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 жидких и газообразных, в том числе абразивосодержащих, агрессивных и взрывоопасных сред.
Известен кран прямоточный дисковый многопроходный с механизмом поворота в виде червячной передачи с гидравлическим, пневматическим или ручным 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, обеспечивающими заданную величину условного прохода, причем один диск неподвижно установлен относительно корпуса, а другой соединен с поворотным колесом, а напорная и выходная магистрали через переключающие органы соединены с поршневым цилиндром управления (Патент RU №2007652 C1, F16K 31/54, 1994 г.).
Недостатком такой конструкций является то, что поворотное колесо фактически представляет собой кольцевой поршень, создающий под воздействием давления среды в напорной магистрали значительную осевую нагрузку и, как следствие, значительный торцевой момент трения при повороте колеса. Кроме того, притертые поверхности дисков сжимаются усилием, зависящим от геометрии дисков и перепада давления на дисковом затворе. При высоких давлениях усилие сжатия дисков становится настолько большим, что приводит к повышенному износу дисков и увеличению крутящего момента на приводе.
Известен дроссель регулируемый прямоточный многопроходный, содержащий корпус, входную и выходную торцовые крышки, соответственно соединенные с напорной и выходной магистралями, поворотное колесо с приводом, запорно-регулирующие диски с взаимно притертыми торцами и проходными отверстиями, один из которых неподвижно установлен относительно выходной крышки и корпуса, а другой - подвижно с возможностью поворота вместе с поворотным колесом, напорная магистраль соединена с разгрузочной полостью, выполненной между торцом выходной крышки и торцом поворотного колеса, выходная магистраль соединена с полостью, выполненной между внутренним торцом поворотного колеса и торцом неподвижного диска, внутренняя расточка поворотного колеса, в которой расположены диски, со стороны напорной магистрали выполнена с кольцевым уступом, который взаимодействует с упорным фланцем поворотного диска, а между торцом входной крышки и торцом подвижного диска установлен нажимной элемент в виде подпружиненного прижимного кольца [Патент RU №2280800 C1, F16K 3/08, F16K 39/04, 2006 г.].
Недостатком такой конструкций является то, что напорная магистраль соединена с разгрузочной полостью обводным трубопроводом, который подвержен опасности механического повреждения при транспортировке, монтаже и эксплуатации дросселя. При увеличении перепада давления в напорной и выходной магистралях возможно раскрытие взаимно притертых дисков.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является дроссель регулируемый прямоточный многопроходный, содержащий корпус, входную и выходную торцевые крышки, соответственно соединенные с напорной и выходной магистралями, поворотное колесо с приводом, запорно-регулирующие диски с взаимно притертыми торцами и проходными отверстиями, один из которых неподвижно установлен относительно входной крышки и корпуса, а другой - подвижно с возможностью поворота вместе с поворотным колесом, напорная магистраль соединена каналом, выполненным внутри корпуса дросселя с разгрузочной полостью, выполненной между торцом выходной крышки и торцом поворотного колеса, выходная магистраль соединена каналом с полостью, выполненной между торцом неподвижного диска и внутренним торцом поворотного колеса, внутренняя расточка поворотного колеса, в которой расположены диски, со стороны напорной магистрали выполнена с кольцевым уступом, который взаимодействует с фланцем поворотного диска, а между торцом входной крышки и торцом подвижного диска установлен нажимной элемент в виде подпружиненного кольца [Патент RU №2320911 С2, F16K 3/08, F16K 39/04, 2008 г.], принятый за прототип.
Недостатком такой конструкции является то, что по мере перекрытия проходного сечения притертых дисков увеличивается перепад давления между напорной и выходной магистралями и, как следствие, резко возрастает перепад давления в разгрузочной полости и полости со стороны выходной магистрали. Баланс давлений на поджатие и разжатие дисков нарушается, при этом усилие воздействия на раскрытие дисков резко возрастает и приводит к возможности их раскрытия.
Задача изобретения - повышение эксплуатационной надежности при упрощении конструкции дросселя.
