專利名稱：一種用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體管道構(gòu)件，特別是用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置，屬管件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在壓力管道中，由于流體的壓力脈動(dòng)而產(chǎn)生流體噪聲，同時(shí)傳至各支架和基礎(chǔ)部件并引起振動(dòng)，形成機(jī)械噪聲，這不僅會(huì)影響流體系統(tǒng)的性能和工作可靠性，而且會(huì)引起聯(lián)接件松動(dòng)、泄漏，使系統(tǒng)中的管道、儀表等元件損壞，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致管道振動(dòng)斷裂，從而使系統(tǒng)無法工作。因此將壓力脈動(dòng)控制在一定范圍、最大程度地降低流體壓力脈動(dòng)對系統(tǒng)的影響，對提高系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性尤其重要。目前控制流體壓力脈動(dòng)對系統(tǒng)影響的方法分為如下兩類第一類是通過對管道振動(dòng)的控制間接地降低管道內(nèi)流體壓力脈動(dòng)對系統(tǒng)的影響， 具體措施為(1)對管系固有頻率進(jìn)行計(jì)算，通過調(diào)整管系的固有頻率來避開共振。這種方法可以有效地避免共振引起的過大振幅，但管系的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，受到的影響因素較多， 同時(shí)受現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境的限制，設(shè)計(jì)一種完全避開激振頻率的管系難以實(shí)現(xiàn)，不具有通用性；
(2)減少管道中彎頭和異徑管道的數(shù)量，壓力脈動(dòng)在管道的轉(zhuǎn)彎處或在截面發(fā)生變化處容易形成激振力，彎頭和變截面數(shù)量的減少會(huì)減少激振力個(gè)數(shù)，但管系中不可能不出現(xiàn)彎頭或變截面，因此該方法只能在一定程度上降低管道振動(dòng)；(3)增設(shè)管卡，這種方法在彎頭兩端、三通各支管以及振動(dòng)較大部位設(shè)置約束，從而達(dá)到約束關(guān)系、減小振動(dòng)。然而由于激振力的長期存在，會(huì)造成管卡的松動(dòng)，甚至?xí)l(fā)生斷裂，造成系統(tǒng)狀態(tài)的突然改變，引發(fā)突發(fā)故障；(4)增加減振器。該方法是在振動(dòng)較大部位增加吸振裝置，將脈動(dòng)引起的振動(dòng)的能量減小。但這種方法的吸振性能有限，發(fā)揮的作用也較小。第二類方法是直接對管道內(nèi)流體壓力脈動(dòng)的控制，它包括以下幾種具體措施(1)進(jìn)行流體柱固有頻率計(jì)算，使其前3階固有頻率避開脈動(dòng)頻率，但同控制管道固有頻率一樣，該方法實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，且無法消減或降低由流體壓力脈動(dòng)引起的激振力；(2)應(yīng)用孔板消振，在管道適當(dāng)位置加裝孔板，可以將管段內(nèi)的壓力駐波變成行波，從而避免了流體柱在管道內(nèi)的振動(dòng)，但該方法并沒有避免周期的壓力脈動(dòng)沖擊管道的彎頭或變徑，也就沒有消減系統(tǒng)內(nèi)的激振力；(3)在管系中增加蓄能器，這是降低壓力管道流體脈動(dòng)最常用的方法。蓄能器可以穩(wěn)定系統(tǒng)的工作壓力，還可以降低管系中流體的脈動(dòng)。但是由于活塞慣性大，有密封摩擦阻力等原因，使得其反應(yīng)靈敏性差。而且，連接管路通常采用三通，很大一部分流體并沒有進(jìn)入蓄能器內(nèi)，這就不能保證流體的壓力脈動(dòng)得到充分降低，甚至?xí)谌ㄌ幮纬梢粋€(gè)激振力。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)因受到實(shí)際因素影響較大，實(shí)施較為困難。所以設(shè)計(jì)一種方法簡單、性能優(yōu)良且具有通用性的壓力脈動(dòng)緩沖裝置十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)、性能優(yōu)良的用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置。
本發(fā)明所稱問題是由以下技術(shù)方案解決的
