавления высокочастотных колебаний, во-вторых, может быть столь высокое демпфирование колебаний по их длине, что не реализуется реэонансный режим подавления колебаний давления. Если принять сечение трубопроводов 4 больше 0,1 Cf , то это приведет к неоправданному увеличению габаритов гасителя.

По отношению к низкочастотным колебаниям давления трубопроводы горла резонатора являются элементами с сосредоточенными параметрами и они с полостью резонатора образуют низкочастотный колебательный контур, собственная частота которого определяется акустической емкостью Ц полости резонатора и акустической индуктивностью гв трубопроводов 4

/..

23ГуЦ7;

рабочей среды. При совпадении с наименьшей частотой из демпфируемых колебаний давления эффективность гасителя максимальна. Исходя из этого условия определяется из последних формул выражение для расчета приведенного обьема полости резонатора

- ПЛОТНОСТЬ

f

К

C3L

,акустических резонаторов, настроенных на высшие гармоники.

Расчетная эффективность гасителя колебаний обеспечивается при полностью заполненной жидкостью полости резонатора, поэтому после установки гасителя колебаний в магистральный трубопровод 2 производится дренирование полости резонатора при помощи вентиля 5.

Заявитель

А.Г.Гимадиев

М.А.Гимадиев

Claims (1)

1. Гаситель колебаний ддавления, включающий демпфирующую камеру - полость резонтатора, сообщенную каналом - горлом резонатора - с магистральным трубопроводом, отличающийся тем, что горло резонатора выполнено в виде набора байпасно соединенных отрезков трубопроводов, причем длины и площади проходных сечений трубопроводов выбраны по формулам
   

   

   ;
   S_i = (0,04...0,1)S_м,
   где i = 1,2,..., N,
   а приведенный объем демпфирующей камеры - полости резонатора - по выражению
   

   

   
   где L_i - длина i-го трубопровода горла резонатора;
   a - скорость звука в трубопроводе с рабочей средой;
   f_b i - частота i-й высокочастотной составляющей демпфируемых колебаний давления;
   S_i - площадь проходного сечения i-го трубопровода горла резонатоа;
   S_м - площадь проходного сечения магистрального трубопровода;
   f_н - нижняя граничная частота демпфируемых колебаний давления.