RU2315221C1

RU2315221C1 - Throttling device

Info

Publication number: RU2315221C1
Application number: RU2006108902/06A
Authority: RU
Inventors: Григорий Юрьевич Панчеха
Original assignee: Григорий Юрьевич Панчеха
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2006-03-21
Publication date: 2008-01-20
Also published as: RU2006108902A

Abstract

FIELD: valving systems.

SUBSTANCE: throttling device comprises housing made of a pipe. The members provided with passage for flowing fluid are set with a space one with respect to the other in the opening of the housing in axial direction. The members form stages of throttling. Each throttling member is made of a spiral member made of shaped member whose first end is secured to the plug. The spiral member and plug are mounted coaxially to the opening in the housing with a spaced relation to the housing. The second end of the spiral member is fixed with respect to the housing. The first end and turns of the spiral member are mounted for permitting axial movement. The shaped member is porous and permeable.

EFFECT: expanded functional capabilities.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, преимущественно к дроссельным устройствам для срабатывания перепада давления, и предназначено для использования на ТЭС, ГРЭС, ТЭЦ, АЭС.The invention relates to pipe fittings, mainly to throttle devices for triggering a differential pressure, and is intended for use at thermal power plants, state district power plants, thermal power plants, nuclear power plants.

Известно дроссельное устройство для многоступенчатого дросселирования, состоящее из дисковых дроссельных элементов, установленных в корпусе в виде трубы (см. Благов Э.Е., Ивницкий Б.Я. Дроссельно-регулирующая арматура ТЭС и АЭС. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.72-73, рис.4.20а, б). Причем отверстия в шайбах располагают со смешением друг относительно друга по ходу потока так, что выходы отверстий предыдущей шайбы несоосны с отверстиями последующей шайбы для того, чтобы не было прямого проскока рабочей среды, а потоки меняли направление для усиления их торможения.Known throttle device for multi-stage throttling, consisting of disk throttle elements installed in the housing in the form of a pipe (see Blagov E.E., Ivnitsky B.Ya. Throttle-control valves of thermal power plants and nuclear power plants. - M .: Energoatomizdat, 1990, p. .72-73, Fig. 4.20a, b). Moreover, the holes in the washers are mixed with each other along the flow so that the outlets of the holes of the previous washer are not aligned with the holes of the subsequent washer so that there is no direct penetration of the working medium, and the flows change direction to enhance their braking.

Недостатками конструкции являются малый перепад на одной шайбе - не более 3 МПа, низкая технологичность изготовления - сверление отверстий в толстостенной шайбе. Уменьшение диаметра отверстий и увеличение их количества (при сохранении суммарной площади для прохода потока среды) улучшает дробление потока, несколько снижает уровень шума, т.к. энергия единичной струи уменьшается. Но это понижает технологичность изделия, т.к. просверлить отверстия малого диаметра в толстостенных дисках, выполненных из труднообрабатываемых материалов (эрозионностойких), затруднительно. Точно рассчитать дроссель затруднительно. Возможности настройки таких конструкций нет.The design disadvantages are a small drop on one washer - not more than 3 MPa, low manufacturability - drilling holes in a thick-walled washer. Reducing the diameter of the holes and increasing their number (while maintaining the total area for the passage of the medium flow) improves the crushing of the stream, somewhat reduces the noise level, because the energy of a single jet decreases. But this reduces the manufacturability of the product, because it is difficult to drill holes of small diameter in thick-walled disks made of hard-to-work materials (erosion-resistant). It is difficult to accurately calculate the throttle. There is no possibility to configure such structures.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к представленному изобретению является дроссельное устройство, содержащее корпус в виде трубы, в отверстии которого в осевом направлении размещены с зазором относительно друг друга дроссельные элементы с каналом для прохода среды, образующие ступени дросселирования, каждый дроссельный элемент выполнен в виде спирального элемента из профильного изделия, неподвижно связанного первым своим концом с заглушкой, установленными соосно отверстию корпуса с зазором относительно последнего, причем второй конец спирального элемента закреплен неподвижно относительно корпуса (см. а.с. SU 813063 А, кл. F16K 1/36, 15.03.1981).The closest technical solution (prototype) to the presented invention is a throttle device containing a housing in the form of a pipe, in the opening of which in the axial direction throttle elements are placed with a gap relative to each other with a channel for the passage of the medium forming the throttle stage, each throttle element is made in the form a spiral element from a profile product, fixedly connected with its first end with a plug, mounted coaxially to the opening of the housing with a gap relative to the latter, Rich second end of the helical member is mounted fixedly relative to the housing (see. AS SU 813063 A, Int. F16K 1/36, 15.03.1981).

