ДРОССЕЛЬ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЯМОПРОХОДНОЙ И ДРОССЕЛИРУЮЩИЙ УЗЕЛ
STRAIGHT PATTERN CONTROLLED THROTTLE AND THROTTLING UNIT

Изобретение относится к запорной арматуре, которая может использоваться для перекрытия или регулирования потока жидкости (воды, нефти, бензина и т.п.) в трубопроводах, в том числе в трубопроводах высокого давления (до 700 атмосфер).
Известен дроссель угловой ДРу1-26х21 (производства ООО «Завод нефтегазового оборудования «ТЕХНОВЕК», г.Воткинск), выбранный в качестве прототипа. Дроссель предназначен для плавного регулирования расхода за счет изменения площади расходного сечения управляющей иглой, образующей вместе с седлом дросселирующий узел. Его недостатком является низкая надежность, поскольку при дросселировании игла и ее седло подвержены износу по соприкасающимся поверхностям. Конструкция характеризуется низкой ремонтопригодностью.
Известен перепускной клапан (по патенту на полезную модель RU 65995, выбран в качестве прототипа дросселя регулируемого), содержащий корпус с осевым каналом, с соосными впускным и выпускными отверстиями, направляющую втулку. Во втулке размещено седло и подпружиненный запорный элемент, состоящий из шарового затвора и П-образного плунжера (выбраны в качестве прототипа дросселирующего узла). В стенке направляющей втулки выполнены радиальные каналы, которые открываются либо перекрываются плечиками плунжера при его движении. При работе с агрессивными и абразивными рабочими жидкостями происходит износ плечиков плунжера, которые выполняют функцию регулирования потока. Запорный элемент (шар) не участвует в регулировании потока, поэтому остается неподвижным в посадочном месте в плунжере и также подвержен повышенному износу по поверхности, контактирующей с седлом. Плунжер и его привод расположены в одном канале с рабочей жидкостью, поэтому возможны протечки в клапане при износе уплотнительных колец.
Технической задачей изобретения является повышение надежности и срока службы регулируемого дросселя и дроссельного узла.
Технический результат достигается в дросселирующем узле, включающем седло, втулку с дросселирующими отверстиями и с шаровым запорным элементом, выполненными с возможностью изменения суммарного проходного сечения дросселирующих отверстий при перемещении поршня, ограничивающего ход шарового запорного элемента вдоль втулки с перекрытием всех или части дросселирующих отверстий шаровым запорным элементом. Дросселирующие отверстия могут быть выполнены треугольными. Площадь проходного сечения седла больше, чем суммарная площадь проходного сечения дросселирующих отверстий. Здесь и далее, под «дросселирующими отверстиями» имеются в виду отверстия, выполняющие основную функцию описанного дросселя регулируемого прямопроходного - уменьшение объема протекающей в единицу времени жидкости, таким образом, достигается понижение давления жидкости на выходе из дросселя (дросселирование).
Технический результат достигается в дросселе регулируемом, состоящем из корпуса, в котором установлены проходной элемент, седло, втулка с дросселирующими отверстиями и с шаровым запорным элементом, выполненными с возможностью изменения суммарного проходного сечения дросселирующих отверстий при перемещении поршня, ограничивающего ход шарового запорного элемента вдоль втулки с перекрытием всех или части дросселирующих отверстий шаровым запорным элементом.
Проходной элемент снабжен гидравлическим приводом поршня. Корпус оснащен патрубком с плунжером, в проходном элементе установлен поршень, в патрубке и в проходном элементе выполнены сообщающиеся каналы. Седло и втулка с шаровым запорным элементом установлены между проходным элементом и диффузором с упорным корпусом, в седле выполнено посадочное место. Канал в проходном элементе соединен с манометром. Дросселирующие отверстия могут быть выполнены треугольными. Площадь проходного сечения седла больше, чем суммарная площадь проходного сечения дросселирующих отверстий. Дроссель регулируемый выполняется преимущественно прямопроходным (соосное расположение входного и выходного каналов, при котором, например, направление потоков жидкости на входе и на выходе из дросселя одинаково).
Изобретение поясняется рисунками:
фиг.1 - дроссель регулируемый, вид с торца;
фиг.2 - дроссель регулируемый, вид сбоку;
фиг.3-4 - схема работы дроссельного узла.
Дроссель регулируемый прямопроходной (далее - дроссель) состоит из корпуса 1 с цилиндрическим каналом 2, в котором установлены дросселирующий узел и проходной элемент 3 в котором выполнены продольные проходные отверстия или канавки (не показаны, по ним рабочая среда может проходить через открытый дроссель).
