MX2009000867A

MX2009000867A - Dispositivo de reduccion de presion de fluido para indices de disminucion de presion alta.

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Publication number: MX2009000867A
Application number: MX2009000867A
Authority: MX
Inventors: Frederick Wayne Catron; Charles Lawrence Depenning; Allen Carl Fagerlund; Paul Taylor Alman; Ted Dennis Grabau
Original assignee: Fisher Controls Int
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2009-02-04
Also published as: CA2659617A1; US7766045B2; NO20090058L; WO2008016430A1; US20080023086A1; EP2049822A1; RU2595313C2; RU2009101946A; CN101490457A; MY149393A; RU2012113414A; SA07280401B1; RU2453753C2; AU2007279427B2; CN101490457B; AR062139A1; BRPI0714457A2; AU2007279427A1

Abstract

Se describe un dispositivo de reducción de presión de fluido que comprende dos o más placas anulares apilables. Cada disco tiene un perímetro y un centro hueco alienados a lo largo de un eje longitudinal cuando las placas anulares se apilan una encima de otra. Cada disco adicionalmente comprende por lo menos un sector de flujo de entrada que tiene una superficie de flujo de entrada para definir una primera área de entrada y una primera área de salida, y por lo menos un sector de flujo de salida que tiene una superficie de flujo de salida que define una segunda área de entrada y una segunda área de salida, en donde la relación de la segunda área de entrada a la segunda área de salida se predetermina para definir una contrapresión en la superficie de flujo de salida para proporcionar un flujo de fluido subsónico en el perímetro.

