RU2514328C1

RU2514328C1 - Throttle control device

Info

Publication number: RU2514328C1
Application number: RU2012151736/06A
Authority: RU
Inventors: Ромуальд Ромуальдович Ионайтис; Вадим Владимирович Лемехов; Михаил Евгеньевич Чеков
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-04-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed device comprises body wherein seat with fluid flow channels arranged at 70 to 110 degrees to each other is fitted and control member arranged to vary the seat channels flow section.

EFFECT: higher flow friction factor, ruled out erosion, cavitation and vibration, longer life, expanded fluid control range.

5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам регулирования расхода рабочей среды в трубопроводе путем дросселирования потока среды, проходящего через дросселирующий элемент, создающий перепад давления между входом в устройство и выходом из него и пропускающее требуемый расход среды.The invention relates to the field of engineering, and in particular to devices for regulating the flow rate of a working medium in a pipeline by throttling a medium flow passing through a throttling element, which creates a pressure differential between the device inlet and outlet and the required medium flow rate.

Наиболее близким к настоящему изобретению является дроссельно-регулирующее устройство, содержащее корпус, в котором расположены седло с каналами для протока среды и регулирующий орган, установленный с возможностью изменения площади проходного сечения каналов седла (Каталог «Арматура энергетическая АО ЧЗЭМ ЦНИИТЯЖМАШ», М., 1997 г., с.55, рис.69).Closest to the present invention is a throttle-regulating device containing a housing in which a saddle with channels for the flow of the medium and a regulating body installed with the ability to change the area of the passage section of the channels of the saddle are located (Catalog "Power fittings AO CHZEM TSNIITYAZHMASH", M., 1997 g., p. 55, fig. 69).

В известном дроссельно-регулирующем устройстве седло изготовлено в виде решетки с каналами, перпендикулярными к входной плоскости седла. Наличие решетки с каналами увеличивает поверхность трения потока, что несколько повышает коэффициент гидравлического сопротивления. Однако этого недостаточно для современных дроссельно-регулирующих устройств, поскольку высокие скорости потока в виде «кинжальных» струй заметно уменьшают срок эксплуатации дроссельно-регулирующего устройства из-за эрозионного износа, кавитационного и/или вибрационного разрушения. Кроме того, необходимо учитывать, что в атомной энергетике для повышения безопасности требуется работа дроссельно-регулирующих устройств под давлением, равным давлению в контуре, вследствие чего дроссельно-регулирующие устройства попадают в область неустойчивой работы с появлением вибрации, кавитации и т.п.In the known throttle-regulating device, the saddle is made in the form of a lattice with channels perpendicular to the input plane of the saddle. The presence of a lattice with channels increases the friction surface of the flow, which somewhat increases the coefficient of hydraulic resistance. However, this is not enough for modern throttle control devices, since high flow rates in the form of "dagger" jets significantly reduce the life of the throttle control device due to erosion wear, cavitation and / or vibration damage. In addition, it must be borne in mind that in order to increase safety in nuclear power, throttle control devices must be operated at a pressure equal to the pressure in the circuit, as a result of which throttle control devices fall into the region of unstable operation with the appearance of vibration, cavitation, etc.

Таким образом, основными недостатками вышеуказанного дроссельно-регулирующего устройства являются ограниченная область применения из-за узкого диапазона регулирования расхода потока среды, а также небольшой срок его эксплуатации из-за появления в работе вибрации, кавитации и т.п.Thus, the main disadvantages of the above throttle control device are the limited scope due to the narrow range of control of the flow rate of the medium, as well as its short life due to the appearance of vibration, cavitation, etc.

Задачей настоящего изобретения является создание дроссельно-регулирующего устройства с расширенным диапазоном регулирования расхода потока среды и обладающего длительным ресурсом работы.The objective of the present invention is to provide a throttle control device with an extended range of regulation of the flow rate of the medium and having a long service life.

