RU2794310C1 - Disk regulator - Google Patents

Disk regulator Download PDF

Info

Publication number
RU2794310C1
RU2794310C1 RU2022103897A RU2022103897A RU2794310C1 RU 2794310 C1 RU2794310 C1 RU 2794310C1 RU 2022103897 A RU2022103897 A RU 2022103897A RU 2022103897 A RU2022103897 A RU 2022103897A RU 2794310 C1 RU2794310 C1 RU 2794310C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
holes
movable
disk
ribs
fixed
Prior art date
Application number
RU2022103897A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Борисович Гринберг
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Опыт"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Опыт" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Опыт"
Application granted granted Critical
Publication of RU2794310C1 publication Critical patent/RU2794310C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: pipeline equipment.
SUBSTANCE: invention relates to pipeline fittings and can be used as a shut-off and regulating device for regulating the flow rate and pressure of gaseous, liquid, polluted and aggressive media. The regulators are multi-pass. The bolt assembly is made in the form of two lapped discs, one of which, rotary, is rotatable through a worm drive, and the other is fixed in the regulator. The passageways in the movable and fixed disks are made of trapezoidal shape, which provides a linear flow characteristic in the entire control area, including with small openings of passages and high throttling of the flow, increases the accuracy of regulation, eliminates the appearance of “dagger” jets or “eye” type jets and related phenomena at the outlet. The invention involves various options for making through holes of movable and fixed disks, each of which makes it possible to maintain a trapezoidal shape and linear flow characteristics in the entire control area.
EFFECT: regulators can operate in a wide range of flow parameters regulation, including in conditions where it is necessary to ensure high throttling at small openings of passages and weak throttling at large openings of passages.
5 cl, 27 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано в качестве запорно-регулирующего устройства для регулирования расхода потоков газообразных, жидких, загрязненных и агрессивных сред.The invention relates to pipeline fittings and can be used as a shut-off and control device for controlling the flow rate of gaseous, liquid, contaminated and aggressive media.

Регуляторы расхода работают в широком диапазоне изменения параметров, в том числе в условиях больших перепадов давления, когда необходимо обеспечить высокое дросселирование потока при малых открытиях проходного сечения и слабое дросселирование при большом открытии проходного сечения. При этом в регуляторах с нелинейной проходной характристикой при малых открытиях возникают высокоскоростные сжатые струи, выходящие из затворного узла в форме полумесяца, треугольника, глаза, что приводит к заметному эрозионному износу элементов регуляторов и в целом к снижению их срока службы.Flow regulators operate in a wide range of parameters, including under conditions of large pressure drops, when it is necessary to provide high flow throttling at small openings of the flow area and weak throttling at large openings of the flow area. At the same time, in regulators with a non-linear flow characteristic, at small openings, high-velocity compressed jets appear that emerge from the valve assembly in the form of a crescent, triangle, or eye, which leads to noticeable erosive wear of the regulator elements and, in general, to a decrease in their service life.

В системах регулирования все более широкое распространение получают запорно-регулирующие прямоточные устройства, затворный узел которых, состоящий из притертых дисков, выполнен многопроходным, в виде поворотного диска с количеством и формой проходов, соответствующих количеству и форме проходов неподвижного элемента запорного узла.In control systems, shut-off and control direct-flow devices are becoming more and more widespread, the gate assembly of which, consisting of ground-in discs, is made multi-pass, in the form of a rotary disc with the number and shape of passages corresponding to the number and shape of passages of the fixed element of the locking assembly.