Основным недостатком известного дроссельного устройства является то, что функциональные возможности по изменению характеристики дроссельного устройства ограничены.The main disadvantage of the known throttle device is that the functionality for changing the characteristics of the throttle device is limited.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей по настройке и изменению параметров дроссельного устройства, а также уменьшение эрозионного износа, шума, повышение технологичности изготовления дросселирующих элементов.The objective of the invention is the expansion of functionality for setting and changing the parameters of the throttle device, as well as reducing erosion, noise, increasing the manufacturability of the manufacture of throttling elements.

Технический результат достигается тем, что в дроссельном устройстве, содержащем корпус в виде трубы, в отверстии которого в осевом направлении размещены с зазором относительно друг друга дроссельные элементы с каналом для прохода среды, образующие ступени дросселирования, каждый дроссельный элемент выполнен в виде спирального элемента из профильного изделия, неподвижно связанного первым своим концом с заглушкой, которые установлены соосно отверстию корпуса с зазором относительно последнего, причем второй конец спирального элемента закреплен неподвижно относительно корпуса, первый конец и витки спирального элемента установлены с возможностью осевого перемещения, а профильное изделие выполнено пористым и проницаемым, кроме тогоThe technical result is achieved by the fact that in the throttle device containing the housing in the form of a pipe, in the opening of which throttle elements with a channel for the passage of the medium forming the throttle stages are arranged axially relative to each other, each throttle element is made in the form of a spiral element from the profile products fixedly connected to its first end with a plug, which are installed coaxially with the opening of the housing with a gap relative to the latter, the second end of the spiral element akreplen fixedly relative to the housing first end and the turns of the helical element mounted for axial displacement, and a profile article is arranged a porous and permeable in addition

- спиральный элемент выполнен с упругими свойствами в виде пружины, например, сжатия,- the spiral element is made with elastic properties in the form of a spring, for example, compression,

- профильное изделие выполнено с упругими свойствами, например, из МР «металлорезины»,- the profile product is made with elastic properties, for example, from MR "metal rubber",

- профильное изделие выполнено с упругими и эластичными свойствами, например, из открытопористой резины, открытоячеистого пенополиуретана.- the profile product is made with elastic and elastic properties, for example, from open-porous rubber, open-cell polyurethane foam.

На фиг.1 изображен разрез дросселя; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - формы поперечного сечения профильного изделия спирального элемента; на фиг.4 - разрез дросселя при полностью сжатых витках спирального элемента.Figure 1 shows a section of a throttle; figure 2 is a view of figure 1; figure 3 - cross-sectional shape of the profile of the spiral element; figure 4 is a section of the throttle with fully compressed turns of the spiral element.

