ДРОССЕЛЬ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ МНОГОПРОХОДНЫЙ
ADJUSTABLE STRAIGHT-FLOW MULTI-PASS THROTTLE

Изобретение относится к трубопроводной запорно-регулирующей арматуре высокого давления и предназначено для перекрытия и регулирования расхода или давления потоков загрязненных, в том числе абразивосодержащих, жидких и газообразных рабочих сред.
Известен кран прямоточный дисковый многопроходный с механизмом поворота в виде червячной передачи с гидравлическим или пневматическим приводом, содержащий входную и выходную торцовые крышки, соответственно соединенные с напорной и выходной магистралями, корпус, внутри которого расположено поворотное колесо и два диска с отверстиями, выполненными в виде секторов, причем один диск неподвижно установлен относительно выходной торцовой крышки и корпуса, другой диск соединен с поворотным колесом, а напорная и выходная магистрали через устройства управления соединены с поршневым цилиндром привода. Выполнение проходных отверстий в дисках в виде секторов позволяет обеспечить расчетные проходные характеристики дросселя при минимальном диаметре дисков. [Патент RU 2007652 C1, (51)5 F16K 31/54, 1994 г.]
Кран предназначен для работы в режиме «Открыто»-«Закрыто» и, в широком понимании, не является регулирующим устройством.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является дроссель регулируемый прямоточный многопроходный с механизмом поворота в виде червячной передачи с ручным, гидравлическим или пневматическим электроприводом, содержащий входную и выходную торцовые крышки, соответственно соединенные с напорной и выходной магистралями, корпус, внутри которого расположено поворотное колесо, и два диска с отверстиями, разделенные перемычками в положении «Закрыто», обеспечивающими задаваемую величину условного прохода, причем один диск неподвижно установлен относительно выходной торцовой крышки и корпуса, а другой диск соединен с поворотным колесом, принятый за прототип. [Патент RU 2320911 C2, F16K 3/08, F16K 39/04, 2006 г.]
Недостатком конструкции является то, что в режиме минимальных расходных характеристик, в положении близком к закрытию, проходные сечения отверстий дисков имеют форму узкой щели, чувствительной к наличию в загрязненной рабочей среде относительно больших частиц, что может привести к изменению выходного параметра регулирующего устройства по расходу или давлению. Этот недостаток легко устраним при работе дросселя, например, с электроприводом, в режиме автоматического регулирования, так как при изменении выходного параметра, превышающего заданную величину уставки, поступает команда на увеличение проходного сечения дисков дросселя, что обеспечивает «промывку» скопившихся частиц, с последующим возвратом его в заданное уставкой положение. Сложность возникает при работе дросселя с ручным приводом, так как для устранения возникшего изменения выходного параметра требуется вмешательство оператора.
Целью изобретения является повышение стабильности поддержания выходного параметра в условиях загрязненной рабочей среды за счет оптимизации формы проходного сечения отверстий в дисках, при работе дросселя, преимущественно с ручным приводом, в режиме минимальных расходных характеристик, при одновременном сохранении герметичности рабочего стыка дисков в положении «Закрыто».
Поставленная цель достигается тем, что в дросселе регулируемом прямоточном многопроходном, содержащем корпус, входную и выходную торцовые крышки, соответственно соединенные с напорной и выходной магистралями, поворотное колесо с приводом, запорно-регулирующие диски с взаимопритертыми торцами и проходными отверстиями, выполненными, например, в виде секторов, разделенных перемычками в положении «Закрыто», при этом один из дисков неподвижно установлен относительно выходной торцовой крышки и корпуса, а другой - подвижно с возможностью поворота вместе с поворотным колесом, а сами диски прижаты друг к другу подпружиненным прижимным кольцом, рабочие кромки отверстий, по крайней мере одного из дисков, снабжены выборками, выполняющими функцию проходного сечения дисков при минимальных расходных характеристиках, при этом глубина выборки выполнена равной (0,2-0,5)b, где b - ширина перемычки между отверстиями дисков в положении «Закрыто».
Предлагаемое техническое решение оптимизирует форму проходного сечения отверстий в дисках, при работе в режиме минимальных расходных характеристик, так как сечение отверстия с выборкой, например, радиусной, равной по площади сечению узкой щели, позволяет значительно улучшить «промывочную» способность минимального проходного сечения отверстий дисков в условиях загрязненной рабочей среды. Выполнение глубины выборки равной (0,2-0,5)b, где b - ширина перемычки между отверстиями в дисках в положении «Закрыто», позволяет одновременно обеспечить герметичность стыка рабочих поверхностей дисков при максимальном перекрытии отверстий дисков дросселя в положении «Закрыто». Данное решение является эффективным и для дросселей с электроприводом, так как сокращается число срабатываний электропривода для поддержания минимального выходного параметра.
На фиг.1 изображен дроссель регулируемый прямоточный многопроходный в осевом сечении; на фиг.2 изображен Вид А на фиг.1 в положении «Открыто» - площадь совмещенных проходных отверстий дисков затемнена; на фиг.3 изображен Вид А на фиг.1 в положении минимального проходного сечения - площадь проходных отверстий выборок затемнена; на фиг.4 - Вид А на фиг.1 в положении «Закрыто» - проходные отверстия дисков максимально перекрыты.
Дроссель регулируемый прямоточный многопроходный состоит из корпуса 1, входной и выходной торцовых крышек 2 и 3, соответственно соединенных с напорной и выходной магистралями, червяка 4, поворотного червячного колеса 5, жестко соединенного с подвижным диском 6, диска 7, неподвижно установленного относительно выходной торцовой крышки 3 и корпуса 1, подпружиненного прижимного кольца 8. Подвижный диск 6 выполнен с проходными отверстиями 9, рабочая кромка 10 которых снабжена радиусной выборкой 11. Диск 7 выполнен с проходными отверстиями 12, рабочая кромка которых выполнена без выборки.
Дроссель работает следующим образом.
Исходное положение: дроссель открыт - отверстия в дисках 6 и 7 совмещены и поджаты друг к другу подпружиненным прижимным кольцом 8 и давлением рабочей среды в напорной магистрали. Подпружиненное прижимное кольцо 8 обеспечивает сжатие рабочего стыка дисков 6 и 7, что исключает возможность раскрытия стыка рабочих поверхностей дисков 6 и 7 при любом давлении рабочей среды в напорной магистрали и любом пространственном положении дросселя.
При регулировании или закрытии дросселя прямоточного многопроходного подвижный диск 6 с помощью поворотного червячного колеса 5 поворачивается относительно неподвижно стоящего диска 7, при этом отверстия 9 и 12 в дисках 6 и 7 взаимно перекрываются. По мере увеличения угла поворота подвижного диска 6 происходит уменьшение проходного сечения дисков 6 и 7 дросселя. В результате снижается расход рабочей среды, проходящей через дроссель, и снижается давление в выходной магистрали. При достижении минимальной заданной расходной характеристики функцию узкой щели проходных отверстий дисков принимает на себя проходное сечение радиусной выборки 11. Это позволяет улучшить «промывочную» способность минимального проходного сечения отверстий дисков дросселя, повысить стабильность поддержания выходного параметра в условиях загрязненной рабочей среды. В положении «Закрыто» происходит полное перекрытие потока рабочей среды. Выполнение глубины выборки в диапазоне (0,2-0,5) от ширины перемычки позволяет сохранить герметичность рабочего стыка дисков в положении «Закрыто».