一种可快速切换外插管式容管容型脉动衰减器的制作方法

本发明涉及压缩机及管路系统气流脉动衰减技术领域，具体是一种可快速切换外插管式容管容型脉动衰减器。

背景技术：

压缩机周期性吸、排气会引起管道内的气流脉动，气流脉动是引起管道振动及管道应力破坏的主要原因之一，因此对气流脉动的研究和控制是提高压缩机安全性和可靠性的重要环节。常用的对气流脉动控制的装置包括缓冲罐，缓冲罐是目前常用的气流脉动控制装置，它相当于一个气体弹簧，能够降低缓冲罐之后的压力脉动。缓冲罐虽然可以有效衰减下游管路的气流脉动，但它存在若干通过频率，在通过频率处的脉动衰减量为零，即气流脉动在这些频率下的分量能够没有任何衰减的完全通过并向下游管路传播。

在工程应用中，为了进一步提高缓冲罐的衰减效果，常采用脉动衰减器，其中，以多个扩张串联为主要特征的容管容型脉动衰减器最为典型。但现有的内插管型脉动衰减器加工安装不方便，使用中难于调整，内部件与罐体需要通过焊接件连接，内部件振动会产生附加应力带动罐体振动，对罐体强度不利，而且易发生脉动耦合影响衰减效果，且因内插管管长受限于缓冲罐体积，故造成现场应用时缓冲罐体积过大或脉动衰减效果不佳。

技术实现要素：

本发明针对现有内插管型脉动衰减器的结构缺陷，提供了一种可快速切换两用、结构紧凑、安装灵活、插管尺寸不受缓冲罐体积限制并且气流脉动衰减性能优良的外插管式容管容型脉动衰减器，这种脉动衰减器能够广泛用于压缩机及管路系统中的，使管道中气流脉动得到充分的降低，保证压缩机系统的安全、稳定运行,增加经济效益。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：一种可快速切换外插管式容管容型脉动衰减器，其包括缓冲罐和外插管，其中，在缓冲罐中间部设有切换阀，切换阀将缓冲罐内部分为两个腔室，外插管的两端分别与两个腔室连通，其中，在一侧的腔室底部设有进气口，在另一侧的腔室底部设有排气口，外插管通过外插管支撑部件固定在缓冲罐的外侧。外插管通过外插管支撑部件固定在缓冲罐的外侧。

所述切换阀采用对夹式蝶阀设计，蝶阀的蝶板安装于管道的直径方向，通过双头螺栓将阀门连接在储气罐两腔室的法兰之间。切换阀具有快速切换功能，切换阀的开启和关闭状态对应脉动衰减器的储气罐模式和容管容模式。储气罐模式时，切换阀开启，作为普通的储气罐对气流脉动进行控制；容管容模式时，切换阀关闭，构成外插管式容管容型脉动衰减器，气体流经一侧腔室、外插管、另一侧腔室，提高衰减器对气流脉动的衰减效果。

所述衰减器采用外插管形式连接在储气罐外部，相比于传统的内插式容管容脉动衰减器，外插管长度不受缓冲罐容积的限制，保证脉动衰减效果所需要的足够长度。并且外插管布置成s型，结构紧凑。

所述外插管通过外插管支撑部件连接到缓冲罐上，降低外插管振动，提高外插管的使用寿命。支撑部件包括支撑平台和缓冲罐卡箍，其中，外插管通过外插管卡箍安装在支撑平台上。缓冲罐卡箍把缓冲罐抱住，支撑平台通过卡箍凸台与缓冲罐卡箍焊接在一起。并且支撑平台和缓冲罐卡箍之间还设有加强筋。

作为优选，切换阀所用蝶阀初始时阀门则呈全开状态，蝶阀采用弹性密封，密封圈镶嵌在阀体上。

作为优选，外插管支撑部件沿缓冲罐长度方向设置并且相对于切换阀对称布置。

作为优选，缓冲罐卡箍通过螺栓与缓冲罐相连接，在螺栓处设有肋板。

作为优选，外插管卡箍的两个接头之间设置有垫片。

本发明针对现有脉动衰减器技术加工安装实施困难，使用中难于调整和衰减效果不理想的问题进行了改进，设计出一种性能优良且安装方便的可快速切换外插管式容管容型脉动衰减器，本发明还有如下优点：具有可快速切换的储气罐模式和容管容模式，工程应用灵活；与现有内插型脉动衰减器相比，要达到同等脉动衰减效果，可快速切换外插管式容管容型脉动衰减器的缓冲罐体积更小，结构紧凑；外插管式管路设计有利于改造优化已有的缓冲罐，且可通过对容管容型脉动衰减器外接管路进行加长，进一步提高衰减器对气流脉动的衰减效果；采用外插管支撑方式对外插管进行固定，使外插管路与缓冲罐成为一个整体，从而降低外插管振动，提高外插管的使用寿命，其中通过加强筋加强卡箍与支撑平台的连接强度，使得支撑平台负荷分布更均匀、更稳定。