Description

DISPOSITIVO DE REDUCCION DE PRESION DE FLUIDO PARA INDICES DE DISMINUCION DE PRESION ALTA Campo de la Invención Esta descripción se refiere generalmente a los dispositivos de reducción de presión de fluido, y más particularmente, al mejoramiento de dispositivos de reducción de presión de fluido usados en aplicaciones de control de proceso que tienen índices de disminución de presión alta. Antecedentes de la Invención En la industria de control de proceso, muchas aplicaciones de proceso pueden producir niveles inaceptables de ruido aerodinámico. Por ejemplo, las estaciones de generación de energía modernas utilizan comúnmente turbinas de vapor para generar energía. Las turbinas de vapor requieren mantenimiento periódico y generalmente se conoce que es más económico continuar la generación de vapor durante el mantenimiento de la turbina que detener completamente la planta. Durante el mantenimiento de la turbina, una serie de tuberías y válvulas complementarias, conocidas como sistema de derivación de turbina, evitan la turbina de vapor y vuelven a dirigir el vapor a un circuito de recuperación donde el vapor se recicla de manera repetitiva. Se entiende que las condiciones de proceso dentro del circuito de recuperación producen temperaturas altas y grandes diferenciales de presión (por ejemplo, 1200°F y 500 psid) que pueden crear vibración y niveles altos de ruido dentro del sistema mientras que vapor se vuelve a dirigir desde la turbina. Para evitar que estas condiciones dañen los componentes del circuito de recuperación de vapor, la temperatura de vapor y la presión de vapor se deben reducir antes de entrar al sistema. Comúnmente, para controlar la temperatura de vapor y la presión de vapor antes de entrar al sistema de recuperación, los dispositivos de reducción de presión de fluido, se utilizan los llamados comúnmente difusores o rociadores. Los difusores son dispositivos aerodinámicamente limitantes que reducen la presión y temperatura del fluido transfiriendo y/o absorbiendo la energía del fluido contenida en el vapor de derivación. Los difusores comunes están constituidos por un alojamiento hueco que incluye una serie de pasajes a través de las paredes del alojamiento que conectan múltiples puertos de entrada a lo largo de las paredes interiores a las salidas a lo largo de la superficie exterior del difusor según lo descrito en la Patente Norteamericana No. 5,769,122 y Patente Norteamericana No. 6,244,297 y se incorporan expresamente en este medio por referencia. Generalmente, los pasajes dentro de estos dispositivos separan y dividen el fluido entrante en choros de fluidos progresivamente más pequeños que reducen posteriormente la presión y temperatura del fluido entrante. Similarmente, en aplicaciones de válvula de control, el arreglo de válvula, tal como jaulas, también puede encontrar condiciones difíciles. Por ejemplo, en aplicaciones de distribución de gas natural líquido (LNG, por sus siglas en inglés), los compresores grandes se utilizan para presurizar el gas natural a la fase líquida antes de la introducción a una tubería de distribución. Se conoce que durante la operación del compresor una condición potencialmente destructiva conocida como "sobretensión" puede ocurrir. El punto de sobretensión del compresor se define generalmente como el punto de operación donde la presión máxima al flujo estable mínimo se puede alcanzar para una velocidad de compresor específica. La operación del compresor en o por debajo del punto de sobretensión puede causar una operación inestable que puede causar que ocurra la sobretensión del compresor. Por ejemplo, durante la operación normal disminuye el flujo de gas mientras pasa a través del sistema compresor, la presión del fluido aumenta para mantener el flujo, pero cerca del punto de sobretensión, el compresor no puede impartir suficiente impulso al gas para continuar el flujo de gas a través del compresor, causando que el flujo de gas se detenga temporalmente. Aunque el flujo se detiene, la presión de entrada disminuye y la presión de salida puede llegar a ser mayor que la presión de entrada, lo cual causa la inversión del flujo dentro del compresor (es decir, el flujo de gas temporalmente va de la salida a la entrada). Se mantiene la inversión del flujo hasta que una carga de presión adecuada se desarrolla en la entrada de la turbina para superar la condición de sobretensión. Si la operación del compresor continúa cerca del punto de sobretensión, la condición de sobretensión se repetirá, causando inversiones repetitivas del flujo, hasta que las condiciones de proceso cambien. Las inversiones de flujo asociadas a la sobretensión del compresor crean inversiones de impulsión de compresor que pueden causar vibración axial y radial inestable que puede dañar el compresor y crear niveles de ruido. Para evitar que ocurra la sobretensión del compresor y dañe el compresor, los sistemas anti-sobretensión se construyen alrededor del compresor. Se conoce comúnmente que los sistemas anti-sobretensión requieren válvulas anti-sobretensión de alta capacidad (es decir, válvulas de flujo grande y alta presión). Por ejemplo, las válvulas anti-sobretensión pueden tener puertos de 22 pulgadas y operar a un diferencial de presión de 550 psi. Uno experto en la técnica puede apreciar que estas condiciones de flujo crean flujos de alta masa que pueden producir un flujo muy turbulento y crear niveles inaceptables de ruido aerodinámico. Para prevenir el ruido indeseado y la vibración perjudicial, las válvulas anti-sobretensión también se basan en dispositivos de reducción de presión de fluido atenuantes de ruido. Los actuales dispositivos de reducción de presión de fluido, tales como el arreglo Whisperflo®, disponible de Fisher Controls International LLC de St. Louis, O, utilizan los diseños de reducción de presión de fluido de superficies múltiples formados a partir de un apilado de placas anulares que definen los pasajes restrictivos múltiples entre un centro hueco y un perímetro externo. En tal dispositivo, el fluido se mueve a través de una serie de pasajes que crean cambios en el flujo radial y axial a través de una serie de estructuras de fluido de expansión-contracción que reducen sustancialmente la presión de fluido mezclando los flujos de fluido y separando el fluido en numerosos y distintos chorros de alta velocidad en la salida del dispositivo. Estos dispositivos convencionales son conocidos por los expertos en la técnica para trabajar mejor en las aplicaciones con índices de disminución de presión media a alta; no en aplicaciones de índice de disminución de presión alta. Las aplicaciones de índice de disminución de presión alta se pueden identificar como aplicaciones donde el índice de disminución de presión a través del dispositivo de reducción de presión de fluido con respecto a la presión de entrada, excede un índice especificado, tal como 0.93. Similarmente, otras aplicaciones se definen como aplicaciones de índice de disminución de presión cuando, en relación a las condiciones de proceso, los índices del área de entrada a salida del dispositivo de reducción de presión de fluido facilitan el flujo sónico (es decir, velocidades de fluido mayores o iguales a la velocidad del sonido) en la superficie final o de salida del dispositivo. Se entiende generalmente que el flujo sónico para los fluidos compresibles en los dispositivos de reducción de presión de fluido, significa "regulación de flujo". El experto puede apreciar que en el flujo regulado, haya una discontinuidad entre las condiciones de flujo ascendente y descendente. Es decir, con respecto al dispositivo de reducción de presión y sus estructuras de fluido internas, el índice de flujo de masa es exclusivamente proporcional a la presión por ascendente. Es común que estas condiciones de flujo (es decir, flujo máximo de masa) produzcan velocidades de fluido sónico. Cuando las velocidades fluido se acercan a la velocidad del sonido, las células del choque se forman dentro del fluido las cuales contribuyen de manera inaceptable a niveles altos de ruido. En aplicaciones de índice de disminución de presión alta, los dispositivos convencionales de reducción de presión de fluido experimentan rápidamente un flujo regulado y no son aceptables en tales aplicaciones donde existe una preocupación por el nivel de ruidos y vibración. Para solucionar tal problema, los dispositivos convencionales de reducción de presión de fluido reducen comúnmente los niveles de ruido inaceptables inducidos en aplicaciones de índice de disminución de presión alta, colocando un deflector complementario alrededor del dispositivo de reducción de presión de fluido para proporcionar suficiente espacio de flujo en la periferia del dispositivo para crear una disminución de presión pequeña y controlada en la superficie de salida. La disminución de presión controlada induce una presión trasera en la superficie de salida para limitar las velocidades dé fluido de salida al flujo subsónico. Desafortunadamente, las áreas grandes del deflector se requieren para las aplicaciones de índices de disminución de presión muy alta y estos tipos de dispositivos deflectores/atenuadores no se pueden colocar fácilmente en los cuerpos de válvula para el arreglo de válvula. Este proceso también aumenta significativamente el costo de fabricación de difusores grandes. Además, los dispositivos de reducción de presión de fluido de superficies múltiples convencionales generalmente no tienen suficiente estructura física dentro del alojamiento para soportar disminuciones dé presión muy alta y se conocen por separarse físicamente al existir una carga baja, lo cual causa un daño catastrófico al cuerpo de válvula o al sistema de tubería/conducto alrededor del difusor. Otros procesos convencionales para mejorar el funcionamiento tradicional de la reducción de presión de fluido en aplicaciones de índice de disminución de presión alta incluyen la disminución de los índices de área de entrada a salida dentro del dispositivo, tal como la reducción del número de entradas disponibles dentro del dispositivo. Desafortunadamente esta técnica reduce la capacidad de fluido de masa de un sistema o válvula. Para mantener una capacidad fluido específica para un dispositivo con un índice disminuido de área de entrada a salida, se debe aumentar la altura de apilado total del dispositivo de reducción de presión de fluido. Esta técnica no es viable en el ajuste de válvula o difusores mientras los aumentos de la altura de apilado pueden hacer a la estructura demasiado grande para ajustarse dentro de los cuerpos de válvula o conductos y puede ser demasiado costosa su fabricación. Por consiguiente, es deseable crear un dispositivo mejorado de reducción de presión de fluido para las aplicaciones de índice de disminución de presión alta que pueda ser conveniente para los difusores y/o arreglo de válvula. Breve Descripción de la Invención En un dispositivo de reducción de presión de fluido ejemplar, el dispositivo comprende dos o más placas anulares apilables, cada disco tiene un centro hueco y un perímetro alineados a lo largo de un eje longitudinal cuando las placas anulares se apilan una encima de la otra. Cada disco tiene por lo menos un sector de flujo de entrada que tiene una superficie de flujo de entrada para definir una primera área de entrada y una primera área de salida, y por lo menos un sector de flujo de salida que tiene una superficie de flujo de salida que define una segunda área de entrada y una segunda área de salida, en donde la relación de la segunda área de entrada a la segunda área de salida se predetermina para definir una contrapresión en la superficie de flujo de salida para proporcionar un flujo de fluido subsónico en el perímetro. El dispositivo de reducción de presión de fluido puede proporcionar dos superficies de flujo de fluido subsónico para reducir sustancialmente cualquier ruido aerodinámico asociado. En otro dispositivo de reducción de presión de fluido ejemplar, una pluralidad de placas anulares apiladas, cada disco tiene un centro hueco y un perímetro alineado a lo largo de un eje longitudinal cuando las placas anulares se apilan una encima de la otra. Cada disco adicionalmente comprende un sector de flujo de entrada y un sector de flujo de salida. El sector de flujo de entrada tiene una superficie de flujo de entrada que comprende una ranura de fluido de entrada que se extiende parcialmente desde el centro hueco hacia el perímetro y un primer espacio que es radialmente adyacente a la ranura de fluido de entrada y que se extiende parcialmente desde el perímetro hacia el centro hueco. El sector de flujo de salida tiene una superficie de flujo de salida que comprende una ranura de fluido de salida que se extiende parcialmente desde el perímetro hacia el centro hueco y un segundo espacio que es radialmente adyacente a la ranura de fluido de salida y que se extiende parcialmente desde el centro hueco hacia el perímetro. Breve Descripción de los Dibujos Las características de esta invención que se cree son nuevas se especifican con particularidad en las reivindicaciones anexas. La invención se puede entender mejor por referencia a la siguiente descripción tomada en combinación con los dibujos anexos, en done números de referencia similares identifican elementos similares en varias figuras, en donde: La figura 1 es una vista en perspectiva de un montaje de placa apilada de un difusor de acuerdo a un dispositivo de reducción de presión de fluido ejemplar; La figura 2 es una vista en perspectiva ampliada del difusor ejemplar de la figura 1; La figura 3 es una vista en perspectiva de un montaje de placa apilada de un ajuste de válvula de acuerdo a un dispositivo de reducción de presión de fluido ejemplar; y La figura es una vista en perspectiva ampliada del ajuste de válvula ejemplar de la figura 3. Descripción Detallada de la Invención Un dispositivo de reducción de presión de fluido ejemplar para un difusor se muestra en las figuras 1 y 2. El dispositivo de reducción de presión de fluido ejemplar o difusor utiliza un apilado de placas anulares para proporcionar trayectorias múltiples de flujo de reducción de presión entre las entradas y salidas del dispositivo. El montaje de placas apiladas puede caracterizarse como sigue: 1) el montaje de placas apiladas tiene trayectorias múltiples de flujo de reducción de presión que tienen entradas en un centro hueco y salidas en un perímetro externo alineado radialmente en sectores de flujo individuales; 2) las trayectorias de flujo de reducción de presión generalmente son radiales y son definidas por más de por lo menos dos superficies de reducción de presión acopladas unidas en serie a cada superficie de reducción de presión que se une a por lo menos una superficie subsecuente de reducción de presión en una placa anular adyacente; y 3) cada superficie incluye una o más aberturas donde las aberturas de la primera y segunda superficie interna tienen una entrada bien redondeada o bien afilada y una descarga precipitada y la superficie externa o la tercera o cuarta superficies tienen limitantes