Проходной элемент 3 снабжен поршнем 10 с гидравлическим приводом. В корпусе 1 установлен патрубок 4 с вентилем 5, соединенным штоком 6 с плунжером 7. Плунжер 7 может передвигаться вдоль канала 8, выполненного в патрубке 4. В проходном элементе 3 выполнен канал 9, сообщающийся с каналом 8 в патрубке 4. Конец канала 9 сообщается с цилиндрической выточкой, в которой установлен поршень 10. В поршне 10 может устанавливаться сменный вкладыш с посадочным местом, соответствующим поверхности шарового запорного элемента 12 (шара 12). Таким образом, при заполнении каналов 8, 9 жидкостью, например маслом, реализуется гидравлический привод поршня 10.
Дросселирующий узел включает седло 13 и втулку 14 с дросселирующими отверстиями 15 и с шаровым запорным элементом 12, расположенным во втулке 14.
Дросселирующий узел выполнен с возможностью изменения суммарного проходного сечения дросселирующих отверстий 15 при перемещении поршня 10, ограничивающего ход шарового запорного элемента 12 вдоль втулки 14. Дросселирующие отверстия 15 выполнены таким образом, что площадь проходного сечения 18 седла 13 больше, чем суммарная площадь проходного сечения дросселирующих отверстий 15. Дросселирующие отверстия 15 могут иметь круглую или иную форму, обеспечивающую плавную регулировку потока при перекрытии дросселирующих отверстий 15 шаровым запорным элементом 12. Так, на фиг.3-4 показаны треугольные дросселирующие отверстия 15 с вершиной треугольника, обращенной к седлу 13 (к входному отверстию дросселя).
Кроме того, дросселирующие отверстия 15 могут быть выполнены таким образом, что площадь проходного сечения 18 седла 13 может быть равной или меньшей, чем суммарная площадь проходного сечения дросселирующих отверстий 15. При этом дросселирование потока в дросселирующих отверстиях 15 достигается при их неполном открытии, которое регулируется положением поршня 10.
В проходном элементе 3 выполнена цилиндрическая выточка, в которой располагается один конец втулки 14. Таким образом, седло 13 и втулка 14 с шаровым запорным элементом 12 установлены между проходным элементом 3 и диффузором 16 с упорным корпусом 17. В седле 13 выполнено посадочное место для увеличения площади контакта с шаровым запорным элементом 12.
Дроссель снабжен фланцами 19, установленными на корпусе 1 при помощи резьбы или при помощи горячей посадки. Канал 9 в проходном элементе 3 соединен через отверстие в проходном элементе 3 с манометром 11 (фиг.2) для измерения усилия, с которым поршень 10 давит на шаровой запорный элемент 12.
Дроссель собирается и используется следующим образом.
В корпусе устанавливается проходной элемент 3, в который последовательно устанавливаются поршень 10, втулка 14 с шаровым запорным элементом 12, которые запираются седлом 13 при фиксации диффузора 16 кольцом 20. Затем устанавливается патрубок 4, в каналы 8, 9 заливается масло и устанавливаются плунжер 7 со штоком 6.
При повороте вентиля 5 усилие передается на поршень 10, который перемещается вдоль втулки 14, ограничивая свободный ход шарового запорного элемента 12. При помощи манометра контролируют величину усилия на поршне. В закрытом состоянии дросселя шаровой запорный элемент 12 прижат поршнем 10 к посадочному месту в седле 13 (фиг.3). При перемещении поршня 10 шаровой запорный элемент 12 отходит в полости втулки 14 от седла 13 и постепенно открывает проход для рабочей среды (фиг.4) через дросселирующие отверстия 15 и далее к продольным проходным отверстиям или канавкам в проходном элементе 3.
Выполнение дросселирующих отверстий 15 с меньшей суммарной площадью проходного сечения, чем площадь проходного сечения 18 седла 13, позволяет предотвратить возникновение дросселирования между посадочным местом седла и шаровым запорным элементом. Таким образом, не происходит износа посадочного места седла 13. Шаровой запорный элемент 12 под действием потока рабочей среды проворачивается во втулке 14, таким образом, обеспечивается его равномерный износ. При полностью открытом дросселе дросселирование происходит только при проходе рабочей среды через дросселирующие отверстия 15, износ которых не приводит к выходу дросселя из строя, как это происходит в случае нарушения плотного контакта между седлом и запорным элементом.
При выполнении дросселирующих отверстий 15 с суммарной площадью их проходного сечения, большей или равной площади проходного сечения 18 седла 13, предотвращение дросселирования потока в посадочном месте седла 13 достигается при неполном открытии дросселирующих отверстий 15 шаровым запорным элементом 12, что достигается, например, установкой крайнего положения поршня 10. В этом случае дросселирование потока происходит между дросселирующими отверстиями 15 и вращающимся под действием потока шаровым запорным элементом 12.
Таким образом, при различных соотношениях суммарной площади проходного сечения дросселирующих отверстий и площади проходного сечения седла может быть достигнуто дросселирование потока либо в полностью открытых дросселирующих отверстиях, либо в частично закрытых шаровым запорным элементом 12 дросселирующих отверстиях 15.