Известна дисковая поворотная осесимметричная задвижка разработки ОАО НПАО «ВНИИкомпрессормаш», (Арматуростроение, 2013, №5(86), с. 48-51). Задвижка состоит из корпуса со сквозным отверстием, двух патрубков с фланцами и запорного органа в виде диска. В каждом патрубке входное отверстие разделяется на два канала, суммарная площадь которых равна площади входного отверстия. Запорный орган в виде диска снабжен аналогичными с каналами в патрубках отверстиями круглой формы, расположен между патрубками с возможностью вращения вокруг своей оси. В открытом положении отверстия в запорном диске совпадают с отверстиями в патрубках. Запорный диск при вращении занимает промежуточные положения, образующие проходы в форме «глаза». После поворота на 90° запорный диск занимает положение, при котором проход для рабочей среды полностью перекрывается. При малых открытиях в таком устройстве возникают высокоскоростные струи, особенностью которых являются разноскоростные потоки внутри струи, по краям прохода и в его центре, что в итоге приводит не только к разрушению элементов задвижки, но и к высокой турбулентности потока и связанных с ней шумом и вибрациями. Кроме того, для регуляторов, работающих в условиях высоких перепадов давления, рекомендуется производить регулировку расхода с линейной характеристикой, когда расход пропорционален величине перемещения плунжера или в рассматриваемом устройстве углу поворота подвижного диска относительно неподвижных патрубков. В рассматриваемом устройстве проходная характеристика нелинейная, форма открытой площади проходного отверстия при повороте из открытого положения в закрытое постоянно меняет свою форму и расходную характеристику.Known disk rotary axisymmetric valve developed by JSC NPAO "VNIIkompressormash", (Reinforcing, 2013, No. 5(86), pp. 48-51). The gate valve consists of a body with a through hole, two branch pipes with flanges and a locking element in the form of a disc. In each branch pipe, the inlet is divided into two channels, the total area of which is equal to the area of the inlet. The locking body in the form of a disc is provided with round holes similar to the channels in the branch pipes, and is located between the branch pipes with the possibility of rotation around its axis. In the open position, the holes in the locking disc coincide with the holes in the nozzles. The locking disk during rotation occupies intermediate positions, forming passages in the form of an "eye". After turning through 90°, the locking disc assumes a position in which the fluid passage is completely closed. With small openings in such a device, high-speed jets arise, the peculiarity of which is multi-velocity flows inside the jet, along the edges of the passage and in its center, which ultimately leads not only to the destruction of the valve elements, but also to high flow turbulence and associated noise and vibrations. . In addition, for regulators operating under conditions of high pressure drops, it is recommended to adjust the flow rate with a linear characteristic, when the flow rate is proportional to the amount of movement of the plunger or, in the device under consideration, the angle of rotation of the movable disk relative to the fixed nozzles. In the device under consideration, the flow characteristic is non-linear, the shape of the open area of the through hole, when turning from the open position to the closed position, constantly changes its shape and flow characteristic.

