Статья:

Виды и устройства газовых колпаков

Конференция: XVII Студенческая международная научно-практическая конференция «Технические и математические науки. Студенческий научный форум»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Хомяк О.Е. Виды и устройства газовых колпаков // Технические и математические науки. Студенческий научный форум: электр. сб. ст. по мат. XVII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 6(17). URL: https://nauchforum.ru/archive/SNF_tech/6(17).pdf (дата обращения: 14.12.2019)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Виды и устройства газовых колпаков

Хомяк Олег Евгеньевич
cтудент, Омский государственный технический университет, РФ, г. Омск
Щерба Виктор Евгеньевич
научный руководитель, профессор, д-р техн. наук, Омский государственный технический университет, РФ, г. Омск

 

Основная проблема поршневых насосов в том, что в процессе работы агрегата постоянно изменяется подача и давление за определенный промежуток времени. Есть два основных способа выравнивания подачи и давления в поршневых насосах: первое, это конструктивные изменения, «спаривание» нескольких насосов в один агрегат, увеличение числа поршней, применение насосов двукратного действия. И второй способ, установка дополнительного оборудования, иными словами газового демпфера (далее газовый колпак) [1, c. 62]. Рассмотрим демпферы для гашения пульсаций давления.

Колпаки газовые определяются как конструкции, которые оказывают влияние на гармоническую составляющую уровня давления. Иными словами, газовые колпаки должны влиять на изменения давления со скоростями между одной и двумя тысячами метров за секунду.

Демпферы пульсаций

Гидравлические демпферы были спроектированы и изготовлены для решения задачи по уменьшению скачкообразных нагрузок на элементы исполнительного механизма в гидравлических системах. Сейчас рассмотрим один из видов промышленных демпферов - демпфер пульсаций, о котором пойдет речь в этой статье.

Из-за неоднородной подачи рабочей жидкости в гидравлическую систему возможны появления пиковых нагрузок или кратковременные падения давления. Эти отрицательные процессы зачастую связаны с тем, что поршневой насос подает давление в систему порционно, один раз за один оборот, при этом поршень совершает возвратно-поступательное движение. Демпфер пульсаций выступает в виде устройства, которое методом скопления энергии сглаживает колебания нагнетаемой насосом рабочей жидкости.

Его исходная конструкция состоит из двух полостей, разделенных гибким материалом, способным к деформации. Суть работы и устройство демпфера пульсации очень похоже, с работой гидравлического аккумулятора, но имеются ряд отличий. Гидравлические демпферы пульсаций небольших размеров применяются в тех случаях, где важна необходимость в очень строгих и четких дозировках  исходных жидкостей. 

 

Рисунок 1. Мембранный демпфер пульсаций давления и мембраны

 

Гидравлические демпферы пульсаций обладают следующими особенностями:

  • доступен широкий диапазон рабочих температур благодаря отсутствию уплотнений, подверженных быстрому износу;
  • разделитель среды может быть выполнен из различных материалов – железная гофра, тефлон  и другие;
  • демпферы совместимы с агрессивными щелочными и кислотными средами, а также с продуктами, в состав которых входит бензин;
  • конструкция подсоединения демпфера предусматривает попадание гидравлических ударов и пульсаций жидкости точно на демпфер.

По конструктивному исполнению разделяют несколько видов демпферов: первый вид - сильфонный, второй - мембранный и третий вид - баллонный. В конструкции сильфонного демпфирующего устройства используется в качестве разделителя жидкостной и воздушной используется железная гофра. Данные демпферы часто используются в очень сложных, чувствительных и агрессивных средах при самых температурах.

 

Рисунок 2. Баллонный демпфер пульсаций

 

В мембранном демпфирующем устройстве, газовая и жидкостная среды разделены с помощью мембраны из каучука (резины). Для агрессивных сред может использоваться мембрана из тефлона.

 

Рисунок 3. Сильфоный демпфер

 

Демпфирующее устройство сильфонного типа (рис.3) работает следующим образом: при образовании гидравлического удара в рабочей среде, протекающей по трубопроводу 2, или пульсаций давления последние воздействуют на демпфирующие элементы 4 и 5, которые установленны внутри ответвления 1 тупикового вида, выполненные в виде сильфоных оболочек с заглушенными торцами 6 и 7.

Оболочки сжимаются одновременно с пружинами 10 и 11 и тем самым деформируются, влияя на пульсации давления и гидравлический удар принимая данные усилия на себя. Чтобы уменьшить повреждение оболочек при значительных гидравлических ударах, внутри гофр установлены упругодеформируемые упоры 8 и 9, которые при соприкосновении с торцами 6 и 7 дополнительно рассеивают лишнее давление в трубопроводе 2. Последовательная установка этих оболочек 4 и 5 обеспечивает требуемую степень гашения пульсаций давления рабочей среды ( или теплоносителя).

Применяемый в промышленности демпфер пульсации баллонного типа (рис.2) используется в нагнетающих и поглощающих гидравлических линиях. В поглощающем варианте, необходимость установки демпфера обусловленна достаточно длинным трубопроводом между насосом и баком. Этот демпфер является конструкцией большого размера с небольшим баллоном внутри.

В наше время все больше гидравлических систем разрабатывается с возможной установкой колпаков, что позволит уменьшить массо-габариты самой системы и увеличить надежность гидравлической установки, а также повысить эффективность и улучшить технические характеристики. 

Демпферы-аккумуляторы.

По своей природе это аккумуляторы флуктуаций течения, которые перехватывают или отсекают пульсации давления. Так же их называют демпферами "двойного назначения".

Демпферы имеющие двойное назначения определены также как аккумуляторы, предназначенные воздействовать на флуктуации течения, что, заодно, позволяет предупреждать избыточные пульсации вследствие воздействия фактора ускорения (это замечено только в случае применения возвратно-поступательных насосов), а также останавливать и рассеивать волнообразное распространение перепада давления (иногда называемое акустическими волнами).

Типичны в комплектации с эластомерными мембранами из синтетического каучука в случаях, когда синтетический каучук сочетается с применяемыми в вашей системе жидкостями. Работают в диапазонах как низких, так и высоких диапазонов давления.

Комплектуются с мембранами типа PTFE "FlexFlon" - "тефлон" Дюпон для более агрессивных жидкостей. Работают в диапазонах как низких, так и высоких диапазонов давления. Наиболее распространённым методом уменьшения пульсационных характеристик гидросистем является использование воздушных колпаков (гидроаккумуляторов).

Воздушный колпак представляет собой камеру, наполовину заполненную воздухом, давление которого примерно равно давлению жидкости в системе. За счёт деформации воздуха, колпак должен обеспечить более равномерное движение жидкости и спокойную работу насоса. Достоинствами являются: простота изготовления, удовлетворительные качества сглаживания пульсаций давления.

Недостатки воздушных колпаков – их большие габаритные размеры, что, как следствие, увеличивает и габаритные, и массовые характеристики гидроустановок [2. c. 131-132].

Другим вариантом снижения пульсационных характеристик в гидросистемах является применение приёма дросселирования потока жидкости. Однако, при этом резко возрастает потребляемая мощность, что позволяет использовать данный метод лишь в гидросистемах с малыми расходными характеристиками.

 

Список литературы:
1. Ведерников М.И. Машинист компрессорных и насосных установок химической промышленности. М.: Профтехиздат, 1963.-388с.
2. Абдурашитов С.А., Тупиченков А.А., Вершинин И.М., Тененгольц С.М. Насосы и компрессоры. М.: Недра, 1974. - 296 с.