ДРОССЕЛЬНОЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Заявленная полезная модель относится к области трубопроводной арматуры и может быть использована в судостроительной, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Известен гидравлический клапан по патенту GB 2140895 (опубл. 5.12.1984), который используется в качестве клапана дросселя в двигателе внутреннего сгорания. Поток воздуха проходит через участок трубы, имеющий гибкую стенку и отделяющий трубу от смежной камеры, так, чтобы изменение давления в камере изгибало гибкую стенку и таким образом вызывало изменение во внутреннем поперечном сечении участка трубы. Кроме того, клапан имеет трубу обхода, через которую может пройти небольшое количество воздуха для работы двигателя на холостом ходу. Недостатком гидравлического клапана является узкая область применения, т.к. данная конструкция клапана не предназначена для надежного перекрытия потока жидкости, а также низкие виброакустические характеристики. Общими признаками данного клапана с заявленным устройством является наличие гибкой стенки трубы (внутренняя эластичная оболочка корпуса), смежной камеры (первая камера).
Известен запорный клапан по патенту JP 09137868 (опубл. 27.05.1997), который предназначен для изоляции потока. Техническое решение заключается в том, что запорный клапан состоит из кожуха клапана, рукава, который изготовлен из упругого материала, формирующего герметичное пространство, ядра, способного прижиматься к рукаву, несущего элемента, чтобы поддержать ядро, и выпускное отверстие, для сообщения с герметичным пространством рукава. Жидкость под давлением вводят в герметичное пространство, рукав раздувается к оси клапана и прижимается к ядру. Недостатком запорного клапана является то, что надежная изоляция потока обеспечивается только для потоков с небольшим перепадом давления, а также низкие виброакустические характеристики.
Общими признаками запорного клапана по патенту JP 09137868 с заявленным дроссельным гидравлическим устройством является наличие кожуха клапана (корпус), рукава (внутренняя эластичная оболочка корпуса), герметичного пространства между кожухом и рукавом (первая камера), ядра (сердечник).
Наиболее близким по технической сущности к заявленному дроссельному гидравлическому устройству является техническое решение по патенту RU 2543085 (фиг. 3, патент опубл. 27.02.2015). Регулирующий клапан по третьему варианту содержит корпус (корпус дроссельного гидравлического устройства), с выходным и входным отверстиями (вход и выход дроссельного гидравлического устройства), стержень (сердечник), две регулирующие полости (первая и вторая камеры), образованные полыми эластичными органами (эластичные оболочки).
Недостатками данного технического решения является возможность возникновения турбулентного потока в регулирующей полости трубы, что приведет к увеличению акустического шума и вибрации, а также недостаточная эффективность дросселирования. В техническом решении по патенту RU 2543085 площадь соприкосновения первого и второго полых эластичных органов мала, что приводит к недостаточно надежному перекрытию потока.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в улучшении виброакустических характеристик, повышении эффективности дросселирования, а также в более надежном, по сравнению с прототипом, перекрытии потока жидкости в трубопроводе.
Технический результат достигается за счет того, что дроссельное гидравлическое устройство содержит корпус, внутреннюю эластичную оболочку корпуса, бандажи внутренней эластичной оболочки корпуса, образующие первую камеру, а также сердечник, расположенный внутри корпуса, внешнюю эластичную оболочку сердечника, бандажи внешней эластичной оболочки сердечника, образующие вторую камеру, формирующую вместе с первой камерой пропускной канал. При этом за счет использования управляющих камер с эластичными стенками (оболочками) большой площади улучшаются виброакустические характеристики, за счет формируемой гофрированием обтекаемой формы пропускного канала повышается эффективность дросселирования и дополнительно улучшаются виброакустические характеристики устройства, за счет увеличения площади соприкосновения гофрированных эластичных оболочек повышается надежность перекрытия потока.
В дроссельном гидравлическом устройстве бандажи внутренней эластичной оболочки корпуса, образующие первую камеру, могут быть расположены с равным промежутком, и бандажи внешней эластичной оболочки сердечника, образующие вторую камеру, могут быть расположены с тем же равным промежутком, за счет чего дополнительно улучшаются виброакустические характеристики и эффективность дросселирования за счет улучшения управляемости условиями протекания жидкости (газа).