Поставленная задача достигается тем, что в дросселе регулируемом прямоточном многопроходном, содержащем корпус, входную и выходную торцевые крышки, соответственно соединенные с напорной и выходной магистралями, поворотное колесо с приводом, запорно-регулирующие диски с взаимно притертыми торцами и проходными отверстиями, один из которых неподвижно установлен относительно выходной крышки и корпуса, а другой - подвижно с возможностью поворота вместе с поворотным колесом, напорная магистраль соединена каналом с разгрузочной полостью, внутренняя расточка поворотного колеса, в которой расположены диски, со стороны напорной магистрали выполнена с кольцевым уступом, который взаимодействует с фланцем поворотного диска, а между торцом входной крышки и торцом подвижного диска установлен нажимной элемент в виде подпружиненного кольца, согласно изобретению разгрузочная полость, выполненная между внутренним торцом выходной крышки и наружным торцом поворотного колеса, соединена каналом с компенсационной полостью, выполненной между внутренним торцом поворотного колеса и торцом неподвижного диска, причем канал выполнен в виде отверстий в поворотном колесе со стороны выходной крышки. Поворотное колесо со стороны выходной крышки выполнено с кольцевым уступом.
Достигаемым техническим результатом является возможность балансировки усилия разгрузки на поворотный диск во время всего процесса работы дросселя и тем самым исключения возможности раскрытия дисков в момент их полного перекрытия, когда давление в выходной магистрали резко падает.
На чертеже изображен дроссель регулируемый прямоточный многопроходный в осевом сечении с отверстиями, выполненными в поворотном колесе со стороны выходной крышки.
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 колеса 5, жестко соединенного с поворотным диском 6, диска 7, неподвижно установленного относительно выходной торцовой крышки 3 и корпуса 1, подпружиненного прижимного кольца 8. Канал 9 соединяет напорную магистраль с разгрузочной полостью 10, а канал 11 с компенсационной полостью 12. Разгрузочная полость 10 образована наружным торцом 13 поворотного колеса 5 и внутренним торцом 14 выходной крышки 3, а компенсационная полость 12 образована внутренним торцом 15 поворотного колеса 5 и торцом 16 неподвижного диска 7. Поворотное колесо 5 выполнено с кольцевым уступом 17, который взаимодействует с фланцем 18 поворотного диска 6. Канал 9 образован отверстием 19, выполненным в корпусе 1 и герметично соединенным с помощью торцовых уплотнений 20 с отверстиями 21 и 22, выполненными во входной и выходной крышках 2 и 3. В поворотном колесе 5 со стороны выходной крышки 3 выполнен кольцевой уступ 23.
Дроссель работает следующим образом. Исходное положение: на чертеже дроссель открыт - отверстия в дисках 6 и 7 совмещены, а диски поджаты друг к другу подпружиненным прижимным кольцом 8 и потоком проходящей через дроссель рабочей среды. По каналу 9, образованному из последовательно соединенных отверстий 19, 21 и 22, герметичность которого обеспечивается с помощью торцовых уплотнений 20, давление в напорной магистрали передается в разгрузочную полость 10 и по каналу 11 в компенсационную полость 12. При этом усилие, воздействующее на поворотное колесо со стороны разгрузочной полости 10, уравновешивается усилием, воздействующим на поворотное колесо со стороны компенсационной полости 12, и усилием, воздействующим на торец поворотного колеса со стороны напорной магистрали. Подпружиненное прижимное кольцо 8 обеспечивает сжатие рабочего стыка дисков 6 и 7 при любом давлении в напорной магистрали как при минимальном, так и при максимальном расходе среды через дроссель. Таким образом, исключается возможность раскрытия дисков 6 и 7 и смещения поворотного колеса от воздействия давления рабочей среды относительно его статического положения, независимо от величины этого давления. К тому же кольцевой уступ 23, выполненный в поворотном колесе со стороны выходной крышки, позволяет установить оптимальное усилие воздействия на торец поворотного колеса, чтобы не допустить раскрытия дисков в период всего цикла работы дросселя.