que proporcionan una presión trasera predeterminada para controlar las velocidades de fluido en el exterior del dispositivo para mantener el flujo subsónico. En una primera modalidad ejemplar, las vistas en perspectiva de las figuras 1 y 2 ilustran un difusor 100 para el uso en una aplicación de derivación de turbina o cualquier aplicación similar donde un gran volumen de gas se descargue o vacíe de una manera que produzca índices de disminución de presión muy alta. Se debe entender que aunque el difusor 100 ejemplar se describe usando cuatro placas anulares 110, 113, 115 y 117, el difusor 100 puede estar comprendido por cualquier número de placas anulares que incluyen variaciones de altura del apilado y diámetro de placa, de acuerdo a los requisitos de una aplicación específica, sin apartarse del espíritu y alcance del dispositivo de reducción de presión de fluido ejemplar. Las características de flujo del difusor ejemplar 100 se pueden entender mejor cuando el difusor se divide en seis sectores de flujo sustancialmente similares 140, 141, 142, 143, 144 y 145. Cada sector de flujo 140, 141, 142, 143, 144 y 145 contiene pasajes que conectan una serie de entradas 162 en un centro hueco 151 a una salida 197 en un perímetro externo 154 del difusor 100. Más específicamente, cada sector de flujo 140, 141, 142, 143, 144 y 145 comprende por lo menos tres superficies de flujo, y preferiblemente cuatro superficies de flujo, que proporcionan la reducción de presión a través del difusor 100, según lo descrito más adelante. Las superficies de flujo de reducción de presión 160, 170, 180 y 190 se pueden formar a través de por lo menos un par de placas anulares 110 y 113, y preferiblemente se pueden formar a través de tres placas adyacentes 110, 113 y 115, proporcionar un flujo radial, lateral y axial dentro de un sector de flujo del difusor 100 (según lo mostrado con las flechas de flujo en la figura 1 y descrito más adelante). Con referencia a las figuras 1 y 2, una primera superficie de reducción de presión 160, formada a través de una primera restricción de fluido dentro de cada sector de flujo 140, 141, 142, 143, 144 y 145 por una entrada estrecha 162 que se conecta a una salida relativamente más amplia 167 por un primer pasaje intermedio 166. Una segunda superficie de reducción de presión 170 se forma a través de una segunda restricción de fluido múltiple dentro de cada sector de flujo 140, 141, 142, 143, 144 y 145 proporcionados por las entradas estrechas 172 que se conectan a las salidas relativamente amplias 177 por una serie de segundos pasajes intermedios respectivos 176. Similarmente, una tercera superficie de reducción de presión 180 se forma a través de la tercera restricción de fluido múltiple proporcionada a través de las entradas 182 que se conectan a las salidas 187 por una tercera serie de pasajes intermedios 186 y una cuarta superficie de reducción de presión 190 se forma a través de una restricción de fluido proporcionada a través de una entrada 192 que se conecta a una salida 197 por un pasaje intermedio 196. El experto puede apreciar que las primeras, segundas y terceras superficies 160, 170 y 180 incluyan pasajes que conduzcan a las aberturas de las superficies subsecuentes y que cada superficie de reducción de presión se alinee radialmente a lo largo del sector asociado dentro de las placas individuales. Dentro del difusor ejemplar 100, un patrón de cuatro superficies de reducción la presión 160, 170, 180 y 190 se repite alrededor de la circunferencia del difusor 100 a través de cada sector 140, 141, 142, 143, 144 y 145 para formar un total de seis sectores de flujo con cuatro superficies de reducción de presión cada uno. Se debe apreciar que las variaciones en el número total de superficies de flujo y sectores de flujo se pueden contemplar sin apartarse del espíritu y alcance del presente dispositivo de reducción de presión de fluido. Para alcanzar el control fluido escalonado y la reducción de presión deseada dentro del difusor 100, el pasaje de flujo de fluido progresa desde el centro hueco 151 al perímetro externo 154 del montaje de placas apiladas con ajustes giratorios de una placa preferida según lo mostrado. Es decir, se debe entender que por lo menos dos placas anulares sustancialmente idénticas 110 y 113 en un giro preferido son requeridas para proporcionar la trayectoria de flujo de reducción de presión en el dispositivo de reducción de presión ejemplar 100. Para ayudar a la alineación giratoria apropiada, las placas anulares se proporcionan con muescas de registro 130 en el perímetro externo 154 para alinear los pasajes. La orientación deseada a través de todo el apilado ocurre cuando cada placa en el apilado se coloca preferiblemente en relación a los discos adyacentes según lo mostrado en la figura 1. El experto puede apreciar que la orientación preferida se puede alcanzar girando cada placa 180 grados sobre el eje longitudinal o z y/o "voltearse" o girar sobre el eje y. Con las orientaciones giratorias preferidas de cada placa dentro del apilado, se puede lograr la reducción de la presión de fluido y la supresión de ruido aerodinámico deseada. Además, estas muescas pueden ayudar a la fabricación del dispositivo de reducción de presión ejemplar 100. Por ejemplo una "unión de control" se puede color dentro de las muescas para asegurar las placas juntas, antes del montaje. Durante la operación mientras el flujo de fluido se inicia en el difusor ejemplar 100, el fluido entra en las entradas 162 en una primera placa 113 en el centro hueco y el flujo atraviesa inicialmente la primera superficie 160. En la primera superficie de reducción de presión 160, el flujo fluye desde la entrada 162 a través de un pasaje intermedio 166 a la primera salida de superficie 167 en la primera placa 113. La primera salida de superficie 167 se alinea con un primer espacio 175 en por lo menos una placa adyacente 110, y preferiblemente una segunda placa adyacente 115, a modo que el flujo de fluido que sale de la primera fase 160 entre en por lo menos el primer espacio 175 que precede a la segunda superficie 170. Un experto en la técnica puede apreciar que la primera entrada de superficie relativamente estrecha 162 en la primera placa 113 aumenta la velocidad de fluido mientras entra en la restricción, debido al flujo de masa relativamente constante. Mientras el fluido sale de la primera salida de superficie 167 una expansión subsecuente del fluido en el primer espacio 175 crea una disminución de presión correspondiente. Mientras el fluidos fluye desde el primer espacio 175, entra en las segundas entradas de superficie relativamente estrechas 172 en la segunda placa adyacente 110. Según lo descrito previamente, las entradas restrictivas aceleran el fluido en las segundas salidas de superficie amplias 177 que inducen una segunda disminución de presión. El fluido de la segunda superficie 170 se agrupa dentro de un segundo espacio asociado 185 en donde el fluido se mezcla desde las segundas salidas de superficie múltiples 177 en las direcciones radiales, laterales y axiales (es decir, el fluido se mezcla desde las áreas de espacio de disco superiores en inferiores adyacentes). La fuente de la presión de fluido en la entrada continúa conduciendo el fluido desde las segundas salidas de superficie 177 al segundo espacio de superficie 185 y en las terceras entradas de superficie 182 en la primera placa 110. Según lo mostrado en la figura 1, las terceras entradas de superficie 187 se alinean con la cuarta entrada de superficie 192 en la segunda placa 113 para dirigir el fluido a la cuarta salida de superficie amplia 197 en el perímetro externo 154 del apilado para crear la reducción de presión del difusor deseada. Se debe apreciar que la geometría de la primera y segunda superficies de reducción de presión 160 y 170 tiene características comunes, que pueden proporcionar reducciones sustanciales de la presión de fluido antes de las superficies finales o externas. Es decir, las primeras y segundas superficies de reducción de presión incluyen una abertura que descargue en un espacio. La abertura está caracterizada por una la entrada bien redondeada para alcanzar la contracción de fluido mínima (es decir, alta capacidad de flujo) seguida por una descarga precipitada en la salida para alcanzar la expansión de fluido rápida (es decir una disminución de presión grande). En el difusor ejemplar 100, estas aberturas de tipo inyector crea una disminución de presión relativamente grande en una pequeña distancia radial. El difusor ejemplar utiliza ventajosamente estas estructuras de fluido para crear una disminución de presión sustancial dentro de las primeras dos superficies 160 y 170 para limitar la disminución de presión requerida dentro de las superficies externas para reducir la turbulencia y ruido totales en el dispositivo. Preferiblemente, las primeras dos superficies 160 y 170 del difusor ejemplar 100 pueden crear un flujo sónico, o incluso un flujo supersónico, al realizar la disminución de presión relativamente grande. Estas condiciones de flujo también pueden crear ruido sustancial, pero un experto en la técnica puede apreciar que el ruido generado dentro de las superficies internas 160 y 170 no se unen eficientemente fuera del difusor 100, y por lo tanto, el ruido generado por el flujo sónico o supersónico dentro de estas superficies no afecta de manera significativa el nivel de ruido del dispositivo. Alternativamente, la disminución de presión, y por lo tanto la velocidad de fluido en las superficies externas del dispositivo, tiene un efecto sustancial al nivel de ruido total. Para tratar este problema, las terceras y cuartas superficies 180 y 190, proporcionan una disminución de presión relativamente más pequeña con las aberturas generalmente rectangulares para mejorar sustancialmente la atenuación del ruido aerodinámico a través de la tercera y cuarta superficie. Es decir, la carencia de una porción restrictiva relativamente estrecha (por ejemplo, la geometría de contracción-expansión de la primera y segunda superficie) reduce sustancialmente la disminución de presión total dentro de la superficie externa 180 y 190 mientras permite el control mejorado de los índices de entrada a salida, según lo descrito detalladamente más adelante. Se debe apreciar adicionalmente que en el difusor ejemplar 100 el flujo de fluido no se puede aislar específicamente entre las dos placas. Por ejemplo, refiriéndose a la figura 2, el flujo en una segunda superficie puede fluir en las placas adyacentes sobre y debajo de las placas para proporcionar una trayectoria de fluido axial con el dispositivo. La trayectoria de flujo puede progresar en por lo menos dos placas sucesivas en el montaje de placas apiladas e incluye los componentes de flujo radial, lateral y axial, con una dirección general que se puede considerar flujo "radial divergente" con respecto a una sección transversal del montaje de placas apiladas. La figura 1 adicionalmente ilustra la combinación del flujo de fluido adyacente dentro de una trayectoria de flujo de reducción de presión (mostrada por las flechas de flujo en el sector de flujo 141) a través de por lo menos dos secciones de placas del montaje de placas apiladas. El flujo de fluido en el difusor ejemplar 100 incluye los componentes de flujo radial y lateral desde el centro hueco a través de la primera superficie en la primera placa, un componente de flujo axial desde la primera placa a la segunda placa, un componente de flujo radial y lateral a través de la segunda superficie en una segunda placa, un componente de flujo axial desde la segunda placa a la primera placa, un componente de flujo radial y lateral a través de la tercera superficie en la primera placa, un componente de flujo axial desde la primera placa a la segunda placa, y un componente de flujo sustancialmente radial a través de la cuarta superficie en la segunda placa al perímetro externo. También se debe apreciar que para mantener el flujo de masa a través del difusor, mientras las velocidades disminuyen a través de las superficies respectivas de reducción de presión, deben aumentar las áreas de abertura (es decir, los índices de entrada a salida) de cada superficie. Para asegurar la capacidad de flujo amplia, el difusor ejemplar 100, sectores de flujo 140, 141, 142, 143, 144 y 145 tienen la primera superficie formada a través de una abertura conectada a un primer pasaje de espacio respectivo; la segunda superficie incluye cinco aberturas conectadas a un solo segundo pasaje de espacio grande; la tercera superficie incluye diez aberturas conectadas a un solo tercer pasaje de espacio; y la cuarta superficie incluye una abertura relativamente ancha conectada al perímetro externo del montaje de placas apiladas. Por lo tanto, el número de aberturas aumenta mientras el flujo progresa en la trayectoria de flujo de reducción de presión hasta la superficie final. Se debe apreciar que el número y tamaño de las aberturas en varias superficies de flujo, pueden ser específicos para una aplicación dada o elección de diseño. Además, en el difusor ejemplar la tercera y cuarta superficie 180 y 190 son preferiblemente de forma rectangular para proporcionar un índice de área de entrada a salida para eliminar sustancialmente la aceleración del fluido a velocidades sónico según lo descrito previamente para la primera y segunda superficies 160 y 170 mientras promueven el flujo de masa sustancial a través del difusor ejemplar 100. La forma rectangular de la tercera superficie dentro de los sectores de flujo, permite ventajosamente que un número máximo de trayectorias de flujo paralelo maximicen el flujo de fluido mientras proporcionan la separación de los chorros de fluido en las salidas 187 para minimizar las interacciones del chorro en las entradas de la cuarta superficie 197. Se entiende generalmente que los dispositivos de reducción de presión de fluido de etapas múltiples convencionales utilizan frecuentemente las salidas múltiples en la superficie final del dispositivo de reducción de presión de fluido que puede no ser aceptable en las aplicaciones de índice de disminución de presión alta. Es decir, las numerosas salidas de geometría pequeña tienden a promover la separación del chorro, que se conoce para reducir el ruido debido a la interacción del chorro, pero desafortunadamente esta configuración también promueve los aumentos relativamente grandes de la velocidad de fluido, que tienden a aumentar sustancialmente el ruido relacionado a la velocidad de fluido si se desarrollan las velocidades de fluido sónico. En el difusor ejemplar 100, la forma rectangular grande de la cuarta superficie no crea velocidades sónicas. De hecho en base a su superficie transversal grande, la salida de restricción baja del difusor ejemplar 100 no puede acelerar el fluido saliente, en relación a la superficie anterior. Sin embargo proporciona un índice predeterminado de área de entrada a salida en la superficie final para promover el flujo subsónico. Según lo descrito detalladamente más adelante, los índices de área de entrada a salida en la tercera