УГЛОВОЕ ДРОССЕЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, которая обеспечивает процесс дросселирования добываемого или прокачиваемого продукта в виде газа или жидкости в том числе и нефти.
Известно угловое дросселирующее устройство, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и гильзой между ними, расположенный внутри гильзы полую цилиндрическую дроссельную заслонку (выполняющую функцию золотника) с глухим торцом, соединенным с уплотненным приводным штоком, причем в гильзе выполнены дросселирующие отверстия (патент РФ №2366846, кл. F16K 3/24, опубл. 10.06.2008).
Здесь дросселирующие отверстия на цилиндрической поверхности гильзы, встречают входной поток флюида непосредственно в само отверстие, тем самым подвергая их максимальному износу, что снижает период стойкости дроссельного устройства и срок безремонтной работы устройства. Через полый золотник пропускается прокачиваемый продукт для самоуплотнения штока привода. Отсутствие отверстий в золотнике требует увеличенного осевого хода штока.
Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков. Технический результат заключается в уменьшении эрозионного износа, шума, повышения технологичности изготовления дросселирующих элементов при применении дросселирующих устройств для подводной добычи газа и нефти.
В предлагаемой конструкции применена лобовая цилиндрическая поверхность гильзы, которая встречает набегающий поток флюида и делит его на две части, а золотник производит осевое смещение, поперечное направлению потока продукта вдоль цилиндрической образующей.
Угловая конструкция дросселирующего устройства позволяет обработать поток продукта в несколько приемов сжатия и изменения направления движения, а также обеспечить повышенную износостойкость от абразивных включений и значительно снизить кинетическую энергию потока за счет наличия цилиндрической поверхности, выполненной из твердого и износостойкого материала (например, закаленная сталь или твердый сплав), которая также обеспечит равномерное деление потока продукта на две части. Также наличие золотника с дросселирующими отверстиями в конструкции позволяет регулировать пропускаемый поток продукта от положения «открыто» до полного закрытия с минимальными осевыми перемещениями штока. Наличие сильфонных сборок с бронекольцами обеспечивают надежную гидроизоляцию и не требуют применение дорогостоящих систем уплотнений.
Проблема решается, а технический результат достигается тем, что угловое дросселирующее устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками и гильзой между ними, расположенный внутри гильзы полый золотник с глухим торцом, соединенным с приводным штоком, причем в гильзе выполнены дросселирующие отверстия расположенные под углом β к оси, а в золотнике выполнены дросселирующие  отверстия, выходящие в выходной патрубок, наклоненные под углом γ к оси, на внешней поверхности гильзы выполнена кольцевая  расточка, дросселирующие отверстия гильзы выполнены с одной стороны соединяющимися  с цилиндрической полу полостью, а с другой стороны с дроссельными отверстиями золотника,  причем  отверстия в золотнике наклонены в сторону выходного патрубка, а в гильзе – в противоположную сторону, что в совокупности обеспечивает плавный поворот прокачиваемого продукта; при этом кольцевая проточка на внешней поверхности гильзы обеспечивает направление потока от входного патрубка к дросселирующим отверстиям, которые расположены на половине поперечного сечения и противоположно расположены к входному патрубку, причем открытый торец отверстия в золотнике выполнен скошенным относительно  начальной цилиндрической части выходного патрубка, заканчивающейся конической поверхностью расширения, переходящей в конечную цилиндрическую часть.
На фиг.1 представлен продольный и поперечный разрезы дросселирующего устройства. На фиг 2 представлен выносной элемент устройства золотника в масштабе.
На чертежах позициями показаны: 1 - корпус; 2 - гильза; 3 - золотник; 4 - шпонка; 5 - шпильки с гайками; 6 - шпилька; 7 - фланец герметизации; 8 - защитный патрубок; 9 - сильфонная сборка; 10 - приводной шток; 11 –входной патрубок; 12- коническая область сжатия; 13 – цилиндрическая поверхность; 14- полость сужения; 15 –цилиндрическая полу полость; 16 -  дросселирующие отверстия гильзы; 17- дросселирующие отверстия золотника; 18 – полость золотника; 19 – коническая область расширения;  20 – цилиндрическая поверхность; 21-  коническая поверхность расширения; 22 – выходной патрубок; 23 – кольцевая расточка;
С потоком рабочей среды из входного патрубка 11 происходит несколько деформаций в дросселирующем устройстве, которое собрано из следующих частей: собственно, корпуса 1, гильзы 2 и золотника 3.
Дросселирующие отверстия 16 в гильзе 2, расположенные под углом β к оси, с одной стороны соединяющиеся с цилиндрической полу полостью 15, а с другой стороны с дросселирующими отверстиями 17 золотника 3.
А в золотнике 3 дросселирующие отверстия 17, выходящие в сторону оси полости золотника 18, которая соединена с выходным патрубком 22, которые наклоненные под углом γ к оси в противоположную сторону, чем у гильзы, что в совокупности обеспечивает плавный поворот прокачиваемого продукта;
Все дросселирующие отверстия расположены на половине поперечного сечения, противоположном входному патрубку.
Фланец герметизации 7 закрывает рабочую зону дросселирующего устройства и крепится шпильками 6 к корпусу 1, а защитный патрубок 8 с фланцевыми окончаниями крепится к корпусу 1 посредством шпилек с гайками 5, защищая зону герметизации. Единый корпус является  направляющей опорой для  приводного штока 10, к которому приваривается с одной стороны сильфонная сборка 9 с бронекольцами, а с другой стороны - приваривается к фланцу герметизации 7, тем самым замыкая узел герметизации, который обеспечивает и осевое рабочее перемещение штока 10 с золотником 3. Шпонка 4 устанавливается на золотник 3 и обеспечивает линейность осевого хода с его ограничением по крайним положениям золотника 3.
В корпусе 1 происходит плавное сужение потока в конической области 12, который стабилизируется цилиндрической поверхностью 13. Затем поток рабочей среды встречается с лобовой цилиндрической поверхностью гильзы 2 с повышенной твердости, которая разделяет поток на две ветви, обтекаемыми цилиндрическую поверхность кольцевой
расточки 23, принимая на себя удар включений различных примесей продукта, которые производят абразивное изнашивание гильзы 2. Далее каждый поток, обтекая гильзу слева и справа по полостям сужения 14, подходит к дросселирующим отверстиям 16 и 17,  изменяет направление потока по двум векторам в одной плоскости, получая вектор направления в полости золотника 18. Таким образом, поток идет по касательной встречаемых поверхностей и на выходе равномерно увеличивается благодаря конической области 19. Затем поток стабилизируется на цилиндрической поверхности 20 и перед выходом в трубопровод он еще раз плавно увеличивается в диаметре  благодаря конической поверхности расширения 21, что обеспечивает изменение параметров потока в цилиндрической части выходного патрубка 22. Гидроизоляция углового дросселирующего устройства обеспечивается с помощью сильфонной сборки 9 с бронекольцами, которая защищается входным патрубком 8 и крепиться к корпусу 1 шпильками с гайками 5, обеспечивающую защиту приводного штока 10 от области повышенного давления до 34,5 МПа.
Общая площадь поперечного сечения дросселирующих отверстий равна поперечному сечению потока на входе, но с измененными другими параметрами.  Дальнейшее плановое изменение параметров дросселирования происходит смещением золотника на расчетную величину в сторону увеличения или уменьшения поперечного сечения.