МАЛОШУМНОЕ РЕГУЛИРУЕМОЕ ДРОССЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
LOW-NOISE ADJUSTABLE THROTTLE DEVICE

Изобретение относится к области гидравлики и предназначено для регулирования расхода рабочей среды, снижения уровней вибрации трубопроводов на кораблях ВМФ, гражданских судах, а также в других отраслях техники, где предъявляются высокие требования к вибрационной эффективности защиты оборудования от внешних вибраций.
Известно дроссельное устройство (А.с. СССР №1665151, кл. F16K 47/14, 1991 г.), в корпусе которого на входной и выходной патрубки соосно установлены гибкий дросселирующий элемент и исполнительный механизм, выполненный в виде двойного сильфона. Межсильфонная полость сообщена с источником управляющего давления.
Недостатком известного дроссельного устройства является неконтролируемая форма гибкого дроссельного элемента при регулировании расхода, что приводит к неопределенности величины коэффициента гидравлического сопротивления при одном и том же положении сильфона, а также сложность конструкции.
Известно взятое за прототип дроссельное гидравлическое устройство (полезная модель к патенту РФ №164942, кл. F16K 7/07, F16K 1/12, 2015 г.), содержащее 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. Бандажи выполнены в виде колец или стальной спирали.
Недостатком дроссельного гидравлического устройства является расположенный внутри корпуса сердечник, наличие которого не позволяет получить минимальный коэффициент гидравлического сопротивления. Из описания конструкции устройства следует, что каждый из бандажей эластичных оболочек внутри корпуса может быть закреплен только в двух точках, что не обеспечивает необходимую надежность дросселя.
Известно регулируемое дроссельное устройство (патент на изобретение РФ №2667177, кл. F16K 31/126, 2017 г.) в корпусе которого размещена направляющая решетка и дросселирующий элемент, представляющий собой непроницаемую эластичную мембрану, закрепленную с помощью зажимных фланцев. Регулировка расхода жидкости или газа через дроссельное устройство осуществляется с помощью гидравлического пресса жидкостью, которая изменяет форму непроницаемой эластичной мембраны и величину проходного сечения.
Недостатком конструкции является то, что заполнение полости между корпусом и непроницаемой эластичной мембраной несжимаемой жидкостью приводит к тому, что вибрация, возникающая в потоке рабочей жидкости от воздействия привода (насоса и др.), практически без потерь передается на корпус устройства дроссельного и далее по трубопроводу.
Еще одним недостатком указанного дроссельного устройства является то, что из-за воздействия гравитационных сил формирование непроницаемой эластичной мембраны по направляющим, расположенным внутри корпуса устройства, происходит неравномерно, со смещением в нижнюю часть устройства. Это приводит к неравномерному распределению напряжений внутри мембраны и ее неравномерному растяжению на отдельных участках, что уменьшает срок службы изделия. Кроме того, предложенная конструкция не обеспечивает повторяемость конфигурации проточной части с течением времени в т.ч. при изменении пространственного положения устройства, или при изменении параметров рабочей среды, а также проскальзывание мембраны по направляющим в процессе формирования проточной части, что ведет к ее износу.
На фиг. 1 представлена конструкция малошумного регулируемого дроссельного устройства в продольном разрезе. Малошумное регулируемое дроссельное устройство состоит из корпуса 1, фланцев 2 и 3, обоймы 4, обоймы прижимной 5, мембраны внешней эластичной (резиновой, резинокордной или др.) 6, мембраны внутренней эластичной 7, направляющих 8, штуцера выпускного 9, штуцеров подающих 10 (рабочая жидкость), 11 (воздух или другой газ), болтовых соединений 12, винтов 13, колец уплотнительных 14, 15, 16, кольца бортового 17. На фиг. 2 представлен поперечный разрез по сечению А-А дроссельного устройства при отсутствии давления в воздушной и напорных полостях. На фиг. 3 представлен продольный разрез дроссельного устройства при наличии избыточного давления в воздушной и напорных полостях. На фиг. 4 представлен поперечный разрез по сечению А-А дроссельного устройства при наличии избыточного давления в воздушной и напорных полостях.