Известен дроссель регулируемый прямоточный многопроходный по патенту РФ 2280800 МПК F16K 3/08. Дроссель содержит корпус, входную и выходную крышки с входными и выходными отверстиями, запорно-регулирующий узел, приводной узел, крепежные и уплотняющие элементы. Запорно-регулирующий узел выполнен в виде двух соосно установленных в корпусе взаимно притертых дисков. Диски установлены с возможностью вращения одного диска, подвижного, связанного с приводным узлом, относительно другого, неподвижного. В дисках выполнены проходные отверстия в виде равных по площади и форме секторов окружности треугольной формы и площадки перекрытия проходных отверстий. При вращении подвижного диска относительно неподвижного изменяются площади проходных отверстий в неподвижном диске. При этом подвижный диск устанавливается относительно проходных отверстий неподвижного диска в следующие положения. Положение «открыто», при котором проходные отверстия полностью или частично открыты. Положение «закрыто», - это крайнее положение, при котором площадь открытия проходных отверстий становится равной «нулю». Положение «перекрыто», при котором проходообразующие грани проходных отверстий подвижного диска, продолжая движение поворота, переходят через положение «закрыто», обеспечивая гарантированную непроходимость потока через запорный узел. При этом в процессе движения подвижного диска положение «частично открыто» характеризуется нелинейной характеристикой перекрываемой площади проходных отверстий и соответственно расхода, результатом которой является то, что при малых открытиях проходные отверстия приобретают форму треугольных щелей, а вырывающийся из них потоки приобретают форму кинжальных струй, являющихся причиной эрозионного износа и снижения срока службы дросселя. Необходимо также отметить, что кинжальные струи не только разрушают встречающиеся на их пути препятствия в виде элементов конструкции дросселя, но, ударяясь о препятствия, создают обратный поток, который, увеличивает турбулентность исходящего потока, от уровня турбулентности которого зависят уровень шума и вибраций от выходящего потока.Known adjustable direct-flow multi-pass choke according to RF patent 2280800 IPC F16K 3/08. The throttle contains a housing, inlet and outlet covers with inlet and outlet openings, shut-off and control unit, drive unit, fasteners and sealing elements. The shut-off and control unit is made in the form of two mutually lapped discs coaxially installed in the body. The disks are installed with the possibility of rotation of one disk, movable, connected with the drive unit, relative to the other, fixed. The disks are provided with passage holes in the form of triangular circle sectors equal in area and shape and a platform for overlapping the passage holes. When the movable disk rotates relative to the fixed disk, the areas of the passage holes in the fixed disk change. In this case, the movable disk is installed relative to the passage holes of the fixed disk in the following positions. The "open" position, in which the through holes are fully or partially open. The “closed” position is the extreme position at which the opening area of the through holes becomes equal to “zero”. The “closed” position, in which the passage-forming faces of the passage holes of the movable disk, continuing the rotation movement, pass through the “closed” position, providing a guaranteed obstruction of the flow through the shut-off assembly. At the same time, during the movement of the movable disk, the “partially open” position is characterized by a non-linear characteristic of the blocked area of the through holes and, accordingly, the flow rate, which results in the fact that at small openings, the through holes take the form of triangular slots, and the stream escaping from them takes the form of dagger jets, which are cause erosive wear and reduced throttle life. It should also be noted that dagger jets not only destroy obstacles encountered in their path in the form of throttle design elements, but, hitting obstacles, create a reverse flow, which increases the turbulence of the outgoing flow, the level of turbulence of which determines the level of noise and vibration from the outgoing flow .

Длительный уровень эксплуатации и анализ, приходящих в ремонт дросселей и запросов потребителей, показал, что основные дефекты эксплуатации проявляются в виде щелевидных размывов выходных отверстий неподвижного диска и выходной крышки и эрозионного износа других элементов проточной части, а основной проблемой в регулировке расхода является нелинейная характеристика расхода.The long-term level of operation and analysis of chokes and consumer requests that come into repair showed that the main operating defects are manifested in the form of slot-like erosion of the outlet holes of the stationary disk and the outlet cover and erosive wear of other elements of the flow path, and the main problem in flow control is the non-linear flow characteristic .

Задачей предлагаемого технического решения является улучшение выходных характеристик потока текучей среды в том числе в условиях высокого перепада давлений на входе и выходе регулятора и создание линейной характеристики расхода во всей возможной области регулирования расхода между положениями «открыто» и «закрыто».The objective of the proposed technical solution is to improve the output characteristics of the fluid flow, including under conditions of high pressure drop at the inlet and outlet of the regulator, and to create a linear flow characteristic in the entire possible flow control region between the "open" and "closed" positions.

