ДРОССЕЛЬ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЯМОПРОХОДНОЙ

Предполагаемая полезная модель относится к области регулирования расхода жидкости и газообразных веществ в различных трубопроводах и может быть использована преимущественно в коммунальном хозяйстве для регулирования расхода теплоносителя в тепловых сетях, а так же может быть использована в нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности.
Известна регулирующая заслонка малого сопротивления (ЗМС) (см. ББК 38.763 Промышленное газовое оборудование. Справочник. Под редакцией Е.А. Карякина, Саратов: Газовик, 2003, стр. 79) предназначенная для установки в газовых трубопроводах с целью изменения количества протекающего через заслонку газа. Эта заслонка содержит корпус с внутренним цилиндрическим каналом, поворотный диск, ось и привод диска в виде кривошипа. Регулирование расхода газа в этой заслонке осуществляется путем перекрытия проходного сечения корпуса диском на заданный угол открытия.
Недостатком вышеприведенной заслонки является то, что при использовании ее для регулирования расхода жидкости, она имеет высокое гидравлическое сопротивление при малых расходах (при малых углах поворота диска), так как, во-первых, происходит внезапное изменение сечения, а во-вторых, происходит завихрение потока воды на выходе из щели образованной поворотным диском и внутренним цилиндрическим каналом.
Кроме этого, при малых расходах (при малых углах поворота диска), сложно настроить с большой точностью заслонку на определенную величину расхода, во-первых, из-за конструкции привода, выполненного в виде кривошипа, а во-вторых, из-за прямо пропорциональной зависимости расхода (площади щели образованной поворотным диском и внутренним цилиндрическим каналом) от угла поворота кривошипа. А точность настройки на малых расходах при регулировании теплоносителя в тепловых сетях является существенной характеристикой дросселя, так как практика показывает, что дросселирование преимущественно осуществляется в диапазоне от 0,1 до 0,4 Dy (условного прохода) трубопровода, на котором установлен дроссель.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому дросселю, принятому за прототип, является дроссель регулируемый прямопроходной (патент на изобретение РФ №2468408, 2011 г., МПК G05D 7, G01F 1).
Этот дроссель состоит из корпуса, в котором установлены проходной элемент с поршнем и дросселирующий узел, включающий седло, втулку с дросселирующими отверстиями и с шаровым запорным элементом, выполненными с возможностью изменения суммарного проходного сечения дросселирующих отверстий при перемещении шарового запорного элемента вдоль втулки с перекрытием дросселирующих отверстий шаровым запорным элементом, при этом ход шарового элемента вдоль втулки ограничивается поршнем. Проходной элемент дросселя снабжен гидравлическим приводом поршня. Корпус дросселя оснащен патрубком с плунжером, а в проходном элементе установлен поршень, при этом в патрубке и в проходном элементе выполнены сообщающиеся каналы. Седло и втулка с шаровым запорным элементом дросселя установлены между проходным элементом и диффузором с корпусом седел, а в седле выполнено посадочное место. Канал в проходном элементе дросселя соединен с манометром, дросселирующие отверстия выполнены треугольными, а площадь проходного сечения седла больше, чем суммарная площадь проходного сечения дросселирующих отверстий, при этом дроссель выполнен прямопроходным.
Конструкция этого дросселя приемлема для перекрытия или регулирования потока жидкости в малом диапазоне (воды, нефти, бензина и т.п.) в трубопроводах, в том числе в трубопроводах высокого давления (до 700 атмосфер). Использование этого дросселя для регулирования расхода теплоносителя теля (горячей) воды в тепловых сетях проблематично, так как, во-первых, он в силу конструктивных особенностей имеет ограниченные возможности по диапазону регулирования расхода, а во-вторых, его конструкция будет неоправданно усложнена вследствие того, что дросселирующий узел, включает в себя седло, втулку с дросселирующими отверстиями треугольной формы и шаровый запорный элемент, а проходной элемент дросселя снабжен гидравлическим приводом поршня, перемещающим шаровый запорный элемент.
Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является исключение вышеуказанных недостатков, а именно снижение гидравлического сопротивления и повышения точности настройки при малых расходах, расширение диапазона регулирования расхода, а также упрощение конструкции дросселя.
Технический результат достигается тем, что в дросселе регулируемом прямопроходном, содержащим корпус с патрубком и внутренним цилиндрическим каналом, проходной элемент, снабженный приводом и дросселирующий узел, образованный проходным элементом и седлом:
- проходной элемент выполнен в форме челнока с конусными концами и снабжен тремя центрирующими продольными ребрами, равномерно закрепленными на его внешней поверхности, которые контактируют с цилиндрическим каналом корпуса;
- привод проходного элемента содержит рычаг в виде качалки, установленный с возможностью поворота на оси, смонтированной в боковом патрубке корпуса и взаимодействующий одним концом с центральной частью проходного элемента, а другим - с тягой, проходящей через боковое отверстие с уплотнением в патрубке, при этом тяга размещена вдоль наружной стороны корпуса с возможностью принудительного осевого перемещения посредством передачи винт-гайка, в которой резьба выполнена на тяге, а гайка зафиксирована от осевого перемещения вилкой закрепленной на корпусе;
- седло дросселирующего узла в зоне взаимодействия с проходным элементом имеет воронкообразную параболическую поверхность;
- на концах рычага выполнены продольные пазы, контактирующие внутренней поверхностью с пальцами, установленными с одной стороны на конце тяги имеющий форму вилки, а с другой - в проходном элементе перпендикулярно его оси, причем в последнем, выполнена вдоль оси полость для размещения в ней части рычага с пазом;
- на свободном конце тяги смонтирован указатель ее основного перемещения, а на корпусе установлена шкала в зоне перемещения указателя.
