RU2764488C1

RU2764488C1 - Low-noise adjustable throttle device

Info

Publication number: RU2764488C1
Application number: RU2020136287A
Authority: RU
Inventors: Александр Андреевич Марущенко; Александр Сергеевич Голиков; Максим Николаевич Дурапов
Original assignee: Акционерное общество "Производственное объединение "Северное машиностроительное предприятие"
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2022-01-17

Abstract

FIELD: hydraulics.

SUBSTANCE: invention relates to the field of hydraulics; it is intended to adjust the flow rate of a working medium, reduce vibration levels of pipelines on Navy ships, civil vessels, as well as in other branches of technology, where high requirements are placed on the vibration efficiency of equipment protection from external vibrations. A low-noise adjustable throttle device contains a case with flanges assembled using bolted connections, between which there is an external elastic membrane. In addition, the device contains a guide device consisting of holders and guides, on which an internal membrane is fixed, fixed with screws to the outer case, and an air cavity formed by the outer case and the guide device, as well as excess air pressure in this cavity, coupled with excess pressure of working fluid in the pressure cavity of the outer case.

EFFECT: ensuring effective protection of the equipment from external vibrations, non-proliferation of its own sound vibrations on the foundation and surrounding structures, as well as stability and repeatability of the configuration of the flow part of the device, and, as a result, the coefficient of hydraulic resistance.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области гидравлики и предназначено для регулирования расхода рабочей среды, снижения уровней вибрации трубопроводов на кораблях ВМФ, гражданских судах, а также в других отраслях техники, где предъявляются высокие требования к вибрационной эффективности защиты оборудования от внешних вибраций.The invention relates to the field of hydraulics and is intended to regulate the flow of the working medium, reduce the vibration levels of pipelines on Navy ships, civil ships, and also in other branches of technology where high requirements are placed on the vibration efficiency of protecting equipment from external vibrations.

Известно дроссельное устройство (А.с. СССР №1665151, кл. F16K 47/14, 1991 г.), в корпусе которого на входной и выходной патрубки соосно установлены гибкий дросселирующий элемент и исполнительный механизм, выполненный в виде двойного сильфона. Межсильфонная полость сообщена с источником управляющего давления.A throttle device is known (AS USSR No. 1665151, class F16K 47/14, 1991), in the body of which a flexible throttling element and an actuator made in the form of a double bellows are coaxially installed on the inlet and outlet pipes. The interbellow cavity is in communication with the control pressure source.

Недостатком известного дроссельного устройства является неконтролируемая форма гибкого дроссельного элемента при регулировании расхода, что приводит к неопределенности величины коэффициента гидравлического сопротивления при одном и том же положении сильфона, а также сложность конструкции.The disadvantage of the known throttling device is the uncontrolled form of the flexible throttling element when regulating the flow, which leads to an uncertainty in the value of the coefficient of hydraulic resistance at the same position of the bellows, as well as the complexity of the design.

Известно взятое за прототип дроссельное гидравлическое устройство (полезная модель к патенту РФ №164942, кл. F16K 7/07, F16K 1/12, 2015 г.), содержащее корпус, внутреннюю эластичную оболочку корпуса, бандажи внутренней эластичной оболочки корпуса, образующие первую камеру, а также сердечник, расположенный внутри корпуса, внешнюю эластичную оболочку сердечника, бандажи внешней эластичной оболочки сердечника, образующие вторую камеру, формирующую вместе с первой камерой пропускной канал. Бандажи выполнены в виде колец или стальной спирали.It is known that a throttle hydraulic device taken as a prototype (utility model to the patent of the Russian Federation No. 164942, class F16K 7/07, F16K 1/12, 2015), containing a housing, an internal elastic shell of the housing, bandages of the internal elastic shell of the housing, forming the first chamber , as well as the core located inside the body, the outer elastic shell of the core, the bandages of the outer elastic shell of the core, forming a second chamber, forming a throughput channel together with the first chamber. Bandages are made in the form of rings or a steel spiral.

