Дроссельное устройство его варианты

Союз СоветскикСоциалистическиРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 857090(23) Приоритет -Опубликовано 23.08.81. Бюллетень М 31Дата опубликования описания 25, 08.8 1 по делям яфбеетей етяритй(72) Автори изобретения В.М. Огарков, А.П. Павлов, В.Н. Степанов и Б.А, Толкачев,(71) Заявитель Всесоюзный заочный машиностроительный и ститут(54) ДРОССЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к устройствам контрольно-регулирующей гидрав.лической аппаратуры и может найтиприменение в машиностроении,Известно дроссельное устройство,выполненное в виде клапана, предназначенное для регулирования потоков,преимущественно газов, включающееседло и закрепленную на штоке клапаначашу 11.Отличительной особенностью этогоустройства является наличие в седлеравнорасположенных по всей его поверхности диффузорных каналов, выполненных со степенью расширения 3,55,0 и углом раскрытия 5-8 ф.Недостатком устройства являетсяне оптимальное выполнение подводящего какала клапана, что вызывает неравномерное распределение параметровпотока по сечению.Конструктивное выполнение чашис поступательным движением при регулировании потока требует приложения 2значительных усилий, особенно при работе клапана в высокоскоростных потоках жидкости с большим расходом.Известно также устройство с более оптимальным выполнением каналов регулируемого клапана, позволяющее добиться равномерногораспределения параметров потока по сечению и состоящее из двух перфорированных панелей, перфорации у которых смещены относительно друг друга у неподвижной н и подвижной панелей, а регулирование расхода осуществляется путем осевого перемещения подвижной панели 12 .Недостатком этого устройства является то, что прн регулировании расхода необходим слишком большие усилия перемещения, Это обстоятельство затрудняет использование данного устройства в высокоскоростных жидкос 1- ных потоках, особенно в системах автоматического регулирования. В прочностном отношении данное устройство несовершенно, а выполнение при857090 50 где 3вода подвижной панели в системетрубопровода усложняет конструкцию,Наиболее близким по техническойсущности к данному изобретению является дроссельное устройство, рабочим органом которого являются примыкающие один к другому соосно установленные неподвижный и поворотный элементы с отверстиями для прохода жидкости например, элементы выполненыв виде неподвижного и поворотногодисков с прорезями и перемычками,представляющими собой форму частейсекторов, При совмещении прорезейдроссельное устройство имеет максимальную проходную площадь, уменьшени,.которой до полного закрытия осуществляется за счет перекрытия прорезейнеподвижного диска перемычками поворотного. Боковые стенки прорезейобразуют при этом подводящие и отводящие каналы, чаще всего конфузорныйи диффузорной геометрии соответственно 3,Недостатком этого устройства является то, что при его работе возникаетпульсация расхода при больших степенях дросселирования потока. Эта пульсация расхода создает дестабилизациюмомента, действующего со стороны потока на поворотный элемент, что определяет в конечном итоге работу регулирующего механизма в колебательном режиме.Цель изобретения - улучшение ди"намических характеристик дроссельного устройства.Указанная цель достигается тем,что в дроссельном устройстве, содержащем установленные в корпусе неподвижный и поворотно-регулирующий элементы с отверстиями ввиде частей секторов, боковые стенки которых образуют подводящие конфузорные и отводящие диффузорные каналы, поворотнорегулирующий элемент выполнен переменной в радиальном направлении толщины, угол раскрытия отводящих диффузорных каналов выполнен в пределах8-15 О, причем толщина поворотно-регулирующего элемента на участке расположения отводящих диффуэорных каналов определена соотношениемЕ-АЮ; 1- расстояние от оси поворотнорегулирующего элемента: 9 - секторный угол отверстия,в радианах;4Д - постоянный для каждой конкретной конструкции коэффициент, выбирающийся из условия А 5.Другой вариант дроссельного устройства предусматривает выполнениеотводящих диффузорных каналов в пределах 34-90 О, при этом коэффициентА выбирается из условия А3,10 Ограничения на А сверху при углахраскрытия диффузорных каналов 8-15и снизу при углах 34-90 выбирают, исходя из конструктивных либо прочностных соображений,На фиг.1 схематически изображеноустройство, установленное в трубопроводе, общий вид: на фиг.2 - вид А нафиг.1 на фиг.3 - конусный вариантустройства; на фиг.4 - нормальные20 сечения дросселирующих каналов в полностью открытом (а )и в частично перекрытом б состояниях на фиг.5сечение Б-Б на фиг.2 на фиг.Ьсечение В-В на фиг.2; на фиг.7 - ви 25 ды потока, проходящего по каналам дляразличных случаев соотношения размеров выходного и входного каналов,дроссельного устройства.Дроссельное устройство содержит30 примыкающие один к другому неподвижный элемент (диск )и поворотно-регулирующий элемент (диск ) 2 с равнораспопоженными на каждом диске щелевыми прорезями в виде частей секторов,35 Боковые стенки прорезей образуют подводящие конфузорные каналы 4 ( фиг.4 )в диске 1 и отводящие диффузорныеканалы 5 (фиг,4) в диске 2,Установлено дроссельное устройство40 в трубопроводе 3. Уплотнительные узлыа также привод поворотного диска непоказаны.