Решение поставленной задачи достигается сочетанием известных признаков, заключающихся в том, что регулятор дисковый содержит корпус, входную и выходную крышки с входным и выходным отверстиями, запорно-регулирующий узел, приводной узел, крепежные и уплотняющие элементы, при этом запорно-регулирующий узел включает два соосно установленных взаимно притертых диска, каждый из которых снабжен проходными отверстиями и площадками перекрытия проходных отверстий, причем один из дисков установлен в регуляторе неподвижно, а другой диск, подвижный, соединенный с приводным узлом, установлен с возможностью вращения относительно неподвижного диска и установки проходных отверстий подвижного диска в положения «открыто», «закрыто», «перекрыто» и промежуточные положения относительно проходных отверстий неподвижного диска, и новых признаков, заключающихся в том, что проходные отверстия подвижного и неподвижного дисков выполнены трапециеподобной формы, большие и меньшие основания которых выполнены в виде отрезков дуг концентричных окружностей, а боковые стороны, соединяющие их под углом друг к другу, выполнены как ребра проходных отверстий, при этом соотношение длин дуг оснований и углов между ребрами выбирают таким образом, что в положении «закрыто» проходообразующие ребра проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков соединяются по всей длине этих ребер. Другие новые признаки связаны с выполнением этого условия. При выполнении угла между ребрами проходных отверстий неподвижного диска меньшим угла между ребрами проходных отверстий подвижного диска длины дуг больших оснований проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков выполняют равными. При выполнении угла между ребрами проходных отверстий неподвижного диска большим угла между ребрами проходных отверстий подвижного диска, длины дуг меньших оснований проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков выполнены равными. Другой признак заключается в том, что угол между ребрами проходных отверстий неподвижного диска выполнен меньшим угла между ребрами проходных отверстий подвижного диска, при этом длины дуг больших оснований проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков выполнены равными, а проходообразующие ребра проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков образованы отрезками сторон центральных угловых секторов окружностей, ограниченных большими основаниями проходных отверстий дисков. Кроме того, новым признаком является то, что проходные отверстия подвижного и неподвижного дисков выполнены равнопроходными, при этом длина дуги большего основания выполнена меньшей длины дуги площадки перекрытия, лежащей на той же окружности, а ребра проходных отверстий выполнены как отрезки прямой, перекатывающейся без скольжения по окружности выбранного диаметра, меньшего диаметра окружности, образующей меньшую сторону трапециеподобного проходного отверстия. Предложенное техническое решение позволяет во всех вариантах исполнения при вращении подвижного диска относительно неподвижного диска, сохраняя трапециеподобную форму проходов, получать равномерно изменяющуюся площадь открытия или закрытия проходных отверстий и соответствующую линейной проходную характеристику регулятора. Кроме того, при малых открытиях поток равномерно распределяется вдоль всей длины проходообразующих ребер, что позволяет исключить появление кинжальных струй, размывов и эрозии элементов регулятора, стабилизировать поток и снизить сопутствующие глубокому дросселированию потока явления шума, вибрации, скачков давления, скорости и расхода.The solution to this problem is achieved by a combination of known features, which consists in the fact that the disk regulator contains a housing, inlet and outlet covers with inlet and outlet holes, a shut-off and control unit, a drive unit, fasteners and sealing elements, while the shut-off and control unit includes two coaxial installed mutually lapped disks, each of which is provided with through holes and overlapping areas of the through holes, wherein one of the disks is fixedly installed in the regulator, and the other disk, movable, connected to the drive unit, is installed with the possibility of rotation relative to the fixed disk and installation of through holes of the movable disk to the positions “open”, “closed”, “blocked” and intermediate positions relative to the through holes of the fixed disk, and new features, which consist in the fact that the through holes of the movable and fixed disks are made of a trapezoidal shape, the larger and smaller bases of which are made in the form of segments arcs of concentric circles, and the lateral sides connecting them at an angle to each other are made as ribs of passage holes, while the ratio of the lengths of the arcs of the bases and the angles between the ribs is chosen in such a way that in the “closed” position the passage-forming ribs of the passage openings of the movable and fixed disks connected along the entire length of these ribs. Other new features are related to the fulfillment of this condition. When the angle between the ribs of the through holes of the fixed disk is less than the angle between the ribs of the through holes of the movable disk, the lengths of the arcs of the large bases of the through holes of the movable and fixed disks are equal. When the angle between the ribs of the through holes of the fixed disk is made greater than the angle between the ribs of the through holes of the movable disk, the lengths of the arcs of the smaller bases of the through holes of the movable and fixed disks are made equal. Another feature is that the angle between the ribs of the passage holes of the fixed disk is made smaller than the angle between the ribs of the through holes of the movable disk, while the lengths of the arcs of the large bases of the through holes of the movable and fixed disks are equal, and the passage-forming ribs of the through holes of the movable and fixed disks are formed by segments sides of the central angular sectors of the circles bounded by the large bases of the through holes of the disks. In addition, a new feature is that the through holes of the movable and fixed disks are made equal, while the length of the arc of the larger base is made less than the length of the arc of the floor area lying on the same circle, and the edges of the through holes are made as segments of a straight line rolling without sliding along a circle of a selected diameter smaller than the diameter of a circle forming the smaller side of the trapezoidal bore. The proposed technical solution allows, in all versions, when the movable disk rotates relative to the fixed disk, while maintaining the trapezoidal shape of the passages, to obtain a uniformly changing opening or closing area of the through holes and the corresponding linear flow characteristic of the regulator. In addition, at small openings, the flow is evenly distributed along the entire length of the passage-forming ribs, which makes it possible to eliminate the appearance of dagger jets, washouts and erosion of the regulator elements, stabilize the flow and reduce the phenomena of noise, vibration, pressure surges, speed and flow associated with deep flow throttling.

