Стабилизатор давления

 

Изобретение предназначено для гашения колебаний давления в насосно-компрессорных трубах при перекачивании рабочей среды скважинными насосами. Стабилизатор давления содержит перфорированный центральный трубопровод с присоединительными патрубками, охваченный кожухом с образованием расширительной полости. В ней размещены демпфирующие элементы в виде секционных упругих труб, секции которых заглушены с торцов и установлены последовательно вдоль центрального трубопровода. Заглушенные торцы секций укреплены в жестких кольцах с зазорами между торцами соседних секций. В этих зазорах размещены упругие элементы. Жесткие кольца установлены на центральном трубопроводе и жестко соединены стяжками. Упругие трубы имеют овальное сечение, торцевые участки их секций имеют сечение в виде круга, а полости упругих труб заполнены упругодемпфирующим материалом. Техническим результатом предложенного устройства является улучшение демпфирующих свойств упругих труб вследствие обеспечения их свободной осевой деформации. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам пневмогидравлической техники и может быть использовано в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности для гашения колебаний давления в насосно-компрессорных трубах при перекачивании рабочей среды скваженными насосами (нефтяные и газовые скважины, артезианские колодцы и т.д.), гидроударов, возникающих при закрытии обратных клапанов, падения столба нефти в сторону насоса при попадании обильного количества газа в насосно-компрессорную трубу.

Известен гаситель пульсаций давления, включающий центральный перфорированный трубопровод, кожух, охватывающий его с образованием расширительной полости, и равномерно установленные вокруг центрального трубопровода демпфирующие элементы в виде упругих труб (СССР N 1010392, F 16 L 55/02, 1983).

Недостатком такого устройства является большое гидравлическое сопротивление системы сообщения демпфирующих элементов с центральным трубопроводом при ограниченных размерах стабилизатора, а также ограниченный диапазон гасимых частот вследствие того, что длина демпфирующих элементов ограничена параметрами жесткости конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является стабилизатор давления, содержащий перфорированный центральный трубопровод с присоединительными патрубками, кожух, охватывающий центральный трубопровод с образованием расширительной полости, демпфирующие элементы в виде секционных упругих труб, размещенных в расширительной полости вокруг центрального трубопровода, секции которых заглушены с торцов, установлены последовательно вдоль центрального трубопровода и закреплены своими торцами на жестких кольцах, установленных на центральном трубопроводе (RU N 2083908, F 16 L 55/04, 1993).

Недостаток прототипа заключается в том, что жесткое крепление упругих труб на жестких кольцах исключает осевую деформацию упругих труб, и при колебаниях давления и сжатии упругих труб в последних возникают напряжения, ухудшающие их демпфирующие свойства. Кроме того, при изменениях температуры рабочей среды и возникновении температурных деформаций центрального трубопровода в упругих трубах также возникают напряжения, ухудшающие их демпфирующие свойства.

Техническим результатом предложенного устройства является улучшение демпфирующих свойств упругих труб вследствие обеспечения возможности осевых деформаций упругих труб при колебаниях давления и возможных температурных деформациях.

Технический результат достигается тем, что в стабилизаторе давления, содержащем перфорированный центральный трубопровод с присоединительными патрубками, кожух, охватывающий центральный трубопровод с образованием расширительной полости, демпфирующие элементы в виде секционных упругих труб, размещенных в расширительной полости вокруг центрального трубопровода, секции которых заглушены с торцов и установлены последовательно вдоль центрального трубопровода, секции труб установлены с зазорами между заглушенными торцами соседних секций.

Кроме того, стабилизатор давления может быть снабжен жесткими кольцами, которые свободно установлены на центральном трубопроводе и на которых закреплены заглушенные торцы секций, и стяжками, жестко соединяющими друг с другом соседние жесткие кольца.

Кроме того, он может быть снабжен упругим элементом, размещенным в зазоре между заглушенными торцами секций.

Кроме того, упругие трубы могут иметь овальное сечение, а торцевые участки секций упругих труб могут иметь сечение в виде круга.

Кроме того, полости упругих труб могут быть заполнены упругодемпфирующим материалом.

Кроме того, упругие трубы могут быть ориентированы малой полуосью по радиусам, соединяющим продольную ось центрального трубопровода с продольными осями упругих труб.