Диск 2 выполнен переменной толщиныв радиальном направлении. При этом на45 участке расположения отводящих каналов 5 эту толщину определяют в соответсч вии с соотношениемС -АФ,.где М в -текущий радиус диска 2.- секторный угол прорези в пла, не (фиг.2):А - постоянный для данной конструкции коэффициент, его величина зависит от выбранногоузла раскрытия отводящих каналов ( фиг,4 с)При дросселировании потока жидкости путем поворота диска 1 на некоторый угол проходная ширина в каналах5 85709 уме,; т я . еличинь 3(1 юг.5) для пот. открытого дросселя до веляп С 1, 11 езшчина расхода жидкости определяется коэффициентом сопротивлеия дросселя которыи зависит от степени закрытия дросселя ) = 3-О /О и от соотношения величин Цб и угла раскрытия отводящего канала СВеличины последнего соотношения опреде. лят характер распространения струи 1 О после ее прохода через местное сужение д".К к показали исследования, при величинах ЦОЗ и углах раскрытия каналов с.=34-90 поток выходит из дрососеля в виде струй под некоторым угхом 9 к поверхности диска, как показано на фиг.5, где изображено сечение Б-Б каналов дросселя, выполненных по некоторому радиусу 1;1, Лишь О на некотором расстоянии отдельные струи сливаются в поток (граничнье. линии потока на фиг.5,6 и 7 изображены пунктиром),При величинах ЦО )г 5 и углах Ы = 5 =8-15 струи, проходя через сужения С , успевают затем занять все сечения отводящего канала (фиг,б). Из дросселя они выходят нормально к его образующей поверхности. 30При 1(О -4 и Д=15-34 о наблюдаются неустойчивье течения, выражающиеся в произвольном изменении характера струи либо по типу фиг.5, либо по типу фиг.б. 5 Формула изобретения Е=ДМ 1,где 1- расстояние от оси поворотнорегулирующего элементаМ - секторный. угол отверстияв радианах;А - постоянный для каждой конкретной конструкции коэффициент, выбиракщийся из условия АЪ 52. Дроссельное устрогво, содержащее установленные в корпусе подвижный и поворотно-регулируций элеДля прорезей, выполненных ь виде частей секторов, величинабудет постоянной по радиусу и, следовательно, ее влияние на коэффициент сопротивления дросселя не зависит от радиу са, Отношение 30 зависит от закона изменения толщины диска в радиальном направлении. Так при регулировании дросселя в случае постоянной толщины диска с отводящими каналами наступает такой момент, когда при больших текущих Р имеем 9/03, а при малых Цс 1 ) 5. Например, на фиг.5 и 6 изображены сечения отводящих каналов, выполненных на разных радиусах диска Ь Причем 1" С 1" , Это означает, что где-то в промежуточных сечениях имеет место соотношение Цд 4 , как следствие этого образуется зона неустойчивых течений с изменяющимся коэффициентом сопротивления и углом выхода струй 6 нз дросселя. Эти два обстоятельства вызывают колебания расхода 0 6и нестабильность момента от сил реакции струй на элементы дросселяИзбежать этого явления удается,если толщину диска с отводящими каналами изменять по з.:кону, обеспечивающему постоянство РС . Это постоянство будет выполняться, если толщинадиска на участке расположения отводящих каналов будет определяться соотношением 1 = А+Г, А углами раскрытияканалов С , взятыми в диапазонах8-15 О при А)5, и 34-90, при А 3,создаются однозначные условия для фор"мирования струйного потока в отводящихканалах (фнг,7 а) для первого случаяи (фиг.7 б) для второго,Эксперименты, проведенные с дросселЬным устройством, выполненным поданному изобретению, показали сущест"венное уменьшение колебаний расходажидкости и повышение стабильности величины регулирующего момента, чтосвидетельствует об улучшении динамических характеристик этого устройства посравнению с известным,Дроссельное устройство, содержащее установленные в корпусе подвижный и поворотно-регулирующий элементы с отверстиями в виде частей секторов, боковые стенки которых образуют подводящие конфузорные и отводящие диффузорные каналы, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью улучше ния динамических характеристик устройства, в нем поворотно-регулирукзций элемент выполнен переменной в радиаль ном направлении толщины, угол раскрытия отводящих диффузорных каналов выполнен в пределах 8-15 , причем толщина поворотно-регулирунщего элемента на участке расположения отводящих диффузорных каналов определена соот- ношением85 менты с отверстиями в виде частей екторов, боковые стенки которых образуют подводящие конфузорные и отводящие диффузорные каналы, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик устройства, в нем поворотнорегулирующий элемент выполнен переменной в радиальном направлении толщины, угол раскрытия отводящих диффузорных каналов выполнен в пределах 34-90 , причем толщина поворотно-регулирующего элемента на участке расположения отводящих диффузорных каналов определена соотношением Е=И 1-,7090 8где 1" - расстояние от оси поворотнорегулирующего элементаЧ - секторный угол отверстияв радианах5А - постоянный д.я каждой конк"ретной конструкции коэффициент, выбирающийся из условия А3.Источники информации, 10 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР336460, кл. Г 16 К 1/06, 1970.2, Авторское свидетельство СССР533801, кл, Е 16 К 1/22, 1976.15 3. Авторское свидетельство СССР287338, кл. 6 05 Э 7/О 1, 1969 1 прототип) .фиаЗ НаираБениеоояоиа Наврабленпотока 857090 Наприйенцелааака