Предложенное техническое решение иллюстрируется на примере двухпроходного регулятора графическими материалами, поясняющими сущность его, и вариантами выполнения, где изображено:The proposed technical solution is illustrated by the example of a two-pass regulator with graphic materials explaining its essence, and embodiments, where it is shown:

- на фиг. 1 - общий вид двухпроходного дискового регулятора;- in Fig. 1 - general view of a two-pass disk regulator;

- на фиг. 2-5 - примеры выполнения дисков по варианту исполнения проходных отверстий неподвижного диска с меньшим углом между ребрами, чем у подвижного диска, в том числе:- in Fig. 2-5 - examples of the execution of disks according to the design of the through holes of the fixed disk with a smaller angle between the ribs than that of the movable disk, including:

- на фиг. 2 - схема конструирования проходных отверстий подвижного диска;- in Fig. 2 is a diagram of the design of the passage holes of the movable disk;

- на фиг. 3 - схема конструирования проходных отверстий неподвижного диска;- in Fig. 3 is a diagram of the design of through holes of a fixed disk;

- на фиг. 4 - диски в положении «закрыто»;- in Fig. 4 - discs in the "closed" position;

- на фиг. 5 - диски в положении «полностью перекрыто»;- in Fig. 5 - discs in the "completely closed" position;

- на фиг. 6-9 - примеры выполнения дисков по варианту исполнения проходных отверстий неподвижного диска с большим углом между ребрами, чем у подвижного диска, в том числе:- in Fig. 6-9 - examples of the execution of disks according to the design of the through holes of the fixed disk with a larger angle between the ribs than that of the movable disk, including:

- на фиг. 6 - схема конструирования проходных отверстий подвижного диска;- in Fig. 6 is a diagram of the design of the passage holes of the movable disk;

- на фиг. 7 - схема конструирования проходных отверстий неподвижного диска;- in Fig. 7 is a diagram of the design of through holes of a fixed disk;

- на фиг. 8 - диски в положении «закрыто»;- in Fig. 8 - discs in the "closed" position;

- на фиг. 9 - диски в положении «полностью перекрыто»;- in Fig. 9 - discs in the "completely closed" position;

- на фиг. 10-13 - примеры выполнения дисков по варианту исполнения ребер проходных отверстий дисков в виде отрезков сторон центральных угловых секторов окружностей больших оснований, в том числе:- in Fig. 10-13 - examples of disks according to the variant of the ribs of the through holes of the disks in the form of segments of the sides of the central angular sectors of the circles of large bases, including:

- на фиг. 10 - схема конструирования проходных отверстий подвижного диска;- in Fig. 10 is a diagram of the design of the passage holes of the movable disk;

- на фиг. 11 - схема конструирования проходных отверстий неподвижного диска;- in Fig. 11 is a diagram of the design of through holes of a stationary disk;

- на фиг. 12 - диски в положении «закрыто»;- in Fig. 12 - disks in the "closed" position;

- на фиг. 13 - диски в положении «полностью перекрыто»;- in Fig. 13 - discs in the "completely closed" position;

- на фиг. 14-17 - примеры выполнения дисков с равнопроходными проходными отверстиями подвижного и неподвижного дисков (вариант 1), в том числе:- in Fig. 14-17 - examples of disks with equal bores of the movable and fixed disks (option 1), including:

- на фиг. 14 - схема конструирования проходных отверстий подвижного диска;- in Fig. 14 is a diagram of the design of the passage holes of the movable disk;

- на фиг. 15 - схема конструирования проходных отверстий неподвижного диска;- in Fig. 15 is a diagram of the design of through holes of a fixed disk;