Недостатком дроссельного гидравлического устройства является расположенный внутри корпуса сердечник, наличие которого не позволяет получить минимальный коэффициент гидравлического сопротивления. Из описания конструкции устройства следует, что каждый из бандажей эластичных оболочек внутри корпуса может быть закреплен только в двух точках, что не обеспечивает необходимую надежность дросселя.The disadvantage of the throttle hydraulic device is located inside the body of the core, the presence of which does not allow to obtain the minimum coefficient of hydraulic resistance. From the description of the design of the device, it follows that each of the bandages of the elastic shells inside the housing can be fixed only at two points, which does not provide the necessary reliability of the throttle.

Известно регулируемое дроссельное устройство (патент на изобретение РФ №2667177, кл. F16K 31/126, 2017 г.) в корпусе которого размещена направляющая решетка и дросселирующий элемент, представляющий собой непроницаемую эластичную мембрану, закрепленную с помощью зажимных фланцев. Регулировка расхода жидкости или газа через дроссельное устройство осуществляется с помощью гидравлического пресса жидкостью, которая изменяет форму непроницаемой эластичной мембраны и величину проходного сечения.An adjustable throttle device is known (patent for the invention of the Russian Federation No. 2667177, class F16K 31/126, 2017) in the body of which there is a guide grid and a throttling element, which is an impermeable elastic membrane fixed with clamping flanges. Adjustment of the flow rate of liquid or gas through the throttle device is carried out using a hydraulic press with a liquid that changes the shape of the impermeable elastic membrane and the size of the flow area.

Недостатком конструкции является то, что заполнение полости между корпусом и непроницаемой эластичной мембраной несжимаемой жидкостью приводит к тому, что вибрация, возникающая в потоке рабочей жидкости от воздействия привода (насоса и др.), практически без потерь передается на корпус устройства дроссельного и далее по трубопроводу.The disadvantage of the design is that the filling of the cavity between the housing and the impermeable elastic membrane with an incompressible liquid leads to the fact that the vibration that occurs in the flow of the working fluid from the action of the drive (pump, etc.) is transmitted almost without loss to the body of the throttle device and further through the pipeline .

Еще одним недостатком указанного дроссельного устройства является то, что из-за воздействия гравитационных сил формирование непроницаемой эластичной мембраны по направляющим, расположенным внутри корпуса устройства, происходит неравномерно, со смещением в нижнюю часть устройства. Это приводит к неравномерному распределению напряжений внутри мембраны и ее неравномерному растяжению на отдельных участках, что уменьшает срок службы изделия. Кроме того, предложенная конструкция не обеспечивает повторяемость конфигурации проточной части с течением времени в т.ч. при изменении пространственного положения устройства, или при изменении параметров рабочей среды, а также проскальзывание мембраны по направляющим в процессе формирования проточной части, что ведет к ее износу.Another disadvantage of the specified throttle device is that due to the influence of gravitational forces, the formation of an impermeable elastic membrane along the guides located inside the device case occurs unevenly, with a shift to the lower part of the device. This leads to an uneven distribution of stresses inside the membrane and its uneven stretching in certain areas, which reduces the service life of the product. In addition, the proposed design does not ensure the repeatability of the configuration of the flow path over time, incl. when the spatial position of the device changes, or when the parameters of the working medium change, as well as slippage of the membrane along the guides in the process of forming the flow path, which leads to its wear.

На фиг. 1 представлена конструкция малошумного регулируемого дроссельного устройства в продольном разрезе. Малошумное регулируемое дроссельное устройство состоит из корпуса 1, фланцев 2 и 3, обоймы 4, обоймы прижимной 5, мембраны внешней эластичной (резиновой, резинокордной или др.) 6, мембраны внутренней эластичной 7, направляющих 8, штуцера выпускного 9, штуцеров подающих 10 (рабочая жидкость), 11 (воздух или другой газ), болтовых соединений 12, винтов 13, колец уплотнительных 14, 15, 16, кольца бортового 17. На фиг. 2 представлен поперечный разрез по сечению А-А дроссельного устройства при отсутствии давления в воздушной и напорных полостях. На фиг. 3 представлен продольный разрез дроссельного устройства при наличии избыточного давления в воздушной и напорных полостях. На фиг. 4 представлен поперечный разрез по сечению А-А дроссельного устройства при наличии избыточного давления в воздушной и напорных полостях.In FIG. 1 shows the design of a low-noise adjustable throttle device in a longitudinal section. The low-noise adjustable throttle device consists of a body 1, flanges 2 and 3, a cage 4, a clamping cage 5, an external elastic membrane (rubber, rubber-cord or others) 6, an internal elastic membrane 7, guides 8, an exhaust fitting 9, supply fittings 10 ( working fluid), 11 (air or other gas), bolted connections 12, screws 13, sealing rings 14, 15, 16, onboard ring 17. In Fig. 2 shows a cross section along the section A-A of the throttle device in the absence of pressure in the air and pressure cavities. In FIG. 3 shows a longitudinal section of the throttle device in the presence of excess pressure in the air and pressure cavities. In FIG. 4 shows a cross section along the section A-A of the throttle device in the presence of excess pressure in the air and pressure cavities.

