СВЕРХЗВУКОВОЙ РЕДУЦИРУЮЩИЙ ДРОССЕЛЬ

Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим постоянный расход среды через свое поперечное сечение в определенном диапазоне формируемого на устройстве перепада давления. Область применения устройства является сфера добычи, транспорта и переработки газа и нефти, а также другие сферы промышленного применения в которых требуется обеспечить постоянный расход газообразной или жидкой среды при перепаде давления в диапазоне от 4,5 до 15 МПа.
Предлагаемая полезная модель представляет собой устройство, предназначенное для редуцирования газа или жидкости и предназначенное для монтажа во внутреннюю резьбу штуцера или стенки приборов, измерительные камеры, устройства редуцирования, устройства отбора пробы и другое технологическое оборудование.
На сегодняшний день науке известны следующие технические решения, сводная информация о которых приведена ниже:
1. Известно сверхзвуковое сопло Шестеренко [1]. Сопло предназначено для разгона газодинамического (сжимаемого) потока до сверхзвуковых скоростей в различных отраслях техники (для пескоструек, пылесосов, уловителей частиц аэрозоля, фазовых разделителе и пр. бытовой техники).
Недостаток известного решения заключается в невозможности редуцирования газа с его помощью и обеспечения постоянного расхода через сопло поскольку, главным образом, предназначено для обеспечения сверхвысоких скоростей потока сжимаемой среды через сопло.
2. Известно сопло жидкостно-газового эжектора [2]. Настоящее изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к жидкостно-газовым эжекторам, используемым для создания вакуума в различных технологических процессах. Так же устройство предназначено доя применения в жидкостно-газовых эжекторах, используемых для откачки и сжатия газообразных, парообразных и парогазовых сред.
Недостаток известного решения заключается в невозможности редуцирования и обеспечения постоянного расхода газа через сопло.
Технической задачей и положительным результатом заявляемого изобретения является разработка сверхзвукового сопла, обеспечивающего редуцирование газа и обеспечение постоянного расхода газовой среды через свое поперечное сечение в диапазоне перепада давления между входом и выходом от 4,5 МПа до 15 МПа.
Технический результат достигается за счет того, что сверхзвуковой редуцирующий дроссель (фиг. 1) выполнен из металлического цилиндра с внутренней ступенчатой проточкой, образующей впускную камеру (фиг. 1, сн. 1), непосредственно редуцирующее сопло (фиг. 1, сн. 2), канал нормализации потока (фиг. 1, сн. 3), выпускную камеру (фиг. 1, сн. 4). Снаружи дроссель имеет резьбу (фиг. 1, сн. 5), предназначенную для монтажа редуцирующего дросселя в штуцер, корпус прибора или стенку оборудования (устройства отбора пробы).
В качестве металла для изготовления редуцирующего дросселя применяется нержавеющая сталь или латунь. Ступенчатая проточка выполняется путем сверления сверлами различного калибра. Проточка редуцирующего сопла, в зависимости от требуемого расхода через поперечное сечение, выполняется от 0,1 мм до 0,5 мм с шагом 0,1 мм.
Принцип работы сверхзвукового редуцирующего дросселя следующий:
- на входную камеру дросселя подается газовая среда под давлением от 4,5 до 15 МПа, выпускная камера соединяется с атмосферой через импульсную трубку, измерительную камеру или другое оборудование, в которое требуется подать газ пониженного давления (редуцированный газ);
- при формировании перепада давления в диапазоне близком к указанному, поток газа, проходящий через редуцирующее сопло, приобретает постоянный расход за счет сверхзвукового истечения;
- газ с постоянным расходом (в зависимости от размера проточки редуцирующего сопла это 1 л/мин до 40 л/мин для 0,1 мм и 0,5 мм соответственно) поступает из редуцирующего сопла в нормализующий канал, где поток частично восстанавливает свою температуру до исходной путем теплообмена со стенками канала, и далее попадает в выходную камеру, которая сообщается с импульсной трубкой или непосредственно измерительной камерой.
Монтаж редуцирующего дросселя выполняется резьбовым соединением, которое при посадке на место, смазывается термопастой.
Основными отличительными признаками заявляемого изобретения являются:
- использование в качестве основного материала нержавеющей стали, позволяющей применять редуцирующий дроссель в агрессивных сероводородсодержащих средах, слабых кислых и щелочных средах;
- компактное исполнение редуцирующего дросселя, позволяющего проводить его монтаж в ограниченные по габаритным размерам приборы и узлы технологического оборудования;
- высокая надежность дросселя, обеспечиваемая за счет минимизации элементов количества элементов, которые могут прийти в неисправное состояние;
- простая технологию изготовления дросселя, не предусматривающая формирование сложных изогнутых поверхностей в своей конструкции, применение сварки, каскадных конструкций сопла.
Описанное изобретение применимо при измерении параметров газовой среды, когда требуется произвести редуцирование газа в измерительную камеру или другое оборудование, с которого обеспечены откачка или сброс среды в атмосферу.
Список источников:
1. Сверхзвуковое сопло Шестеренко патент RU 2574788 С2.
2. Сопло жидкостно-газового эжектора патент RU 2142073 С1.