Дроссельное устройство содержит корпус 1 в виде трубы, в отверстии 2 которого размещены с зазором в осевом направлении друг относительно друга дроссельные элементы (ДЭ), каждый из которых выполнен в виде спирального элемента 3 (СЭ) из профильного изделия с каналом для прохода среды между витками СЭ 3. СЭ 3 неподвижно связан первым своим концом 4 с заглушкой 5. СЭ 3 и заглушка 5 установлены соосно отверстию 2 корпуса 1 с зазором 6 относительно последнего, причем второй конец 7 СЭ 3 закреплен неподвижно относительно корпуса 1.The throttle device contains a housing 1 in the form of a pipe, in the opening 2 of which throttle elements (DE) are placed with a gap in the axial direction relative to each other, each of which is made in the form of a spiral element 3 (SE) from a profile product with a channel for the medium to pass between turns SE 3. SE 3 is fixedly connected by its first end 4 to the plug 5. SE 3 and the plug 5 are mounted coaxially to the opening 2 of the housing 1 with a gap 6 relative to the latter, the second end 7 of the SE 3 being fixed motionless relative to the housing 1.

Первый конец 4 и витки СЭ 3 установлены с возможностью осевого перемещения. Заглушка 5 может быть связана с приводом 8 ее перемещения вдоль оси корпуса 1. Заглушка 5 выполнена с обтекаемой внешней поверхностью 9, например, конической формы. СЭ 3 связан с корпусом 1 через параллельно прикрепленные к корпусу 1 и вдоль его оси ребра 10, расположенные в образованном зазоре 6 между наружной поверхностью 11 витков СЭ 3 и внутренней поверхностью отверстия 2 корпуса 1. Профильное изделие выполнено в виде проволоки или полосы, или ленты с простой (фиг.3а - д): круглой, или квадратной, или треугольной, или эллипсной, или прямоугольной, или со сложной (фиг.3е - л): многоугольной или криволинейной формой в поперечном сечении. СЭ 3 может быть выполнен с упругими свойствами в виде пружины, например, сжатия. Профильное изделие СЭ 3 может быть выполнено пористым и проницаемым для рабочей среды (из спеченного изделия, из пористых пластмасс). Профильное изделие СЭ 3 может быть выполнено проницаемым и упругим, например, из МР "металлорезина" или проницаемым, упругим и эластичным, например, из пористой резины, открытоячеистого пенополиуретана.The first end 4 and the turns of SE 3 are installed with the possibility of axial movement. The plug 5 may be associated with the drive 8 of its movement along the axis of the housing 1. The plug 5 is made with a streamlined outer surface 9, for example, of a conical shape. SE 3 is connected with the housing 1 through ribs 10 parallel to the housing 1 and along its axis located in the formed gap 6 between the outer surface 11 of the turns of the SE 3 and the inner surface of the opening 2 of the housing 1. The profile product is made in the form of a wire or strip, or tape with simple (figa - e): round, or square, or triangular, or ellipse, or rectangular, or with complex (figa - l): polygonal or curved in cross section. SE 3 can be made with elastic properties in the form of a spring, for example, compression. The profile product SE 3 can be made porous and permeable to the working medium (from sintered products, from porous plastics). The profile product SE 3 can be made permeable and elastic, for example, from MR "metal rubber" or permeable, elastic and elastic, for example, from porous rubber, open-cell polyurethane foam.

Дроссельное устройство работает следующим образом.The throttle device operates as follows.