Такое конструктивное выполнение дросселя регулируемого прямопроходного позволяет:
- во-первых, существенно снизить гидравлическое сопротивление, так как проходной элемент выполнен в форме челнока с конусными концами и жидкость без завихрений обтекает его, а дросселирующий узел, образованный проходным элементом и седлом обеспечивает плавное изменение проходного сечения;
- во-вторых, производить точную настройку дросселя при малых расходах при одновременном обеспечении регулирования расхода практически от нулевой величины и до величины условного перехода подводящего и отводящего трубопровода, что объясняется выполнением в седле в зоне взаимодействия с проходным элементом воронкообразной параболической поверхности, при которой площадь щели образованная ей и наибольшим диаметром конической поверхности челнока изменяется не прямо пропорционально при замещении стержня вдоль оси дросселя, а по определенной переменной зависимости, при которой на малых расходах осевое перемещение стержня больше, чем на больших расходах;
- в-третьих, упростить конструкцию дросселя, в частности, проходного элемента выполненного в форме челнока с конусными концами и снабженного, не менее чем тремя центрирующими продольными ребрами и привода проходного элемента, который содержит рычаг с пазами на концах в виде качалки, тягу и передачу винт-гайка.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез дросселя, на фиг. 2 показан поперечный разрез А-А, а на фиг. 3 его элементы.
Дроссель регулируемый прямопроходной содержит корпус 1 с патрубком 2 и внутренним цилиндрическим каналом 3, проходной элемент 4 с приводом и дросселирующий узел.
Проходной элемент 4 выполнен в форме челнока с конусными концами 5 и 6 и снабжен, не менее чем тремя центрирующими продольными ребрами 7, равномерно закрепленными на его внешней поверхности, которые контактируют с внутренним цилиндрическим каналом 3 корпуса.
Привод проходного элемента содержит рычаг 8 в виде качалки, установленный с возможностью поворота на оси 9 смонтированной в боковом патрубке 2 корпуса 1 и взаимодействующий одним концом с центральной частью проходного элемента 4, а другим - с тягой 10, проходящей через боковое отверстие 11 с уплотнением 12 в патрубке 2, при этом тяга 10 размещена вдоль наружной стороны корпуса 1 с возможностью принудительного осевого перемещения, например, посредством передачи винт-гайка, в которой винтовая резьба выполнена на тяге 10, а гайка 13 зафиксирована от осевого перемещения вилкой 14 закрепленной на корпусе 1.
Дросселирующий узел образован проходным элементом 4 и седлом 15, который в зоне взаимодействия с проходным элементом 4 имеет воронкообразную параболическую поверхность 16.
На концах рычага 8 выполнены продольные пазы 17 и 18 контактирующие внутренней поверхностью с пальцами 19 и 20 установленными с одной стороны на конце тяги 10 имеющей форму вилки, а с другой - в проходном элементе 4 перпендикулярно его продольной оси, причем в последнем вдоль оси выполнена узкая полость 21 для размещения в ней части рычага 8 с пазом.
На свободном конце тяги 10 смонтирован указатель 22 ее осевого перемещения, а на корпусе 1 установлена шкала 23 в зоне перемещения указателя.
Порядок работы дросселя регулируемого прямопроходного следующий.
Дроссель устанавливается на трубопроводе с условным проходом Dy, в котором необходимо регулировать расход перемещаемой в нем среды (жидкости или газа).
Регулирование расхода осуществляется вращением гайки 13, которая зафиксирована от осевого перемещения вилкой 14. При вращении, гайка 13 перемещает тягу 10, которая проходит через боковое отверстие 11 с уплотнением 12 патрубка 2 и, которая в свою очередь перемещает один из концов рычага 8, связанного с тягой 10 через палец 20. Рычаг 8 в виде качалки, вращаясь на оси 9, перемещает через палец 19 проходной элемент 4 вдоль продольной оси корпуса 1, в результате чего изменяется проходное сечение в сопряжении седла 15 и проходного элемента 4.
При этом продольные пазы 17 и 18 исключают заклинивание рычага 8 в соединениях с тягой 10 и проходным элементом 4; продольные ребра 7 обеспечивают центрирование проходного элемента 4 во внутреннем цилиндрическом канале 3 и продольное перемещение проходного элемента 4 в цилиндрическом канале 3 без заклинивания; выполнение проходного элемента в виде челнока и его конусные концы 5 и 6 обеспечивают хорошую обтекаемость среды вокруг него; узкая полость 21 проходного элемента 4 обеспечивает взаимодействие рычага 8 с его центральной частью и фиксирует проходной элемент 4 от разворота вокруг собственной продольной оси, что повышает точность сопряжения рычага 8 с пальцем 19 и обеспечивает без заклинивания продольное перемещение проходного элемента 4 во внутреннем цилиндрическом канале 3; воронкообразная параболическая поверхность 16 седла 15 позволяет производить точную настройку дросселя при малых расходах при одновременном обеспечении регулирования расхода практически от величины близкой к нулю и до величины условного прохода Dy подводящего и отводящего трубопровода; указатель 22 и шкала 23 позволяют контролировать процесс продольного перемещения проходного элемента, тем самым контролировать процесс регулирования расхода создаваемого приводом дросселя.
Таким образом, по мнению авторов, конструкция дросселя регулируемого прямопроходного отличается относительной простотой надежностью и позволяет снизить гидравлическое сопротивление в дросселе и повысить точность настройки при малых расходах, а также расширить диапазон регулирования расхода.