一種用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置，其特別之處是它包括一個(gè)兩端為半球狀封頭、中間為中空圓柱筒的壓力容器體，在壓力容器體一側(cè)半球狀封頭頂端設(shè)有進(jìn)液口，在中空圓柱筒靠近進(jìn)液口側(cè)設(shè)有出液口，在中空圓柱筒內(nèi)設(shè)有孔板，孔板將壓力容器體分為大小兩個(gè)腔室，所述進(jìn)液口、出液口均位于小腔室內(nèi)，所述進(jìn)液口、出液口處分別連接進(jìn)液管、出液管，其中，進(jìn)液管穿過孔板向壓力容器體中部延伸。上述用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置，所述孔板位于中空圓柱筒長度的1/3處，孔板上分布導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔總面積為進(jìn)液管通流面積的的8-12倍。上述用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置，所述進(jìn)液管、出液管內(nèi)徑相等， 所述中空圓柱筒內(nèi)徑為進(jìn)液管內(nèi)徑的8-10倍。上述用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置，所述中空圓柱筒的長度尺寸為其直徑尺寸的2 5倍。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)控制流體壓力脈動(dòng)存在的受實(shí)際影響因素較大、實(shí)施困難的問題進(jìn)行了改進(jìn)，提出一種性能優(yōu)良且具有通用性的用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置。所述裝置以蓄能器結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，由封頭和中空圓筒構(gòu)成容器主體，中間設(shè)有孔板， 該設(shè)計(jì)改變了原蓄能器的三通結(jié)構(gòu)，使脈動(dòng)流體的壓力不均勻度得到充分的減弱，進(jìn)而從根本上消減了管道內(nèi)的流體脈動(dòng)。將本發(fā)明接入到脈動(dòng)管系當(dāng)中，可以使得管系中流體的脈動(dòng)得到充分的降低，保證了系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定的運(yùn)行。通過計(jì)算機(jī)模擬管道內(nèi)油壓力脈動(dòng)參數(shù)的變化，充分證明了本發(fā)明的積極效果。 模擬油壓力額定值為20MPa，輸入壓力脈動(dòng)為正弦信號，壓力脈動(dòng)幅值為壓力額定值的 30%，脈動(dòng)頻率為223HZ，增設(shè)本發(fā)明裝置后無論壓力脈動(dòng)幅值還是脈動(dòng)頻率都有了很大降低，出口壓力幅值降低到入口處的0. 096%,出口處脈動(dòng)頻率僅為2. 7Hz。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是孔板的結(jié)構(gòu)示意圖3是圖2的左視圖。附圖中標(biāo)號表示如下1-1 ,1-2.兩半球狀封頭，2.中空圓柱筒，3.孔板，3-1. 導(dǎo)流孔，4.進(jìn)液管，5.出液管，6.出液口，7.進(jìn)液口。
具體實(shí)施例方式參看圖1，本發(fā)明包括一個(gè)兩端為半球狀封頭1-1、1_2、中間為中空圓柱筒2的壓力容器體，兩端半球狀封頭與中空圓柱筒焊合。在壓力容器體一側(cè)半球狀封頭頂端設(shè)有進(jìn)液口 7，進(jìn)液口處設(shè)有進(jìn)液管5，進(jìn)液管在半球狀封頭外端留有5-lOcm接口，用以連接柱塞泵出口。在中空圓柱筒2靠近進(jìn)液口側(cè)設(shè)有出液口 6，出液口處設(shè)有出液管5，出液管在中空圓柱筒外端留有5-lOcm接口，用以連接后續(xù)管路系統(tǒng)。在中空圓柱筒內(nèi)設(shè)有孔板3，孔板直徑與中空圓柱筒內(nèi)徑匹配，孔板將壓力容器體分為大小兩腔室，進(jìn)液口、出液口均位于小腔室。進(jìn)液管穿過孔板向壓力容器體中部延伸。所述進(jìn)液管4、出液口 5內(nèi)徑相等，所述中空圓柱筒內(nèi)徑為進(jìn)液管內(nèi)徑的8-10倍，中空圓柱筒的長度尺寸為其直徑尺寸的2 5倍。本發(fā)明壓力容器體內(nèi)腔的容積應(yīng)能滿足消減壓力脈動(dòng)的需要，腔體的容積越大，壓力脈動(dòng)降低的就越多，相反，容積越小，壓力脈動(dòng)降低的就越少，甚至得不到降低。