В дроссельном гидравлическом устройстве бандажи внутренней эластичной оболочки корпуса и бандажи внешней эластичной оболочки сердечника могут чередоваться между собой и располагаться в параллельных плоскостях со смещением друг относительно друга. При такой конструкции устройства увеличивается длина пропускного канала, за счет этого сохраняется ламинарный режим течения жидкости, что дополнительно улучшает виброакустические характеристики. Значительно повышается надежность перекрытия потока за счет большей площади соприкосновения оболочек (образования замкового соединения).
В дроссельном гидравлическом устройстве бандажи внутренней эластичной оболочки корпуса и бандажи внешней эластичной оболочки сердечника могут быть расположены через равные промежутки попарно в одной плоскости, при этом дополнительно повышается эффективность дросселирования за счет сжатия-расширения потока в канале.
В дроссельном гидравлическом устройстве в первой и второй камерах управляющей средой может является жидкость или газ. В частности, в качестве управляющей среды может использоваться морская вода, гидравлическая жидкость, например ПГВ, или воздух.
Сущность полезной модели поясняется схематически выполненными чертежами.
На фиг. 1 изображено дроссельное гидравлическое устройство, в котором кольца (бандажи) внутренней эластичной оболочки корпуса и кольца (бандажи) внешней эластичной оболочки сердечника чередуются между собой и расположены в параллельных плоскостях со смещением друг относительно друга в режиме «канал открыт».
На фиг. 2 - дроссельное гидравлическое устройство, в котором кольца (бандажи) внутренней эластичной оболочки корпуса и кольца (бандажи) внешней эластичной оболочки сердечника чередуются между собой и расположены в параллельных плоскостях со смещением друг относительно друга в режиме «частичное перекрытие канала».
На фиг 3 - дроссельное гидравлическое устройство, в котором кольца (бандажи) внутренней эластичной оболочки корпуса и кольца (бандажи) внешней эластичной оболочки сердечника чередуются между собой и расположены в параллельных плоскостях со смещением друг относительно друга в режиме «канал закрыт».
На фиг. 4 - дроссельное гидравлическое устройство, в котором кольца (бандажи) внутренней эластичной оболочки корпуса и кольца (бандажи) внешней эластичной оболочки сердечника расположены через равные промежутки попарно в одной плоскости в режиме «канал открыт».
На фиг. 5 - дроссельное гидравлическое устройство, в котором кольца (бандажи) внутренней эластичной оболочки корпуса и кольца (бандажи) внешней эластичной оболочки сердечника расположены через равные промежутки попарно в одной плоскости в режиме «частичное перекрытие канала».
На фиг. 6 - кольца (бандажи) внутренней эластичной оболочки корпуса и кольца (бандажи) внешней эластичной оболочки сердечника расположены через равные промежутки попарно в одной плоскости в режиме «канал закрыт».
На фигурах показаны:
1 - корпус дроссельного гидравлического устройства;
2 - внутренняя эластичная оболочка корпуса;
3 - кольца (бандажи) внутренней эластичной оболочки корпуса;
4 - первая камера;
5 - сердечник;
6 - внешняя эластичная оболочка сердечника;
7 - кольца (бандажи) внешней эластичной оболочки сердечника;
8 - вторая камера;
9 - пропускной канал;
10 - вход дроссельного регулирующего устройства;
11 - выход дроссельного регулирующего устройства;
12 - крепеж сердечника;
13 - патрубок подачи управляющей среды в первую камеру;
14 - патрубок подачи управляющей среды во вторую камеру.
Дроссельное гидравлическое устройство, содержащее корпус 1, внутреннюю эластичную оболочку 2 корпуса 1, бандажи 3, выполненные в виде колец, внутренней эластичной оболочки 2 корпуса 1, образующие первую камеру 4, а также сердечник 5, расположенный внутри корпуса 1, внешнюю эластичную оболочку 6 сердечника 5, бандажи 7, которые выполнены в виде колец, внешней эластичной оболочки сердечника, образующие вторую камеру 8, формирующую вместе с первой камерой пропускной канал 9. Первая камера 4 и вторая камера 8 выполняют функции управляющих камер. Бандажи 3 и 7 могут быть выполнены в виде стальной спирали.