Рабочая среда поступает через отверстие 2 к заглушке 5 и СЭ 3, проходит через щели между витками СЭ 3 и дросселируется. Изменением зазора между витками СЭ 3 можно изменять сопротивление ступени дросселя, что приводит к изменению гидравлического сопротивления и расхода рабочей среды при постоянном перепаде давления. Выполнение в поперечном сечении профильного изделия разной формы позволяет организовывать вход и выход рабочей среды для увеличения гидравлического сопротивления и изменять гидравлическую характеристику. При больших перепадах давления целесообразно применение профильных изделий в виде эллипса, прямоугольника, ориентированных большой осью по направлению потока среды (между витками СЭ 3) перпендикулярно оси СЭ 3, зигзагообразного, волнообразного профиля (фиг.3б - л), обладающих повышенной жесткостью в направлении потока среды и действия перепада давления. При малых перепадах давления возможно применение простого круглого профиля (фиг.3, а, е). При использовании криволинейного профиля (фиг.3з - л) имеет место зигзагообразная поверхность, изменяя размеры которой (длины, углы, радиусы) можно влиять на гидравлическую характеристику. СЭ 3 может быть настроен на специальном стенде путем изменения степени сжатия витков и зазора между ними, после чего положение фиксируется с помощью сварки или стопорных, крепежных элементов. СЭ 3 может быть установлен и с возможностью осевого перемещения в процессе работы его витков (кроме конца 7) и заглушки 5. Изменением профиля СЭ 3 возможно регулировать осевую и радиальную жесткость СЭ 3. Увеличение радиальной жесткости необходимо при повышенных перепадах давления.The working medium enters through the hole 2 to the plug 5 and SE 3, passes through the slots between the turns of the SE 3 and throttled. By changing the gap between the turns of SE 3 it is possible to change the resistance of the throttle stage, which leads to a change in hydraulic resistance and flow rate of the working medium with a constant pressure drop. The implementation in cross section of a profile product of various shapes allows you to organize the input and output of the working medium to increase the hydraulic resistance and change the hydraulic characteristic. At large pressure drops, it is advisable to use profile products in the form of an ellipse, a rectangle oriented with a major axis in the direction of the medium flow (between the turns of the SE 3) perpendicular to the axis of the SE 3, a zigzag, wavy profile (fig.3b - l), which have increased rigidity in the direction of flow environment and differential pressure. With small pressure drops, it is possible to use a simple round profile (Fig. 3, a, e). When using a curved profile (fig.3z - l) there is a zigzag surface, changing the dimensions of which (lengths, angles, radii) can affect the hydraulic characteristic. SE 3 can be configured on a special bench by changing the compression ratio of the turns and the gap between them, after which the position is fixed by welding or locking, fastening elements. SE 3 can also be installed with the possibility of axial movement during operation of its turns (except end 7) and plug 5. By changing the profile of SE 3 it is possible to adjust the axial and radial stiffness of SE 3. An increase in radial stiffness is necessary with increased pressure drops.

Выполнение СЭ 3 в виде пружины сжатия позволяет автоматически изменять гидравлическую характеристику при увеличении на входе давления рабочей среды. Под действием набегающего потока рабочей среды на заглушку 5 и увеличивающегося перепада давления на СЭ 3 происходит сжатие витков СЭ 3. Этим процессом можно управлять путем изменения формы наружной поверхности 9 заглушки 5 (изменяется усилие гидродинамического сопротивления), при этом уменьшается зазор между витками СЭ 3, сопротивление потоку среды возрастает, расход рабочей среды уменьшается или поддерживается постоянным. Это обеспечивается правильно подобранными характеристикой осевой жесткости и формы профильного изделия СЭ 3, что не обеспечивают известные конструкции дросселей. Таким образом, расширяются функциональные возможности дросселя. Струи потока рабочей среды входят в щели между витками СЭ 3 радиально, соударяются, что снижает уровень шума и увеличивает сопротивление, т.е. использован принцип инерционного сопротивления (потеря давления связана с инерционными силами и ударами струй среды). В регулирующих органах инерционного сопротивления потеря давления пропорциональна квадрату скорости потока.The implementation of SE 3 in the form of a compression spring allows you to automatically change the hydraulic characteristic when increasing the inlet pressure of the working medium. Under the action of the oncoming flow of the working medium on the plug 5 and the increasing pressure drop on the SE 3, the turns of the SE 3 are compressed. This process can be controlled by changing the shape of the outer surface 9 of the plug 5 (the force of the hydrodynamic resistance changes), while the gap between the turns of the SE 3 decreases resistance to the flow of the medium increases, the flow rate of the working medium decreases or is kept constant. This is ensured by correctly selected characteristics of axial stiffness and the shape of the profile product SE 3, which does not provide well-known designs of chokes. Thus, the functionality of the throttle is expanded. The jets of the flow of the working medium enter the cracks between the turns of the SE 3 radially, collide, which reduces the noise level and increases the resistance, i.e. the principle of inertial resistance is used (pressure loss is associated with inertial forces and impacts of jets of the medium). In regulatory bodies of inertial resistance, pressure loss is proportional to the square of the flow velocity.