Технический результат заключается в повышении коэффициента гидравлического сопротивления без снижения пропускной способности дроссельно-регулирующего устройства, снижении скоростей протекания потока рабочей среды через каналы седла, что позволяет устранить процессы эрозии, кавитации, вибрации и перевести работу дроссельно-регулирующего устройства в область длительной устойчивой работы, а также расширить диапазон регулирования расхода рабочей среды.The technical result consists in increasing the coefficient of hydraulic resistance without reducing the throughput of the throttle-regulating device, reducing the flow rates of the working medium through the channels of the saddle, which allows to eliminate the processes of erosion, cavitation, vibration and transfer the operation of the throttle-regulating device to the area of long-term stable operation, and also expand the range of regulation of the flow rate of the working environment.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном дроссельно-регулирующем устройстве, содержащем корпус, в котором расположены седло с каналами для протока среды и регулирующий орган, установленный с возможностью изменения площади проходного сечения каналов седла, каналы в седле выполнены пересекающимися между собой под углом от 70 до 110 градусов.The specified technical result is achieved by the fact that in the known throttle-regulating device containing a housing in which a saddle with channels for the medium flow and a regulating body are installed, with the ability to change the passage area of the saddle channels, the channels in the saddle are intersected at an angle from 70 to 110 degrees.

Кроме того, каналы в седле выполнены пересекающимися под углом от 80 до 100 градусов.In addition, the channels in the saddle are made intersecting at an angle of 80 to 100 degrees.

Кроме того, каждый канал выполнен пересекающимся с не менее чем двумя каналами.In addition, each channel is made intersecting with at least two channels.

Также, седло по продольному сечению выполнено в форме прямоугольной трапеции, меньшее основание которой расположено со стороны ввода регулирующего органа.Also, the saddle along the longitudinal section is made in the form of a rectangular trapezoid, the smaller base of which is located on the input side of the regulatory body.

Также, поперечное сечение каналов выполнено в форме плоских пазов или круглых отверстий.Also, the cross section of the channels is made in the form of flat grooves or round holes.

Благодаря пересекающимся под определенным углом каналам, а также изменению количества их пересечений между собой увеличивается коэффициент гидравлического сопротивления, так как энергия потока тратится на повороты в местах пересечения каналов, что позволяет снизить скорости протекания потока в каналах на всех открытиях (ходах), включая малые, близкие к закрытому состоянию, а седло в форме прямоугольной трапеции, меньшее основание которой расположено со стороны ввода регулирующего органа, увеличивает перепад давления в начале открытия (хода) и пропускную способность с меньшим гидравлическим сопротивлением в конце открытия (хода).Due to the channels intersecting at a certain angle, as well as the change in the number of their intersections, the hydraulic resistance coefficient increases, since the flow energy is spent on turns at the intersection of the channels, which reduces the flow rate in the channels at all openings (moves), including small ones, close to the closed state, and the saddle in the shape of a rectangular trapezoid, the smaller base of which is located on the input side of the regulatory body, increases the pressure drop at the beginning of the opening (Stroke) and bandwidth with a smaller flow resistance at the end of the opening (stroke).

В итоге обеспечиваются широкий диапазон регулирования и длительный ресурс работы дроссельно-регулирующего устройства за счет устранения таких вредных явлений, как вибрация, кавитация, эрозия.As a result, a wide range of regulation and a long service life of the throttle-regulating device are ensured by eliminating such harmful phenomena as vibration, cavitation, erosion.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено дроссельно-регулирующее устройство шиберной задвижки (продольное сечение), на фиг.2 изображено седло дроссельно-регулирующего устройства (поперечное сечение), на фиг.3 и фиг.4 представлено седло, где каждый канал выполнен пересекающимся с не менее чем двумя каналами (продольное и поперечное сечения).The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a throttle control device of a slide gate valve (longitudinal section), Fig. 2 shows a saddle of a throttle control device (cross section), Fig. 3 and Fig. 4 show a saddle, where each the channel is made intersecting with at least two channels (longitudinal and transverse sections).