附图说明

图1是本发明涉及的脉动衰减器的结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图2的b-b剖面图。

图4是储气罐模式和容管容模式下衰减效果随脉动频率变化曲线。

图5是缓冲罐与容管容模式衰减效果模拟结果对比图。

图6是容管容模式下结构参数对脉动衰减效果的影响效果图。

附图中标号表示如下：1.缓冲罐；2.外插管；3.切换阀；4,5.缓冲罐卡箍；6,7.卡箍凸台；8,9.支撑平台；10.外插管卡箍；11.左腔室；12.右腔室；13.进气口；14.排气口；15.加强筋；16.肋板；17.碟版。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图1和2所示，本实施例涉及一种脉动衰减器，其包括缓冲罐1和外插管2，其中，在缓冲罐1中间部设有切换阀3，该切换阀3将缓冲罐1内部分为左右两个腔室11,12，外插管2的两端分别与两个腔室11,12连通，其中，在一侧的腔室11底部设有进气口13，在另一侧的腔室12底部设有排气口14。所述切换阀3采用结构简单、体积小、重量轻的对夹式蝶阀设计，蝶阀的蝶板17安装于管道的直径方向，通过双头螺栓将阀门连接在储气罐两腔室11,12的法兰之间。蝶阀采用弹性密封，密封圈镶嵌在阀体上。所述切换阀3具有快速切换功能，切换阀的开启和关闭状态对应脉动衰减器的储气罐模式和容管容模式，两种模式可实现快速切换，工程应用灵活。储气罐模式时，切换阀开启，作为普通的储气罐对气流脉动进行控制；容管容模式时，切换阀关闭，气体流经一侧腔室、外插管、另一侧腔室，构成外插管式容管容型脉动衰减器。

外插管2通过外插管支撑部件固定在缓冲罐1的外侧，作为优选，本实施方式中采用两组外插管支撑部件，外插管支撑部件沿缓冲罐1长度方向设置在缓冲罐1的不同位置处并且相对于切换阀3对称布置。其中，外插管2布置成s型，主要考虑到外插管的长度是影响脉动衰减效果的重要因素之一，外插管2的长度越长，可衰减的脉动频率越低，气流脉动衰减效果越好，因此，为了达到所需的脉动衰减效果，在本实施方式中紧凑布置s型外插管2以使得外插管2的长度足够长。

如图3所示，外插管支撑部件包括支撑平台8,9和缓冲罐卡箍4,5，其中，外插管2通过外插管卡箍10安装在支撑平台8,9上，并且每个外插管卡箍10的两个接头之间有垫片，这样使得外插管2与缓冲罐4成为一个整体，从而降低外插管2的振动，提高外插管2的使用寿命。

缓冲罐卡箍4,5通过螺栓等部件与缓冲罐1相连接，在螺栓处设有肋板16，以防止螺栓处应力不均所造成的卡箍歪扭变形，支撑平台8,9通过卡箍凸台6,7与缓冲罐卡箍4,5紧密连接。具体地，卡箍凸台6,7的一端与缓冲罐卡箍4,5通过焊接连接，卡箍凸台6,7另一端与支撑平台8,9通过焊接连接，这样通过卡箍凸台6,7的高度来保证支撑平台8,9的高度，从而方便把外插管2连接到支撑平台8,9上。

此外，支撑平台8,9和缓冲罐卡箍4,5之间还设有加强筋15，具体地，加强筋15的一端与缓冲罐卡箍4,5之间通过焊接连接，加强筋15的另一端与支撑平台8,9通过焊接连接，加强筋15对于卡箍凸台6,7对称布置，从而进一步加固缓冲罐卡箍4,5与支撑平台8,9的连接，使得支撑平台8,9负荷分布更均匀，更稳定。