Выполнение профильного изделия СЭ 3 пористыми и проницаемыми для рабочей среды позволяет при полном сжатии витков СЭ 3 (фиг.4) осуществлять процесс дросселирования через поровое пространство профильного изделия с использованием принципа вязкостного трения. Профильное проницаемое изделие с упругими свойствами, например, из МР "металлорезина", пенополиуретана позволяет сжимать и далее витки после соприкосновения, при этом сжимается профиль витка в осевом направлении, уменьшается размер пор, а сопротивление потоку рабочей среды увеличивается. Витки СЭ 3 могут быть сжаты предварительно на специальном стенде до получения заданной гидравлической характеристики и зафиксированы сваркой или другими стопорными, крепежными элементами (когда СЭ 3 неподвижен в процессе работы).The implementation of the profile of the product SE 3 porous and permeable to the working environment allows for full compression of the coils of the SE 3 (figure 4) to carry out the throttling process through the pore space of the profile product using the principle of viscous friction. A permeable profile product with elastic properties, for example, from MP "metal rubber", polyurethane foam allows further coils to be compressed after contact, while the profile of the coil is compressed in the axial direction, the pore size decreases, and the flow resistance of the working medium increases. The coils of SE 3 can be pre-compressed on a special stand until a specified hydraulic characteristic is obtained and fixed by welding or other locking, fastening elements (when SE 3 is stationary during operation).

Выполнение связи заглушки 5 с приводом 8 (привод может располагаться снаружи или изнутри корпуса 1) ее осевого перемещения позволяет сжимать или разжимать витки СЭ 3 и изменять гидравлическую характеристику в процессе работы, обеспечивать регулирование потока рабочей среды, что расширяет функциональные возможности дроссельного устройства.The connection of the plug 5 with the actuator 8 (the actuator can be located outside or inside the housing 1) of its axial movement allows compressing or expanding the turns of the SE 3 and changing the hydraulic characteristic during operation, to provide regulation of the flow of the working medium, which extends the functionality of the throttle device.

Конструкция СЭ 3 проста в изготовлении, т.к. спиральный элемент технологичен и легко изготавливается на токарном, профильно-гибочном, пружинно-навивочном станке.The design of SE 3 is easy to manufacture, because the spiral element is technological and easily manufactured on a turning, profile-bending, spring-winding machine.

Представленное дроссельное устройство может быть использовано в качестве регулируемого и нерегулируемого дросселя в системах дросселирования жидких и газообразных сред энергетической, нефтегазовой промышленности.The presented throttle device can be used as an adjustable and unregulated throttle in throttle systems of liquid and gaseous media of the energy, oil and gas industry.

Claims

1. A throttle device comprising a tube-shaped housing, in the opening of which throttle elements with a channel for the passage of the medium, which form the throttle stages, are placed in the axial direction with a gap relative to each other, each throttle element is made in the form of a spiral element from a profile product, fixedly connected first its end with a plug mounted coaxially to the opening of the housing with a gap relative to the latter, the second end of the spiral element being fixed motionless relative to the housing, ayuscheesya in that the first end and the turns of the helical member mounted for axial movement, and the product profile is porous and permeable.

2. The throttle device according to claim 1, characterized in that the spiral element is made with elastic properties in the form of a spring, for example, compression.

3. The throttle device according to claim 1, characterized in that the profile product is made with elastic properties, for example, of "metal rubber".

4. The throttle device according to claim 1, characterized in that the profile product is made with elastic and elastic properties, for example, of open-porous rubber, open-cell polyurethane foam.