Малошумное регулируемое дроссельное устройство представляет собой наружный корпус 1 с фланцами 2 и 3, собранных с помощью болтовых соединений 12, между которыми находится мембрана внешняя эластичная 6 и кольца уплотнительные 15, образую герметичную напорную полость, предназначенную для обеспечения заданного коэффициента гидравлического сопротивления путем деформирования мембраны внешней подачей рабочей жидкости через подающий штуцер 10. Отсутствие воздуха в напорной полости обеспечивается с помощью вентилирования через выпускной штуцер 9.The low-noise adjustable throttle device is an outer casing 1 with flanges 2 and 3 assembled using bolted connections 12, between which there is an external elastic membrane 6 and sealing rings 15, forming a sealed pressure cavity designed to provide a given hydraulic resistance coefficient by deforming the outer membrane by supplying the working fluid through the supply fitting 10. The absence of air in the pressure cavity is ensured by ventilation through the outlet fitting 9.

Направляющий аппарат, образованный обоймой 4, обоймой прижимной 5, мембраной внутренней эластичной 7, направляющими 8, закрепленной с помощью колец пружинных 17. После установки мембраны внутренней эластичной 7 на обойму 4 и обойму прижимную 5, части мембраны за ограничительными буртиками обойм фиксируются с помощью металлической или неметаллической нити (проволоки) и клея (герметика), после чего заводятся кольца бортовые 17. Внешние края мембраны подворачиваются и фиксируются с помощью металлической или неметаллической нити (проволоки) и клея (герметика), обеспечивая герметичность полости.The guide vane formed by the holder 4, the clamping holder 5, the internal elastic membrane 7, the guides 8, fixed with the help of the spring rings 17. or non-metallic thread (wire) and glue (sealant), after which side rings 17 are inserted. The outer edges of the membrane are tucked up and fixed with a metal or non-metallic thread (wire) and glue (sealant), ensuring the tightness of the cavity.

Направляющий аппарат с помощью винтов 13 крепится к фланцу 3 наружного корпуса и образует герметичную воздушную полость, предназначенную для предварительного деформирования мембраны внутренней эластичной 7 за счет избыточного давления воздуха, подаваемого через штуцер 11, расположенный на фланце 2 наружного корпуса, а также поддержания равномерности проточной части дроссельного устройства с течением времени. Герметичность полости обеспечивается за счет установки колец уплотнительных 14, 16.The guide vane is attached to the flange 3 of the outer housing with screws 13 and forms a sealed air cavity designed to pre-deform the internal elastic membrane 7 due to excess air pressure supplied through the fitting 11 located on the flange 2 of the outer housing, as well as to maintain the uniformity of the flow path throttle device over time. The tightness of the cavity is ensured by installing sealing rings 14, 16.