y cuarta superficies, se han predeterminado para proporcionar una presión trasera específica (es decir, una disminución de presión controlada a través de la superficie) para mantener el flujo subsónico en la salida en las aplicaciones de índice de disminución de presión muy alta. Además para controlar la disminución de presión externa de la superficie, el difusor ejemplar 100 proporciona ventajosamente la reducción del nivel de ruido eliminando sustancialmente cualquier interacción columnaria del flujo que pueda resultar dentro del apilado de placas (es decir el flujo axial incontrolado dentro del dispositivo de reducción de presión de fluido). Según lo ilustrado en la figura 1, la orientación de las placas, según lo descrito anteriormente, coloca las entradas 162 en la primeras superficie en un arreglo escalonado o asimétrico. La colocación asimétrica de las entradas 162 de la primera superficie 160 puede proporcionar un número máximo de entradas desde el centro hueco mientras previene la alineación axial de tales entradas. Un experto en la técnica puede apreciar que la colocación asimétrica crea una colocación diagonal de las entradas de la primera superficie, que elimina sustancialmente la formación de flujos axiales columnarios dentro del apilado de placas, que puede reducir la formación de niveles de ruidos inaceptables. El difusor ejemplar 100 también elimina los problemas conocidos de los arreglos de montajes de difusores convencionales que pueden afectarse dañinamente por los gradientes térmicos. Según lo mostrado en la figura 1, las placas anulares del presente dispositivo de reducción de presión ejemplar incluyen aberturas de sujeción internas 200 alineadas a lo largo de una dirección axial cuando se apilan las placas anulares. Según lo descrito previamente, los difusores liberan comúnmente el gas de alta presión, alta temperatura a una presión baja, atmósfera de temperatura baja. Los difusores de placas apilados convencionales requieren frecuentemente arreglos estructurales superiores de integridad y montaje para soportar tales condiciones. Como tal, los difusores comunes están montados y asegurados generalmente a un sistema de tubería o conductos con la fijación de pernos de sujeción ubicados sobre la superficie exterior del difusor en un círculo fuera del apilado de placas. Este tipo de arreglo utiliza los rebordes de lado elevado comúnmente conocidos que requieren la separación diametral adicional debido a los pernos grandes requeridos para alcanzar la carga de perno total apropiada y la retención de las placas en operación. Este arreglo de montaje común es desventajoso debido a que los pernos grandes se convierten en restricciones de flujo que limitan en flujo en la salida de las placas de difusor, donde la capacidad es más necesaria debido a la expansión de los gases a presión reducida. Además, durante la expresión, la posibilidad de gradientes térmicos entre los pernos y el apilado de placas puede causar la expansión térmica diferencial que crea sobrecargar/descarga de los pernos de retención, que puede conducir a una falla catastrófica del difusor. Una alternativa a colocar los pernos fuera del apilado de placas, es colocarlos internamente en anillo de las placas. Los pernos integrados convencionales tienen aberturas aisladas colocadas con el apilado para reducir las restricciones de salida presentadas por los pernos. Desafortunadamente, esta técnica no trata de manera adecuada los cambios térmicos rápidos (es decir, gradientes térmicos grandes) que pueden resultar de las descargas o vaciado de fluido de alta presión, alta temperatura, tal como los tipos que ocurren en las aplicaciones de derivación de turbina. El difusor ejemplar de las figuras, 1 y 2 soluciona el problema del gradiente térmico y el problema de restricción de flujo. Las placas anulares del montaje de placas apiladas 100 incluyen las aberturas 200 colocadas sobre el perímetro externo 154, establecidas preferiblemente simétricamente entre los sectores de flujo 140, 141, 142, 143, 144 y 145. Las aberturas 200 proporcionan los pasajes de fluido múltiples 210 sobre las aberturas de perno 200 para circular el fluido que fluye a través del difusor alrededor de los sujetadores o pernos (no mostrados). Este arreglo produce por lo menos tres ventajas: 1) los pernos se pueden ubicar de manera adyacente a las cámaras de presión más alta donde es deseable la restricción del flujo y por lo tanto no limita la capacidad total; 2) el diámetro del apilado de placas incluye el anillo de perno y por lo tanto el dispositivo de reducción de presión de fluido puede tener un diámetro más grande que el difusor convencional y tiene un área de salida más grande para permitir el flujo de gas de expansión que por lo tanto proporciona mayor capacidad; y 3) el fluido de proceso tiene más tiempo de interacción y residencia con los pernos para ajustar mejor los gradientes térmicos grandes. Un segundo dispositivo de reducción de presión de fluido ejemplar, configurado como arreglo de válvula, se muestra en las figuras 3 y 4. Similarmente al difusor ejemplar descrito previamente, el arreglo de válvula ejemplar 300 comprende un montaje de placas apiladas que incluye un apilado de placas anulares montadas sobre un eje longitudinal z y alineadas a lo largo de una muesca de registro 345. El arreglo de válvula 300 se forma sobre un centro hueco 306 que proporciona la entrada de fluido con una serie de entradas 362 formadas dentro de los sectores de flujo sustancialmente similares 340, 341 y 342 que incluyen pasajes en un perímetro externo 305 que sirven como salida del dispositivo. En el arreglo de válvula 300, el centro hueco 306 también forma un asiento en el cual una conexión de válvula (no mostrada) se puede mover a través del plano de cada placa que expone las entradas individuales 362 en relación a la posición de conexión de válvula para controlar la entrada de fluido al arreglo de válvula 300. Aún similarmente al difusor ejemplar descrito previamente, el presente arreglo de válvula ejemplar 300 está comprendido por un número de pares de placas anulares, que definen los pasajes de fluido. Los pares de placas están comprendidos por: una placa de espacio 310 y una placa de flujo 320. Una vista en perspectiva en despiece de cuatro placas anulares se muestra en la figura 4. Cada par de placas anulares proporciona una primera superficie de reducción la presión alineada radialmente, una segunda superficie de reducción de presión, una tercera superficie de reducción de presión, y una cuarta superficie de reducción de presión. Cada superficie de reducción de presión incluye una o más aberturas seguidas por uno o más pasajes, según lo descrito más abajo. Similarmente al difusor ejemplar, cada superficie incluye los pasajes que conducen a las aberturas de sus superficies subsecuentes. Las superficies de reducción de presión y las trayectorias de flujo del arreglo de válvula ejemplar se alinean radialmente en los sectores a lo largo de las placas individuales con el patrón de las cuatro superficies de reducción de presión repetidas alrededor de la circunferencia del arreglo de válvula ejemplar para formar un total de tres sectores de flujo con cuatro superficies cada uno. El arreglo de válvula ejemplar 300 utiliza un apilado de pares de placas anulares sustancialmente idénticos 310 y 320, orientados según lo descrito más abajo, para proporcionar las trayectorias múltiples de flujo de reducción de presión entre las entradas y salidas del dispositivo. Las vistas en perspectiva de las figuras 3 y 4 ilustran el arreglo de válvula 300 usando dos pares de placas anulares, pero un experto en la técnica apreciara que cualquier número de pares de placas anulares puedan ser de distinta altura de apilado y diámetro de placa, de acuerdo a los requisitos de la aplicación, sin apartarse del espíritu y alcance del arreglo de válvula ejemplar. Cada par de placas anulares 310 y 320 se puede dividir en sectores de flujo 340, 341 y 342 que conectan los pasajes de flujo de las entradas 362 al centro hueco 306 con las salidas 397 en el perímetro externo 305. Más específicamente, cada sector 340, 341 y 342 comprende por lo menos tres superficies de flujo, y preferiblemente cuatro superficies, que proporcionan la reducción de la presión de fluido a través del dispositivo. Las superficies de flujo 360, 370, 380 y 390 se pueden formar a través de por lo menos un par de placas anulares 310 y 320, y preferiblemente, se pueden formar a través de tres placas adyacentes 310, 320 y 330 para proporcionar el flujo radial, lateral y axial dentro del dispositivo, según lo descrito previamente. Según lo mostrado en las figuras 3 y 4, cada superficie de reducción de presión 360, 370, 380 y 390 incluye una o más aberturas seguidas por uno o más pasajes. Una primera superficie de reducción de presión 360 se forma a través de una primera restricción de fluido proporcionada por una entrada estrecha 362 que se conecta a una salida relativamente más amplia 367 por un pasaje intermedio 366. Una segunda superficie de reducción de presión 370 (mostrada en la figura 4) se forma a través de las segundas restricciones de fluido múltiples proporcionadas por una entrada estrecha 372 que se conecta a una salida relativamente amplia 377 por un pasaje intermedio 376. Una tercera superficie de reducción de presión 380 se forma a través de la tercera restricción de fluido múltiple proporcionada a través de una entrada 382 que se conecta a una salida 387 por un pasaje intermedio 386, y una cuarta superficie de reducción de presión 390 se forma a través de una restricción de fluido proporcionada a través de una entrada 392 que se conecta a una salida 397 por un pasaje intermedio 396. Según lo ilustrado con las flechas de flujo en la figura 3, las trayectorias de flujo de reducción de presión progresan desde el centro hueco 306 al perímetro externo 305 del montaje de placas apiladas con las compensaciones de placa giratorias preferidas según lo mostrado. Las placas anulares 310 y 320 se proporcionan con una muesca de registro 345 para alinear los pasajes. Cada placa de flujo 320 en el apilado se gira preferiblemente en relación a los discos adyacentes según lo mostrado en la figura 3. El experto debe apreciar que la orientación preferida pueda alcanzar el giro de los discos adyacentes de 180 grados sobre el eje longitudinal o z o moverse de manera adyacente a los discos sobre el eje y para alinear los pasajes. Las placas de espacio son sustancialmente idénticas y se pueden alinear a lo largo de la muesca de registro para lograr la orientación apropiada dentro del apilado. Con las orientaciones giratorias ilustradas, la primera salida de superficie 367 se alinea con un primer espacio 375 en por lo menos una placa adyacente 320, y preferiblemente un espacio en un disco adyacente 340, a modo que el flujo de fluido que sale de la primera superficie 360 entre a por lo menos el primer espacio 375 formado dentro de la placa adyacente 320. Según lo explicado previamente, la contracción-expansión del fluido a través de la restricción de tipo inyector induce la disminución de presión deseada en el fluido. El fluido de una presión relativamente más baja se agrupa en el primer espacio 375 y se transfiere bajo presión a las superficies externas. La trayectoria del flujo puede progresar en por lo menos dos placas sucesivas en el montaje de placas apiladas e incluye los componentes de flujo radial, lateral y axial, con una dirección general que se puede considerar flujo "radial divergente" con respecto a una sección transversal del montaje de placas apiladas. Mientras el fluido fluye a través del primer espacio 375, ingresa a las segundas entradas de superficie relativamente estrechas 372 en la segunda placa adyacente 320. Las segundas entradas de superficie restrictivas aceleran el fluido en las segundas salidas de superficie amplias 377 que inducen una segunda disminución de la presión. El fluido de la segunda superficie 370 se agrupa con el segundo espacio 385 formado en por lo menos la primera placa de espacio 310, y preferiblemente en una segunda placa de espacio 330, en donde el fluido se mezcla en las direcciones radiales y laterales. El fluido continúa fluyendo desde las segundas salidas de superficie 377 y en las terceras entradas de superficie 382 en la placa de flujo adyacente 320. Las terceras salidas de superficie 387 se alinean con las cuartas entradas de superficie 392 en la segunda placa 320 para dirigir el fluido a través de las cuartas salidas de superficies relativamente amplias 397 en el perímetro externo 305 del apilado. La salida 397 se puede dividir en salidas múltiples segregados por elementos de rigidez 398, según lo mostrado, sin afectar de manera adversa la presión trasera predeterminada. Por ejemplo, en cualquier dispositivo de reducción de presión de fluido descrito en la presente puede ser deseable incluir elementos de rigidez dentro del área de salida para eliminar sustancialmente las resonancias inducidas por las vibraciones en la salida sin la reducción sustancial del área de flujo de salida deseada. En aplicaciones del arreglo de válvula, las placas anulares se pueden asegurar juntas por unión alrededor de la periferia del montaje de placas apiladas o se pueden unir juntas. Como tal, los elementos de rigidez de la placa de flujo se pueden unir a las placas de espacio adyacentes para reducir las áreas de salida continuas expuestas a los flujos de alta velocidad que pueden inducir vibraciones y ruido en el dispositivo. Las trayectorias de flujo de reducción de presión progresan desde el centro hueco 306 al perímetro externo 305 del montaje de placas apiladas 300 y son proporcionadas apilando las placas anulares con compensaciones giratorias según lo mostrado. Además, un experto en la técnica también puede apreciar que similarmente al difusor ejemplar, las entradas 362 en la primera superficie se pueden colocar de manera asimétrica sobre el centro hueco. Se cree que la colocación asimétrica de las entradas 362 de la primera superficie 360 permite un número máximo de entradas desde el centro hueco mientras previene una alineación axial de tales entradas, lo cual puede eliminar la formación de flujos axiales columnarios dentro del apilado de placas que puede reducir la formación de niveles de ruidos inaceptables. También se debe apreciar que las salidas de placa de flujo sucesivas no están alineadas a lo largo del eje longitudinal. Los salidas de placa de flujo sucesivas 397 se pueden girar en relación a las placas adyacentes para asegurar que no se alineen las salidas adyacentes a lo largo del eje longitudinal z. La interacción del chorro en las salidas puede promover los niveles de ruidos inaceptables, por lo tanto las salidas no alineadas pueden reducir sustancialmente el ruido emitido desde el dispositivo de reducción de presión de fluido. Además, la alineación preferida de las salidas 397 minimiza las distancias entre los elementos de rigidez 398 para aumentar sustancialmente la frecuencia resonante de las salidas para minimizar adicionalmente el ruido audible.