На фиг. 1 изображен стабилизатор давления, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 в увеличенном масштабе.

Стабилизатор давления содержит перфорированный центральный трубопровод 1 с присоединительными патрубками 2. Кожух 3 охватывает центральный трубопровод 1 с образованием расширительной полости. На центральном трубопроводе 1 свободно установлены жесткие кольца 4, соединенные друг с другом стяжками 5. В кожухе 3 кольца 4 закреплены с помощью упоров 6 и упругих прокладок 7. Демпфирующие элементы выполнены в виде секционных упругих труб 8 овального сечения, размещенных в расширительной полости вокруг центрального трубопровода 1. Секции 9 упругих труб 8 заглушены с торцов, установлены последовательно вдоль центрального трубопровода 1 и закреплены своими торцами на жестких кольцах 4 с зазорами между заглушенными торцами соседних секций 9. В этих зазорах размещены упругие элементы 10. Стяжки 5 выполнены с упорами, обеспечивающими заданное расстояние между жесткими кольцами 4, и, соответственно, зазора между торцами секций 9 упругих труб. Торцевые участки секций 9 имеют сечение в виде круга. Полости упругих труб 8 могут быть заполнены упругодемпфирующим материалом в виде металлической стружки, резины и т.д.

Упругие трубы 8 ориентированы малой полуосью по радиусам, соединяющим продольную ось центрального трубопровода 1 с продольными осями упругих труб 8.

Стабилизатор давления работает следующим образом.

В исходном состоянии при поступлении рабочей среды из трубопроводной системы через присоединительный патрубок 2 она проходит по центральному трубопроводу 1 и поступает через перфорационные отверстия в расширительную полость. При возникновении пульсации давления происходит дополнительное перетекание рабочей среды через отверстия в расширительную полость, при этом происходит диссипация энергии колебаний на перфорационных отверстиях. Поскольку давление в расширительной полости больше, чем в полостях упругих труб 8, происходит упругое перемещение их стенок с поджатием поперечного сечения по малой оси овала, за счет чего обеспечивается увеличение объема пространства расширительной полости между упругими трубами 8, то есть необходимая степень податливости.

При поджатии стенок секций 9 упругих труб 8 происходит их осевая деформация, что обеспечивается наличием зазоров между заглушенными торцами соседних секций 9. Упругие элементы 10 не препятствует осевому перемещению торцев секций 9 и предназначены для обеспечения устойчивости конструкции. Свободная осевая деформация секций 9 исключает появление напряжений в их стенках и улучшает демпфирующие свойства упругих труб 8.

При повышении температуры рабочей среды центральный трубопровод 1 нагревается быстрее и испытывает температурные деформации, которые не передаются на упругие трубы 8 вследствие свободной посадки жестких колец 4 на центральном трубопроводе 1 и не создают дополнительных напряжений в упругих трубах 8, что также способствует улучшению демпфирующих свойств упругих труб 8.

Формула изобретения

1. Стабилизатор давления, содержащий перфорированный центральный трубопровод с присоединительными патрубками, кожух, охватывающий центральный трубопровод с образованием расширительной полости, демпфирующие элементы в виде секционных упругих труб, размещенных в расширительной полости вокруг центрального трубопровода, секции которых заглушены с торцов и установлены последовательно вдоль центрального трубопровода, отличающийся тем, что секции труб установлены с зазорами между заглушенными торцами соседних секций.

2. Стабилизатор давления по п.1, отличающийся тем, что он снабжен жесткими кольцами, которые свободно установлены на центральном трубопроводе и на которых закреплены заглушенные торцы секций, и стяжками, жестко соединяющими друг с другом соседние жесткие кольца.

3. Стабилизатор давления по п.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен упругим элементом, размещенным в зазоре между заглушенными торцами секций.

4. Стабилизатор давления по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что упругие трубы имеют овальное сечение.

5. Стабилизатор давления по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что торцевые участки секций упругих труб имеют сечение в виде круга.

6. Стабилизатор давления по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что полости упругих труб заполнены упругодемпфирующим материалом.

7. Стабилизатор давления по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что упругие трубы ориентированы малой полуосью по радиусам, соединяющим продольную ось центрального трубопровода с продольными осями упругих труб.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2