На фиг. 1-6 показан вариант дроссельного гидравлического устройства, в котором кольца (бандажи) внутренней эластичной оболочки корпуса, образующие первую камеру, расположены с равным промежутком, т.е. с равным шагом, и кольца (бандажи) внешней эластичной оболочки сердечника, образующие вторую камеру, расположены с тем же равным промежутком, т.е. с равным шагом.
На фиг. 4-6 показано дроссельное гидравлическое устройство, в котором кольца (бандажи) внутренней эластичной оболочки корпуса и кольца (бандажи) внешней эластичной оболочки сердечника расположены через равные промежутки попарно в одной плоскости (друг напротив друга).
Работа дроссельного гидравлического устройства осуществляется в 3-х основных режимах (фиг. 1-6).
упр1
При первом режиме «дроссель открыт» (фиг. 1, 4) в первую и вторую камеры 4 и 8 подается управляющая среда с давлением Р, равным или меньшим давления потока в пропускном канале 9. При этом камеры 4 и 8 не деформируются или слабодеформируются, не перекрывают поток и не придают дополнительного сопротивления движению жидкости в пропускном канале 9. Пропускной канал 9 полностью открыт, а жидкость в нем движется ламинарным потоком.
упр2
Во втором режиме «частичное перекрытие канала» (фиг. 2, 5) на вход 10 дроссельного гидравлического устройства подается поток жидкости, при этом в обе камеры 4 и 8 подается управляющая среда под давлением Р, большем давления жидкости в потоке. Камеры 4 и 8 деформируются по форме гофры, а пропускной канал 9 частично перекрывается.
Если дроссельное гидравлическое устройство содержит кольца (бандажи), расположенные со смещением относительно друг друга (фиг. 2), то в этом режиме эластичные оболочки 2 и 6 деформируются таким образом, что пропускной канал 9 приобретает волнообразную форму. В поток жидкости вносятся возмущения, но за счет удлинения пропускного канала 9 с сохранением его сечения постоянным обеспечивается ламиниризация потока.
В этом режиме и при такой конструкции дроссельного гидравлического устройства достигается снижение уровня вибрации и шума за счет сохранения течения жидкости в ламинарном режиме. Кроме того, вибрация снижается за счет демпфирования потока эластичными оболочками дроссельного гидравлического устройства, а также при такой конструкции устройства осуществляется мягкое дросселирование потока.
Если в дроссельном гидравлическом устройстве кольца (бандажи) 3 внутренней эластичной оболочки корпуса и кольца (бандажи) 7 внешней эластичной оболочки сердечника расположены напротив друг друга, то в режиме «частичное перекрытие канала» (фиг. 5) пропускной канал 9 формируется чередующимися участками сужения и расширения, образуемыми оболочками 2 и 6 дроссельного гидравлического устройства. В этом случае повышается эффективность дросселирования. Кроме того, шум и вибрация снижается за счет демпфирования потока эластичными оболочками дроссельного гидравлического устройства.
упр3
Следующий режим работы дроссельного гидравлического устройства «канал закрыт» (фиг. 3, 6) осуществляется путем надежного перекрытия потока жидкости, при котором в обе управляющие камеры 4 и 8 подается управляющая среда с давлением (Р), выше давления жидкости и достаточным для деформации оболочек, приводящей к максимальному увеличению объема камер в пропускном канале 9. Внутренняя эластичная оболочка 2 корпуса и внешняя эластичная оболочка 6 сердечника смыкаются, образуя замковое соединение (фиг. 3) или множественные контакты, перекрывающие поток (фиг. 6). Существенная надежность перекрытия потока жидкости осуществляется за счет увеличения, по сравнению с прототипом, площади соприкосновения двух оболочек 2 и 6 и эффекта замка.
Таким образом, дроссельное гидравлическое устройство выполняет функцию запорного устройства, осуществляя надежное перекрытие потока жидкости в трубопроводе, а также эффективного дросселя с улучшенными виброакустическими характеристиками.