Finalmente, se debe apreciar que, similarmente al difusor ejemplar, las restricciones de la tercera superficie del arreglo de válvula ejemplar 300 no tienen una geometría convergente-divergente (es decir, de tipo inyector) tal como las restricciones de la primera y segunda superficies. Según lo explicado previamente, la tercera superficie y cuarto superficie operan para proporcionar una presión trasera predeterminada a las superficies anteriores mientras que proporcionan una disminución de presión relativamente más pequeña que mejora sustancialmente la atenuación del ruido aerodinámico en una aplicación de índice de disminución de presión alta eliminando sustancialmente el flujo sónico en las salidas. Por lo tanto, en cualquier dispositivo de reducción de presión de fluido ejemplar, el ruido total del dispositivo se puede reducir sustancialmente creando una disminución de las presión específica en las superficies de salida definidas por los índices de área de entrada a salida de una superficie dada. El experto puede apreciar que existen numerosos métodos para predeterminar o seleccionar los índices de disminución de presión y las geometrías del pasaje según lo descrito previamente, que proporcionan el flujo subsónico en la superficie de salida de los dispositivos de reducción de presión de fluido ejemplar sin apartarse del espíritu y alcance de los dispositivos de reducción de presión de fluido ejemplar. Tal método se describe detalladamente más adelante. Por ejemplo, reconociendo que para los fluidos compresibles, tales como vapor, un índice de disminución de presión superior a 0.5 puede promover el flujo sónico, un dispositivo de cuatro superficies, tal como el difusor ejemplar 100 o el arreglo de válvula 300, se puede diseñar para reducir sustancialmente el ruido emitido en una aplicación de índice de disminución de presión alta. Más específicamente, un dispositivo de cuatro superficies de reducción de presión de fluido puede tener un flujo subsónico en las salidas seleccionando la tercera y cuarta superficies, los índices de disminución de presión serán de aproximadamente 0.4. Se entiende generalmente que el índice de disminución de presión es útil para predecir las velocidades de fluido a través de los componentes de flujo (por ejemplo, un dispositivo de reducción de presión de fluido o un pasaje de fluido dentro del dispositivo de reducción de presión de fluido) y se puede determinar usando la siguiente ecuación 1. ? _ P entrada -P salida i. ecuación 1 ?en,mda según lo mostrado anteriormente en la ecuación 1, el índice de disminución de presión (x) es igual al índice del diferencial de presión (Pentrada - saMda) a través del componente de fluido y la presión de entrada (Pentrada)- Por ejemplo, con una presión de entrada (Pentrada) de 400 psia con una presión de salida (Psai¡da) de 14.7 psia, el índice de disminución de presión (x) es de aproximadamente 0.963. Según lo descrito previamente, una aplicación con estos parámetros de entrada/salida sería clasificada como una aplicación de índice de disminución de presión alta y requeriría un funcionamiento más allá de los dispositivos de reducción de presión de fluido convencionales para lograr niveles de ruidos aceptables. Para solucionar las relaciones secuenciales de disminución de presión para un dispositivo con superficies, tal como el presente dispositivo de reducción de presión de fluido ejemplar, se puede apreciar que en las superficies intermedias, la presión de salida de una superficie anterior dentro de un sector de flujo es sustancialmente igual a la presión de entrada de una siguiente superficie. Esta relación se puede explotar al calcular los índices individuales de disminución de presión de superficie que conducirán a consideraciones de geometría (es decir índices de área de entrada a-salida) al derivar los parámetros del dispositivo. El experto en la técnica puede apreciar que determinando las presiones de entrada y salida para una superficie, proporcionaría la base que determina la geometría de la superficie para alcanzar la reducción de presión deseada, y por lo tanto el índice de disminución de presión deseado. Por ejemplo, seleccionando el flujo que será constante a través de todas las superficies (es decir sustancialmente igual), las ecuaciones de dimensionamiento conocidas para los fluidos compresibles de la American National Standards Institute/lnstrument Society of America publicación ANSI/ISA-75.01.01 -2002, se pueden utilizar para derivar los índices de área para cada una de las superficies para las condiciones de flujo no regulado y de flujo regulado. Solucionando la ecuación para el índice de flujo de masa y seleccionando el flujo a través de cada superficie sustancialmente igual (es decir, el flujo constante a través de cada superficie del dispositivo), se pueden determinar los índices de área para las áreas de entrada y áreas de salida para cada superficie. Por lo tanto, conociendo la presión de entrada (Pentrada)> la presión de salida (Psai¡da) de todo el dispositivo y los índices de disminución de presión deseados de la superficie final para la tercera y cuarta superficies, (x3=0.4 y x4 = 0.4) para una aplicación dada, un experto en la técnica pueden calcular las relaciones fluido restantes (es decir, los índices de disminución de presión y de área de superficie). Según lo mostrado a continuación en la ecuación 2, la presión de entrada de la cuarta superficie (Pentrada) puede ser determinada a partir de la presión de salida de la cuarta superficie conocida (por ejemplo P4Saiida = 14.7 psia) y el índice de disminución de presión de la cuarta superficie predeterminado (por ejemplo, x4 = 0.4). Por ejemplo con las condiciones dadas del presente ejemplo, la presión de entrada de la cuarta superficie puede ser de aproximadamente 14.7 psia dividido por 0.6 ó 24.5 psia. Según lo descrito previamente, para las superficies intermedias, la presión de salida de una superficie anterior es sustancialmente igual a la presión de entrada de una superficie subsecuente, según lo mostrado en la ecuación 3. P ii. Ecuación 2 p - isalida 4 entrada l-x4 Üi. ECUaCiÓn 3 ~ Ce tra a iv. Ecuación 4 P3alnda Al determinar la presión de entrada de la tercera superficie (P 3entrada ), la presión de entrada de la cuarto superficie (P4entrada) calculada en la ecuación 2 puede sustituirse en la ecuación 4 por la presión de salida de la tercera superficie (P3saiida)- Por lo tanto, cuando el índice de disminución de presión de la tercera superficie ejemplar, x3l se desea que sea 0.4, la presión de entrada en la tercera superficie ( 3entrada) puede ser de aproximadamente 24.5 psia dividida por 0.6 ó 40.8 psia. Una vez que se han determinado las condiciones de presión para la cuarta superficie y la tercera superficie, los parámetros restantes para se puede determinar la segunda y primera superficies. Las ecuaciones 5 y 6 mostradas a continuación definen los índices de disminución de presión para la segunda y primera superficies, respectivamente. P lentrada - P Isalida v. ecuación 5 x2 ~ ñ 2 entrada — „ _ P \cntrada - P \salida vi. ecuación 6 *i = p entrada Un experto puede apreciar adicionalmente que puede ser preferible tomar una disminución de presión sustancial dentro de las superficies internas del dispositivo de reducción de presión de fluido para proporcionar las reducciones sustanciales de la energía de fluido para reducir el ruido emitido en las superficies externas del dispositivo. Específicamente, las superficies internas pueden tener índices de disminución de presión en una o ambas superficies que producen velocidades sónicas de fluido, pero según lo explicado previamente, debido al pobre acoplamiento sónico de las superficies internas al perímetro de salida, el ruido generado por estas superficies internas no afecta de manera adversa las características de atenuación de ruido total del dispositivo. El experto también puede apreciar que los índices de disminución de presión de la primera y segunda superficies puede, pero no necesariamente, ser sustancialmente igual, según lo mostrado en la ecuación 7. ECUaCiÓn P - P P - P VÜ 7 \entrada \salida _ lenlrada 2 sal ida P P \entroda lenlrada VÜi. ECUaCiÓn 8 Pomada = Centrada En el presente ejemplo, los índices de disminución de presión de la segunda superficie y de la tercera superficie, x2 y Xi , se seleccionan para ser sustancialmente iguales solamente para simplificar la determinación de las presiones de entrada y salida para las superficies. Según lo descrito previamente, y según lo mostrado en la las ecuación 8, la presión de entrada de la segunda superficie (P2entrada) es sustancialmente igual a la presión de salida de la primera superficie (Pientrada)- IX. ECUaCiÓn 9 Centrado Por lo tanto, según lo mostrado en la ecuación 9, la presión de salida de la primera superficie (Pisai¡da) se puede determinar por la sustitución de la ecuación 8 en la ecuación 7 y la determinación de la presión de salida de la primera superficie (Pisaiida)- Por lo tanto, en el presente ejemplo, la presión de entrada de la primera superficie (P1entrada) fue dada como 400 psia y la presión de salida de la segunda superficie (P2sai¡da) fue derivada de la ecuación 3 (es decir, P2sai¡da = P3entrada). Por lo tanto, después de hacer la sustitución, la presión de salida de la primera superficie ejemplar ( isanda) puede ser de aproximadamente 127.8 psia y a partir de la ecuación 5 y 6, los índices disminución de presión de la segunda superficie y de la primera superficie pueden se de aproximadamente 0.681. Por lo tanto, un experto en la técnica puede apreciar que para los fluidos compresibles, los índices de disminución de presión de la segunda superficie y de la primera superficie pueden producir un flujo sónico dentro de estas superficies. Por lo tanto, una vez que las presiones de entrada y de salida para cada superficie son determinadas, las ecuaciones de flujo estándar encontradas en ANSI/ISA-75.01.01 -2002, Flow Equations for Sizing Control Valves, tercera impresión 2 de marzo de 2004, tal como la ecuación 10 y 11, se pueden utilizar para determinar los índices de las áreas de entrada a salida para configurar el dispositivo de cuatro superficies ejemplar para el flujo subsónico en la superficie de salida. p ecuación 10 w = CvANF v vP v n isalida xi I ¡salida r p atmósfera xi. ecuación 11 Es decir, determinando la ecuación de dimensionamiento para el flujo (w), y seleccionando el flujo de masa de cada superficie sustancialmente igual, un experto en la técnica puede calcular el área (a) de las entradas y salidas para producir el flujo de masa deseado. Por lo tanto, mantiene los índices de área para las entradas y salidas para cada superficie en las geometrías de los pasajes, el fluyo a través de cada superficie con respecto a los índices de disminución de presión predeterminados se puede controlar para promover el flujo subsónico en la superficie de salida cuando se conocen las condiciones de entrada y las condiciones de salida. Como un ejemplo, cuando los índices de disminución de presión pueden ser de aproximadamente 0.4 para la cuarta superficie y tercera superficie y aproximadamente 0.68 para la segunda superficie y la primera superficie, los índices de área de entrada a salida pueden ser de aproximadamente 15.89, 9.52 y 3.13 para la cuarta a tercera superficie, tercera a segunda superficie, y segunda a primera superficie, respectivamente. Manteniendo estos índices de área en el dispositivo de reducción de presión de fluido ejemplar, una presión trasera predeterminada es desarrollada en las superficies 4 y 3 para promover el flujo subsónico en la superficie de salida final. Por lo tanto, generalmente para las aplicaciones donde el índ ice de dismin ución de presión del dispositivo crea velocidades sónicas en las salidas, los índices de área de entrada a salida predetermi nados el difusor ejemplar y el arreglo de válvula disminuyen la presión de una manera controlada para reducir sustancialmente el ruido aerodinám ico asociado normalmente a tales aplicaciones. Brevemente, el montaje de placas apiladas puede ser caracterizado como sigue: 1 . El montaje de placas apiladas tiene trayectorias de flujo de red ucción de presión mú ltiples con entradas en el centro hueco y sal idas en el perímetro externo alineado rad ialmente en los sectores de flujo individ uales. 2. Las trayectorias de flujo de reducción de presión son definidas por más de dos superficies de red ucción de presión unidas en serie. Cada superficie de reducción de presión se une a otra superficie de reducción de presión en por lo menos u na placa anular adyacente. Las superficies de reducción de presión pueden alternar entre dos placas o pueden progresar en placas sucesivas. Cada superficie a menos que la última implique el flujo radial a través de las abertu ras en los espacios seguido por el flujo axial en la superficie sig uiente en una placa adyacente (la ú ltima superficie implica solamente el flujo rad ial a través de u na abertu ra en el perímetro externo del montaje de placas apiladas). 3. Cada superficie incluye una o más aberturas. Cada abertura de la primera y segunda superficies internas tiene una entrada bien redondeada o bien afilada y una descarga precipitada. Cada uno de estas superficies descarga en un espacio q ue es relativamente ancho en la dirección circunferencial y es relativamente estrecho en la dirección radial . En las superficies externas, las restricciones son generalmente de forma rectangular y las d imensiones se seleccionan para ejercer u na presión trasera para controlar las velocidades de fluido y mantener el flujo subsónico.