- на фиг. 16 - диски в положении «закрыто»;- in Fig. 16 - disks in the "closed" position;

- на фиг. 17 - диски в положении «полностью перекрыто»;- in Fig. 17 - discs in the "completely closed" position;

- на фиг. 18-21 - примеры выполнения дисков с равнопроходными проходными отверстиями подвижного и неподвижного дисков (вариант 2), в том числе:- in Fig. 18-21 - examples of disks with equal bores of the movable and fixed disks (option 2), including:

- на фиг. 18 - схема конструирования проходных отверстий подвижного диска;- in Fig. 18 is a diagram of the design of the passage holes of the movable disk;

- на фиг. 19 - схема конструирования проходных отверстий неподвижного диска;- in Fig. 19 is a diagram of the design of through holes of a fixed disk;

- на фиг. 20 - диски в положении «закрыто»;- in Fig. 20 - disks in the "closed" position;

- на фиг. 21 - диски в положении «полностью перекрыто»;- in Fig. 21 - discs in the "completely closed" position;

- на фиг. 22-27 - сравнительный анализ предложенной формы выполнения проходных отверстий подвижных и неподвижных дисков и известных форм прототипа и аналога при малых открытиях, в том числе:- in Fig. 22-27 - a comparative analysis of the proposed form of execution of the through holes of the movable and fixed disks and the known forms of the prototype and analogue with small openings, including:

- на фиг. 22 - подвижный и неподвижный диски с проходными отверстиями равной трапециевидной формы в положении «полностью открыто»;- in Fig. 22 - movable and fixed disks with passage holes of equal trapezoidal shape in the "fully open" position;

- на фиг. 23 - диски на фиг. 22 в положении «частично открыто»;- in Fig. 23 - disks in Fig. 22 in the "partially open" position;

- на фиг. 24 - подвижный и неподвижный диски с проходными отверстиями равной треугольной формы в положении «полностью открыто» (прототип);- in Fig. 24 - movable and fixed discs with through holes of equal triangular shape in the "fully open" position (prototype);

- на фиг. 25 - диски на фиг. 24 в положении «частично открыто»;- in Fig. 25 - disks in Fig. 24 in the "partially open" position;

- на фиг. 26 - подвижный и неподвижный диски с проходными отверстиями равной цилиндрической формы в положении «полностью открыто» (аналог);- in Fig. 26 - movable and fixed disks with through holes of equal cylindrical shape in the "fully open" position (analogue);

- на фиг. 27 - диски на фиг. 26 в положении «частично открыто».- in Fig. 27 - disks in Fig. 26 in the "partially open" position.

Регулятор состоит из корпуса 1, входной и выходной торцевых крышек 2 и 3 с входным и выходным отверстиями 4 и 5, запорно-регулирующего узла, включающего неподвижный диск 6 и подвижный диск 7, приводного узла, включающего червячное колесо 8, жестко соединенного с подвижным диском 7, и червяка 9, соединенного с ручным или механическим приводом (не показан), а также подпружиненного диска 10, системы противодавления 11, крепежных элементов 12, соединяющих корпус с торцевыми крышками, и уплотнительных элементов 13. Подвижный и неподвижный диски снабжены притертыми торцами 14 и 15 соответственно и проходными отверстиями соответственно 16 и 17, выполненными трапециеподобной формы (фиг. 2), большее и меньшее основания 18 и 19, которых соответственно выполнены как отрезки дуг концентричных окружностей 20 и 21, а боковые стороны, соединяющие их под углом друг к другу выполнены как ребра 22 и 23 проходных отверстий дисков. При этом общая площадь проходных отверстий каждого диска выбирается не менее площади входного отверстия 4, а трапециеподобная форма проходных отверстий выбирается из условия, что проходообразующие ребра проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков совпадают по всей длине этих ребер в положении «закрыто». Схемы построения вариантов пар проходных отверстий трапециеподобной формы для подвижного и неподвижного дисков регулятора, отвечающие этому условию, показаны на примере дисков для двухпроходных регуляторов на фиг. 2 и 3, 6 и 7, 10 и 11, 14 и 15, 18 и 19, и обозначены штриховыми линиями.The regulator consists of a housing 1, inlet and outlet end caps 2 and 3 with inlet and outlet openings 4 and 5, a shut-off and control unit, including a fixed disk 6 and a movable disk 7, a drive unit, including a worm wheel 8, rigidly connected to the movable disk 7, and a worm 9 connected to a manual or mechanical drive (not shown), as well as a spring-loaded disk 10, a counter-pressure system 11, fasteners 12 connecting the housing to the end caps, and sealing elements 13. The movable and fixed disks are equipped with ground ends 14 and 15, respectively, and passage holes, respectively, 16 and 17, made of a trapezoidal shape (Fig. 2), the larger and smaller bases 18 and 19, which are respectively made as segments of arcs of concentric circles 20 and 21, and the sides connecting them at an angle to each other another is made as ribs 22 and 23 of the through holes of the disks. In this case, the total area of the through holes of each disk is chosen not less than the area of the inlet 4, and the trapezoidal shape of the through holes is selected from the condition that the passage-forming ribs of the through holes of the movable and fixed disks coincide along the entire length of these ribs in the “closed” position. Schemes for constructing variants of pairs of trapezoidal through holes for the movable and fixed regulator disks that meet this condition are shown on the example of disks for two-pass regulators in Fig. 2 and 3, 6 and 7, 10 and 11, 14 and 15, 18 and 19, and are indicated by dashed lines.