Заявленное устройство работает следующим образом. Внешняя эластичная мембрана 6 заводится в корпус 1 с установленными подающим штуцером 10 и выпускным штуцером 9, после чего последовательно поджимается фланцами 2, 3 с установленными уплотнительными кольцами 15. Фланцы 2 и 3 крепятся к корпусу 1 с помощью болтовых соединений 12. После этого во внутреннюю полость корпуса 1 с установленными фланцами 2, 3, штуцерами 9, 10 и мембраной внешней 6 устанавливается направляющий аппарат, состоящий из обойм 4, 5, направляющих 8 и мембраны внутренней 7. Герметичность полости между мембранами 6 и 7 обеспечивается за счет установки колец уплотнительных 14 и 16. Воздух под избыточным давлением через подающий штуцер 11 подается в воздушную полость, образованную мембранами 6 и 7, обеспечивая предварительное формирование проточной части дроссельного устройства. После этого рабочая жидкость подается в напорную полость, образованную корпусом 1 и внешней мембраной 6, формируя необходимую конфигурацию проточной части и, как следствие, коэффициент гидравлического сопротивления. Наличие избыточного давления в воздушной полости позволяет обеспечить симметричность проточной части относительно основных осей дроссельного устройства с течением времени, а также в случае изменения пространственного положения устройства.The claimed device works as follows. The outer elastic membrane 6 is inserted into the body 1 with the inlet fitting 10 and outlet fitting 9 installed, after which it is sequentially pressed by flanges 2, 3 with installed sealing rings 15. Flanges 2 and 3 are attached to the body 1 using bolted connections 12. housing cavity 1 with installed flanges 2, 3, fittings 9, 10 and outer membrane 6, a guide vane is installed, consisting of clips 4, 5, guides 8 and inner membrane 7. The tightness of the cavity between membranes 6 and 7 is ensured by installing sealing rings 14 and 16. Air under excess pressure through the supply fitting 11 is fed into the air cavity formed by membranes 6 and 7, providing preliminary formation of the flow part of the throttle device. After that, the working fluid is supplied to the pressure cavity formed by the body 1 and the outer membrane 6, forming the required configuration of the flow path and, as a result, the hydraulic resistance coefficient. The presence of excess pressure in the air cavity makes it possible to ensure the symmetry of the flow path relative to the main axes of the throttle device over time, as well as in the event of a change in the spatial position of the device.

Заявленное изобретение направлено на усовершенствование регулирующих устройств гидравлики в части обеспечения стабильности и повторяемости конфигурации проточной части устройства и, как следствие, коэффициента гидравлического сопротивления с течением времени или в случае изменения пространственного положения устройства, а также нераспространения вибрации, возникающей в потоке рабочей жидкости от воздействия привода (насоса и др.).The claimed invention is aimed at improving hydraulic control devices in terms of ensuring the stability and repeatability of the configuration of the flow path of the device and, as a result, the coefficient of hydraulic resistance over time or in the event of a change in the spatial position of the device, as well as the non-proliferation of vibration that occurs in the flow of the working fluid from the action of the drive (pump, etc.).

Достижение указанных технических результатов достигается за счет того, что дроссельное устройство имеет в своем составе воздушную полость, образованную наружным корпусом 1 с установленными фланцами 2, 3, мембраной внешней 6 и направляющим аппаратом, образованным обоймами 4, 5, направляющими 8 и мембраной внутренней 7, благодаря избыточному давлению воздуха (или другого газа) в которой обеспечивается предварительное формирование проточной части, а при наличии избыточного давления в напорной полости, образованной корпусом 1 и внешней мембраной 6, обеспечивает симметричность проточной части относительно основных осей дроссельного устройства с течением времени или при изменении пространственного положения устройства.The achievement of these technical results is achieved due to the fact that the throttle device incorporates an air cavity formed by the outer housing 1 with the installed flanges 2, 3, the outer membrane 6 and the guide vane formed by the clips 4, 5, the guides 8 and the inner membrane 7, due to the excess pressure of air (or other gas) in which the preliminary formation of the flow path is provided, and in the presence of excess pressure in the pressure cavity formed by the body 1 and the outer membrane 6, it ensures the symmetry of the flow path relative to the main axes of the throttle device over time or when the spatial device position.

Технический результат заключается в обеспечении эффективной защиты оборудования от внешних вибраций, нераспространении собственных звуковых колебаний на фундамент и окружающие конструкции, а также стабильности и повторяемости конфигурации проточной части устройства, и, как следствие, коэффициента гидравлического сопротивления.The technical result consists in providing effective protection of the equipment from external vibrations, non-propagation of its own sound vibrations to the foundation and surrounding structures, as well as the stability and repeatability of the configuration of the flow path of the device, and, as a result, the hydraulic resistance coefficient.

Claims

A low-noise adjustable throttle device, which is an outer housing with flanges assembled by means of bolted connections, between which there is an external elastic membrane, characterized in that it contains a guide vane, consisting of clips and guides, on which the internal membrane is fixed, fixed with screws to outer casing, and an air cavity formed by the outer casing and the guide vane, as well as the excess air pressure in this cavity, coupled with the excess pressure of the working fluid in the pressure cavity of the outer casing.