Aunque que se ha mostrado y descrito qué actualmente se consideran las modalidades preferidas de la presente invención , es obvio para los expertos en la técnica q ue varios cambios y modificaciones se pueden hacer en la presente sin apartarse del alca nce de la invención seg ú n lo definido por las reivindicaciones a nexas. Por ejemplo , la cuarta su perficie del arreg lo de válvula se puede retirar de las válvulas de control relativamente peq ueñas o similarmente, para los difusores relativamente grandes, una superficie de flujo ad icional se puede utilizar en u na superficie interna o una superficie externa sin apartarse del espíritu y alcance de la presente invención . Aunque ciertos aparatos , métodos, y artículos de fabricación se hayan descrito en la presente, el alcance que cubre esta patente no se limita al mismo. Por el contrario, esta patente cubre todo el aparato, métodos, y artículos de fabricación que se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones anexas literalmente o bajo la doctrina de equ ivalentes.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de reducción de presión de fluido que comprende: dos o más placas anulares apilables, cada disco tiene un perímetro y un centro hueco alineado a lo largo de un eje longitudinal cuando las placas anulares se apilan una encima de la otra, en donde cada disco adicionalmente comprende: por lo menos un sector de flujo de entrada que tiene una superficie de flujo de entrada que define una primera área de entrada y una primera área de salida, y por lo menos un sector de flujo de salida que tiene una superficie de flujo de salida que define una segunda área de entrada y una segunda área de salida, en donde la relación de la segunda área de entrada a la segunda área de salida se predetermina para definir una contrapresión en la superficie de flujo de salida para proporcionar un flujo de fluido subsónico en el perímetro.