本发明的工作过程如下：

在使用本发明涉及脉动衰减器时，将脉动衰减器接入到压缩机管路系统当中，可以使得管路系统中气体的脉动得到充分的降低，保证了管路系统和设备安全、稳定的运行。

图4为储气罐模式和容管容模式下衰减效果随脉动频率变化曲线，透射系数表示透射波的振幅或强度,相对于入射波的振幅或强度，透射系数越小，脉动衰减效果越好。容管容模式主要应用在脉动频率高于容管容脉动衰减器特征频率情况下，当脉动频率大于容管容模式脉动衰减器特征频率时，透射系数会急剧下降为0，从而达到衰减气流脉动的效果，即容管容脉动衰减器具有“低频通过”的特性，能够有效衰减高于特征频率之上的各倍频的脉动分量。储气罐模式应用在脉动频率小于容管容脉动衰减器特征频率时，此时储气罐模式的透射频率低于同等容积的脉动衰减器的透射频率，此时应用储气罐模式可以获得较好的脉动衰减效果。

具体地，当应用容管容模式时，切换阀关闭，气体从缓冲罐1的进气口13进入一侧腔室，流经外插管2进入另一侧腔室，最后从排气口14排出，这两个腔室和外插管2形成的一个容管容型脉动衰减器，流经外插管2的气体在外插管内部发生气体共振从而达到衰减气流脉动的效果，这种脉动衰减器本身具有一个特征频率，能够衰减特征频率以上的流经气体所有倍频的脉动分量，相比同容积缓冲罐，衰减率均增加了至少65％以上，进一步提高了缓冲罐的脉动衰减效果。当应用缓冲罐模式时，切换阀打开，气体从缓冲罐1的进气口13进入一侧腔室，然后通过切换阀进入另一侧腔室，最后从排气口14排出，切换阀打开，两个腔室相当于一个普通的缓冲罐气流脉动控制装置。

应用效果实验：

(1)利用基于平面波动理论及转移矩阵法的puls软件对本发明所述可快速切换外插管式容管容型脉动衰减器进行了数值模拟计算。

图5为缓冲罐与容管容模式衰减效果模拟结果对比图，压力不均匀度反映了脉动衰减效果，压力不均匀度越小，脉动衰减效果越好，压缩机在转速750r·min-1运行，模型7个节点中1-4节点选在进气口到容管容脉动衰减器(缓冲罐)管路段，即容管容脉动衰减器(缓冲罐)下游管路；5-7节点选在容管容型脉动衰减器(缓冲罐)到气缸管路段，即容管容脉动衰减器(缓冲罐)上游管路。从图中可以看出，缓冲罐模式对上游管路5-7节点脉动衰减效果优于容管容模式；容管容模式对下游管路1-4节点脉动衰减效果明显优于缓冲罐模式，脉动衰减效果分别提高了90.03％、91.67％、84.98％、84.98％。所以，由于现场应用的复杂性和对不同脉动衰减效果的需求，缓冲罐和容管容脉动衰减器这两种模式之间的快速切换功能是非常有必要的。特别地，在应用容管容模式时，对下游管路脉动的衰减效果最大提高了91.67％。

(2)容管容模式衰减效果实验。

实验用压缩机排气量为12m³·min^-1，额定转速750r·min^-1，激发频率为12.5hz及其所有倍频，通过控制容器容积、外插管长度和外插管内径，以同等容积的缓冲罐为基准进行对比，可得到容管容模式脉动衰减器结构参数对脉动衰减的影响效果，如图6所示，对四种方案进行了效果实验，v表示容器容积/m³，l表示外插管长度/m，d表示外插管内径/m。方案一：v＝0.03，l＝3.0，d＝0.035；方案二：v＝0.06，l＝3.0，d＝0.035；方案三：v＝0.06，l＝1.9，d＝0.035；方案四：v＝0.06，l＝3.0，d＝0.05。

图6是容管容模式下结构参数对脉动衰减效果的影响效果图，在容管容模式下，增大容积、增大外插管长度，可以增强衰减效果。因为增大容积、增大外插管长度都可以使特征频率变小，衰减频域变大。增大外插管内径，也可以增强了衰减器的衰减效果，虽然理论上增大外插管内径增大了特征频率，但管道阻力损失减小，共振能量增大，实际增强了衰减器的衰减效果。实际应用容管容模式时，在保持特征频率不变或降低的情况下，可以通过增大容积、外插管长度以及外插管内径三种方法，使衰减器的衰减效果变好。同时，实验结果表明容管容模式脉动衰减幅度比同容积缓冲罐均提高了至少65％以上。

本发明所述可快速切换外插管容管容型脉动衰减器主要安装在往复式压缩机组管路系统中，用于气流脉动控制。此外也可以对已有气流脉动控制装置缓冲罐进行改造，进一步提高缓冲罐的衰减效果，且外插管式的结构使得加工安装更灵活。

当然，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。