Дроссельно-регулирующее устройство содержит корпус 1 с направляющей трубой 2, в котором расположены седло 3, например, выполненное в виде плоской фигуры с каналами 4, и регулирующий орган 5, выполненный в виде пластины, установленный с возможностью перекрытия проходного сечения каналов 4. Каналы 4 выполнены в теле седла 3 с пересечением между собой. Угол пересечения каналов 4 может быть выбран в диапазоне от 70 до 110 градусов, преимущественно 90±10 градусов. При значениях угла пересечения каналов 4 меньше 70° коэффициент гидравлического сопротивления значительно увеличивается, что приводит к уменьшению проходной площади каналов 4, а следовательно, и снижению пропускной способности дроссельно-регулирующего устройства, при значениях угла пересечения каналов 4 больше 110° коэффициент гидравлического сопротивления снижается, что приводит к неспособности дроссельно-регулирующего устройства поддерживать большой перепад давления. При значениях угла пересечения каналов 4, равных 90±10 градусов, достигается оптимальный диапазон регулирования расхода среды.The throttle control device includes a housing 1 with a guide tube 2, in which a saddle 3 is located, for example, made in the form of a flat figure with channels 4, and a regulating body 5 made in the form of a plate mounted with the possibility of overlapping the passage section of the channels 4. Channels 4 made in the body of the saddle 3 with the intersection between each other. The angle of intersection of the channels 4 can be selected in the range from 70 to 110 degrees, mainly 90 ± 10 degrees. When the values of the angle of intersection of the channels 4 are less than 70 °, the coefficient of hydraulic resistance increases significantly, which leads to a decrease in the passage area of the channels 4, and therefore, the throughput of the throttle-regulating device, when the values of the angle of intersection of the channels 4 are greater than 110 °, the coefficient of hydraulic resistance is reduced, which leads to the inability of the throttle control device to maintain a large pressure drop. When the values of the angle of intersection of channels 4 equal to 90 ± 10 degrees, an optimal range of regulation of the flow rate of the medium is achieved.

Выполнение седла по продольному сечению в форме прямоугольной трапеции, меньшее основание которой расположено со стороны ввода регулирующего органа, объясняется необходимостью увеличения перепада давления в начале открытия (хода) и увеличением пропускной способности с меньшим гидравлическим коэффициентом в конце открытия (хода).The execution of the saddle along the longitudinal section in the form of a rectangular trapezoid, the smaller base of which is located on the input side of the regulatory body, is explained by the need to increase the pressure drop at the beginning of the opening (stroke) and increase the throughput with a lower hydraulic coefficient at the end of the opening (stroke).

Поперечное сечение каналов 4 может иметь форму плоских пазов или круглых отверстий.The cross section of the channels 4 may be in the form of flat grooves or round holes.

Дроссельно-регулирующее устройство работает следующим образом.Throttle control device operates as follows.

Среда из подводящего трубопровода (не показан) по направляющей трубе 2 поступает на подвижный регулирующий орган 5 и поступает в каналы 4. Количество каналов 4, подключенных к основному потоку, меняется при изменении положения регулирующего органа 5, что, в свою очередь, влияет на расход среды, проходящий через дроссельно-регулирующее устройство.The medium from the supply pipe (not shown) through the guide pipe 2 enters the movable regulatory body 5 and enters the channels 4. The number of channels 4 connected to the main stream changes when the position of the regulatory body 5 changes, which, in turn, affects the flow rate medium passing through a throttle control device.

На входе в каналы 4 среда расходится на потоки, которые в месте пересечения каналов 4 соединяются и опять расходятся, создавая перепад давления на каждом пересечении.At the entrance to the channels 4, the medium diverges into flows, which are connected at the intersection of the channels 4 and again diverge, creating a pressure drop at each intersection.

Изменение коэффициента гидравлического сопротивления в процессе работы регулируется числом пересечений каналов между собой (фиг.3, 4).The change in the coefficient of hydraulic resistance during operation is governed by the number of intersections of the channels between each other (figure 3, 4).

В предлагаемом дроссельно-регулирующем устройстве исключается возможность образования кинжальных струй на выходе из каналов. Вместо них создается более равномерный поток среды, выходящий из каждого канала.The proposed throttle control device eliminates the possibility of the formation of dagger jets at the exit of the channels. Instead, they create a more uniform flow of medium emerging from each channel.

Отрицательный эффект динамического воздействия потока устраняется снижением скоростей потока, кинжальных струй из-за сплошного перемешивания потока на выходе из дроссельно-регулирующего устройства.The negative effect of the dynamic effect of the flow is eliminated by reducing the flow rates, dagger jets due to continuous mixing of the flow at the outlet of the throttle-regulating device.

Claims

1. A throttle-regulating device comprising a housing in which a saddle with channels for the medium flow is located and a regulating body installed with the possibility of changing the area of the passage section of the saddle channels, characterized in that the channels are intersected at an angle of 70 to 110 degrees.

2. The throttle control device according to claim 1, characterized in that the channels are made intersecting at an angle of 80 to 100 degrees.

3. The throttle control device according to claim 1 or 2, characterized in that each channel is made intersecting with at least two channels.

4. The throttle control device according to claim 3, characterized in that the saddle along the longitudinal section is made in the shape of a rectangular trapezoid, the smaller base of which is located on the input side of the adjusting body.

5. The throttle control device according to claim 4, characterized in that the cross section of the channels is made in the form of flat grooves or round holes.