2. El dispositivo de reducción de presión de fluido de la reivindicación 1, en donde: por lo menos una superficie de flujo de entrada adicionalmente comprende: por lo menos uno una ranura de entrada de fluido que se extiende parcialmente desde el centro hueco hacia el perímetro, y un primer espacio que está alineado radial y adyacentemente a la ranura de entrada de fluido; y que se extiende parcialmente desde el perímetro hacia el centro hueco, y por lo menos una superficie de salida de flujo que comprende adicionalmente: por lo menos una ranura de salida de fluido que se extiende parcialmente desde el perímetro hacia el centro hueco, y un segundo espacio que es adyacente radialmente a la ranura de salida de fluido y que se extiende parcialmente desde el centro hueco hacia el perímetro.

3. El dispositivo de reducción de presión de fluido de la reivindicación 2, en donde un primer disco se coloca selectivamente para apilarse encima de un segundo disco para permitir el flujo de fluido desde la ranura de entrada de fluido de la superficie de entrada de flujo del primer disco al segundo espacio de la superficie de salida de flujo del segundo disco, tal que un flujo de fluido se divida en una dirección axial superior e inferior para fluir en las ranuras adyacentes del espacio con direcciones de flujo radial múltiples, y después distribuirse a través de por lo menos una ranura de la superficie de salida en por lo menos un disco.