Малошумное регулируемое дроссельное устройство представляет собой наружный корпус 1 с фланцами 2 и 3, собранных с помощью болтовых соединений 12, между которыми находится мембрана внешняя эластичная 6 и кольца уплотнительные 15, образую герметичную напорную полость, предназначенную для обеспечения заданного коэффициента гидравлического сопротивления путем деформирования мембраны внешней подачей рабочей жидкости через подающий штуцер 10. Отсутствие воздуха в напорной полости обеспечивается с помощью вентилирования через выпускной штуцер 9.
Направляющий аппарат, образованный обоймой 4, обоймой прижимной 5, мембраной внутренней эластичной 7, направляющими 8, закрепленной с помощью колец пружинных 17. После установки мембраны внутренней эластичной 7 на обойму 4 и обойму прижимную 5, части мембраны за ограничительными буртиками обойм фиксируются с помощью металлической или неметаллической нити (проволоки) и клея (герметика), после чего заводятся кольца бортовые 17. Внешние края мембраны подворачиваются и фиксируются с помощью металлической или неметаллической нити (проволоки) и клея (герметика), обеспечивая герметичность полости.
Направляющий аппарат с помощью винтов 13 крепится к фланцу 3 наружного корпуса и образует герметичную воздушную полость, предназначенную для предварительного деформирования мембраны внутренней эластичной 7 за счет избыточного давления воздуха, подаваемого через штуцер 11, расположенный на фланце 2 наружного корпуса, а также поддержания равномерности проточной части дроссельного устройства с течением времени. Герметичность полости обеспечивается за счет установки колец уплотнительных 14, 16.
Заявленное устройство работает следующим образом. Внешняя эластичная мембрана 6 заводится в корпус 1 с установленными подающим штуцером 10 и выпускным штуцером 9, после чего последовательно поджимается фланцами 2, 3 с установленными уплотнительными кольцами 15. Фланцы 2 и 3 крепятся к корпусу 1 с помощью болтовых соединений 12. После этого во внутреннюю полость корпуса 1 с установленными фланцами 2, 3, штуцерами 9, 10 и мембраной внешней 6 устанавливается направляющий аппарат, состоящий из обойм 4, 5, направляющих 8 и мембраны внутренней 7. Герметичность полости между мембранами 6 и 7 обеспечивается за счет установки колец уплотнительных 14 и 16. Воздух под избыточным давлением через подающий штуцер 11 подается в воздушную полость, образованную мембранами 6 и 7, обеспечивая предварительное формирование проточной части дроссельного устройства. После этого рабочая жидкость подается в напорную полость, образованную корпусом 1 и внешней мембраной 6, формируя необходимую конфигурацию проточной части и, как следствие, коэффициент гидравлического сопротивления. Наличие избыточного давления в воздушной полости позволяет обеспечить симметричность проточной части относительно основных осей дроссельного устройства с течением времени, а также в случае изменения пространственного положения устройства.
Заявленное изобретение направлено на усовершенствование регулирующих устройств гидравлики в части обеспечения стабильности и повторяемости конфигурации проточной части устройства и, как следствие, коэффициента гидравлического сопротивления с течением времени или в случае изменения пространственного положения устройства, а также нераспространения вибрации, возникающей в потоке рабочей жидкости от воздействия привода (насоса и др.).
Достижение указанных технических результатов достигается за счет того, что дроссельное устройство имеет в своем составе воздушную полость, образованную наружным корпусом 1 с установленными фланцами 2, 3, мембраной внешней 6 и направляющим аппаратом, образованным обоймами 4, 5, направляющими 8 и мембраной внутренней 7, благодаря избыточному давлению воздуха (или другого газа) в которой обеспечивается предварительное формирование проточной части, а при наличии избыточного давления в напорной полости, образованной корпусом 1 и внешней мембраной 6, обеспечивает симметричность проточной части относительно основных осей дроссельного устройства с течением времени или при изменении пространственного положения устройства.
Технический результат заключается в обеспечении эффективной защиты оборудования от внешних вибраций, нераспространении собственных звуковых колебаний на фундамент и окружающие конструкции, а также стабильности и повторяемости конфигурации проточной части устройства, и, как следствие, коэффициента гидравлического сопротивления.