因此壓力容器體的容積應(yīng)大于10倍每次脈動(dòng)流體的體積，另外從現(xiàn)場安裝情況和節(jié)約材料成本的角度考慮，腔體的容積要限定在一定的范圍內(nèi)，一般情況下，容積為柱塞泵每個(gè)柱塞每次沖程體積的15-20倍。 參看圖2、圖3，孔板3位于中空圓柱筒長度的1/3處，孔板上分布導(dǎo)流孔3-1，導(dǎo)流孔總面積為進(jìn)液管通流面積的的8-12倍。圖示實(shí)施例中，導(dǎo)流孔分三圈環(huán)狀分布在孔板上，每圈24個(gè)，各圈導(dǎo)流孔等間距設(shè)置，導(dǎo)流孔共計(jì)72個(gè)，各導(dǎo)流孔孔徑為D/24，其中，D為中空圓柱筒內(nèi)徑?？装宓脑O(shè)置首先增加了流體在壓力容器體的停留時(shí)間，使之壓力脈動(dòng)得到有效地消減；其次，導(dǎo)流孔保證了流出流體的溫度、流速、密度的均勻分布程度，以使系統(tǒng)在一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境下運(yùn)行。導(dǎo)流孔面積總和過小則會(huì)對流體起節(jié)流作用，不利于系統(tǒng)安全， 若過大則起不到均流的作用。經(jīng)計(jì)算，導(dǎo)流孔的總面積為進(jìn)液管通流面積的8-12倍為適宜的。將本發(fā)明接入脈動(dòng)管系當(dāng)中，可以使得管系中流體的脈動(dòng)得到充分的降低，保證了系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定的運(yùn)行。其作用原理是當(dāng)流體動(dòng)能過大時(shí)吸收一部分動(dòng)能，儲藏于自身，形成勢能；當(dāng)動(dòng)能過小時(shí)再從容器把所儲的能量釋放出來。流體首先由進(jìn)液管進(jìn)入壓力容器體大腔室中，再經(jīng)過孔板上導(dǎo)流孔進(jìn)入到壓力容器體小大腔室，隨后又出液管流出。 通過這一過程的能量轉(zhuǎn)換，起到了緩沖作用，把壓力脈動(dòng)的峰值削平了許多。
權(quán)利要求
1.一種用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置，其特征在于它包括一個(gè)兩端為半球狀封頭(1-1、1-2)、中間為中空圓柱筒(2)的壓力容器體，在壓力容器體一側(cè)半球狀封頭頂端設(shè)有進(jìn)液口(7)，在中空圓柱筒靠近進(jìn)液口側(cè)設(shè)有出液口(6)，在中空圓柱筒內(nèi)設(shè)有孔板(3)，孔板將壓力容器體分為大小兩個(gè)腔室，所述進(jìn)液口、出液口均位于小腔室內(nèi)，所述進(jìn)液口、出液口處分別連接進(jìn)液管(4)、出液管(5)，其中，進(jìn)液管穿過孔板向壓力容器體中部延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置，其特征在于 所述孔板(3)位于中空圓柱筒(2)長度的1/3處，孔板上分布導(dǎo)流孔(3-1)，導(dǎo)流孔總面積為進(jìn)液管通流面積的的8-12倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置，其特征在于 所述進(jìn)液管(5)、出液管(4)內(nèi)徑相等，所述中空圓柱筒內(nèi)徑為進(jìn)液管內(nèi)徑的8-10倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置，其特征在于所述中空圓柱筒(2)的長度為其直徑的2 5倍。
全文摘要
一種用于消減壓力管道流體壓力脈動(dòng)的緩沖裝置，屬管件技術(shù)領(lǐng)域，用于解決控制流體壓力脈動(dòng)問題。它包括一個(gè)兩端為半球狀封頭、中間為中空圓柱筒的壓力容器體，在壓力容器體一側(cè)半球狀封頭頂端設(shè)有進(jìn)液口，在中空圓柱筒靠近進(jìn)液口側(cè)設(shè)有出液口，在中空圓柱筒內(nèi)設(shè)有孔板，孔板將壓力容器體分為大小兩個(gè)腔室，進(jìn)液口、出液口均位于小腔室，進(jìn)液口、出液口處分別連接進(jìn)液管、出液管，其中，進(jìn)液管穿過孔板向壓力容器體中部延伸。本發(fā)明改變了原蓄能器三通結(jié)構(gòu)，使脈動(dòng)流體壓力不均勻度得到充分的減弱，進(jìn)而從根本上消減了管道內(nèi)的流體脈動(dòng)。本發(fā)明可以使得管系中流體脈動(dòng)得到充分的降低，保證了系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號F16L55/04GK102168780SQ20111011278
公開日2011年8月31日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者朱霄珣, 錢江波, 韓中合 申請人:華北電力大學(xué)(保定)