4. El dispositivo de reducción de presión de fluido de la reivindicación 1, en donde cada disco comprende una pluralidad de superficies de flujo, en donde una primera superficie de flujo y una segunda superficie de flujo reducen sustancialmente la presión de fluido en el mismo.

5. El dispositivo de reducción de presión de fluido de la reivindicación 4, en donde una tercera superficie de flujo y una cuarta superficie de flujo reducen sustancialmente el ruido aerodinámico del dispositivo de reducción de presión de fluido.

6. El dispositivo de reducción de presión de fluido de la reivindicación 5, en donde la primera superficie de flujo y la segunda superficie de flujo comprenden los pasajes que definen los pares de contracción-expansión de configuración de tipo inyector.

7. El dispositivo de reducción de presión de fluido de la reivindicación 6, en donde la tercera superficie de flujo y la cuarta superficie de flujo comprenden los pasajes que son generalmente de forma rectangular.

8. El dispositivo de reducción de presión de fluido de la reivindicación 5, en donde la primera y segunda superficies de flujo se configuran para proporcionar un índice de disminución de presión entre el intervalo de 0.50 y 0.78.

9. El dispositivo de reducción de presión de fluido de la reivindicación 8, en donde la tercera y cuarta superficie de flujo se configuran para proporcionar un índice de disminución de presión de entre 0.30 y 0.40.

10. Un dispositivo de reducción de presión de fluido de acuerdo a la reivindicación 1, en donde cada disco incluye las aberturas de montaje ubicadas en la periferia de cada disco y el dispositivo incluye adicionalmente una pluralidad de sujetadores alargados cada uno adaptado para pasar a través de una abertura de montaje respectiva en cada una de las placas anulares para mantener las placas anulares apiladas y montadas juntas.

11. Un dispositivo de reducción de presión de fluido de acuerdo a la reivindicación 10, en donde cada abertura del montaje incluye un pasaje de fluido en comunicación con el fluido que fluye a través del dispositivo de reducción de presión de fluido.

12. Un dispositivo de reducción de presión de fluido que comprende: una pluralidad de placas anulares apiladas, cada disco tiene un perímetro y un centro hueco alineados a lo largo de un eje longitudinal cuando las placas anulares se apilan una encima de otra, en donde cada disco adicionalmente comprende: un sector de flujo de entrada que tiene una superficie de flujo de entrada que comprender una ranura de entrada de fluido que se extiende parcialmente desde el centro hueco hacia el perímetro y un primer espacio que es adyacente radialmente a la ranura de entrada de fluido y que se extiende parcialmente desde el perímetro hacia el centro hueco, y un sector de salida de flujo que tiene una superficie de salida de flujo que comprende una ranura de salida fluido que se extiende parcialmente desde el perímetro hacia el centro hueco y un segundo espacio que es adyacente radialmente a la ranura de salida de fluido y que se extiende parcialmente desde el centro hueco hacia el perímetro.

13. Un dispositivo de reducción de presión de fluido de acuerdo a la reivindicación 12, en donde las placas anulares apiladas adyacentes se colocan selectivamente para permitir el flujo de fluido desde la superficie fluido de entrada de un primer disco en el segundo espacio de las placas anulares adyacentes, tal que la trayectoria de flujo de fluido se divida en las direcciones de flujo axial y radial, y después se distribuya a través del primer espacio del primer disco a las ranuras de salida de las placas anulares adyacentes.

14. Un dispositivo de reducción de presión de fluido de acuerdo a la reivindicación 14, en donde el dispositivo incluye una pluralidad de sujetadores alargados cada uno se adapta para pasar a través de un abertura de montaje respectiva en cada una de las placas anulares para mantener las placas anulares apiladas y montadas juntas.

15. Un dispositivo de reducción de presión de fluido de acuerdo a la reivindicación 12, en donde cada disco incluye las aberturas de montaje separadas de manera espacial en el disco, cada abertura de montaje tiene un pasaje de fluido en comunicación con el fluido que fluye a través del dispositivo de reducción de presión de fluido.

16. El dispositivo de reducción de presión de fluido de la reivindicación 13, en donde cada disco comprende una pluralidad de superficies de flujo en donde una primera superficie de flujo proporciona el flujo de fluido a una segunda superficie de flujo, y el segundo flujo proporciona el flujo de fluido a un tercer flujo que proporciona la superficie de flujo de fluido.

17. El dispositivo de reducción de presión de fluido de la reivindicación 17, en donde la tercera superficie de flujo proporciona el flujo de fluido a una cuarta superficie de flujo.

18. El dispositivo de reducción de presión de fluido de la reivindicación 18, en donde la cuarta superficie de flujo proporciona una contrapresión suficiente para inducir el flujo de fluido subsónico en el perímetro.