В варианте исполнения проходных отверстий дисков (фиг. 2-5), при котором угол «α» между ребрами 22 и 23 проходных отверстий подвижного диска 7 выполнен большим угла «α1» между ребрами 24 и 25 проходных отверстий неподвижного диска 6, неизменными остаются при этом длины дуг «а» больших оснований 18, а длины дуг «в1» меньших оснований 19 неподвижного диска выполнены больше длин дуг «в» меньших оснований подвижного диска. При повороте подвижного диска в направлении закрытия проходных отверстий неподвижного диска проходообразующие ребра 22 подвижного диска и 25 неподвижного диска занимают в соответствии с управляющей командой положение «частично открыто», при котором проходы между ними сохраняют в любом положении трапециеподобную форму, или при повороте на угол «β» (фиг. 4) занимают положение «закрыто», при котором проходообразующие ребра 22 и 25 совпадают по всей длине, и, завершая поворот, устанавливаются в положение «перекрыто» (фиг. 5) в ожидании команды на открытие проходов. При этом угол «β1» соответствует половине угла между осями проходных отверстий: для двухпроходных дисков - это 90°, для трехпроходных - 60°, для четырехпроходных - 45°.In the embodiment of the through holes of the disks (Fig. 2-5), in which the angle "α" between the ribs 22 and 23 of the through holes of the movable disk 7 is made larger than the angle "α 1 " between the ribs 24 and 25 of the through holes of the fixed disk 6, remain unchanged while the lengths of the arcs "a" of the large bases 18, and the lengths of the arcs "in 1 " of the smaller bases 19 of the fixed disk are greater than the lengths of the arcs "in" of the smaller bases of the movable disk. When the movable disk is rotated in the direction of closing the passage holes of the fixed disk, the passage-forming ribs 22 of the movable disk and 25 of the fixed disk take, in accordance with the control command, the “partially open” position, in which the passages between them retain a trapezoidal shape in any position, or when rotated through an angle “ β” (Fig. 4) occupy the “closed” position, in which the passage-forming ribs 22 and 25 coincide along the entire length, and, completing the turn, are set to the “blocked” position (Fig. 5) in anticipation of a command to open the passages. In this case, the angle "β 1 " corresponds to half the angle between the axes of the through holes: for two-pass disks it is 90°, for three-pass disks - 60 °, for four-pass disks - 45 °.

В варианте исполнения проходных отверстий дисков (фиг. 6-9), при котором угол «α» между ребрами 26 и 27 проходных отверстий 28 подвижного диска 29 выполнен меньшим угла «α1» между ребрами 30 и 31 проходных отверстий 32 неподвижного диска 33, неизменными остаются длины дуг «в» меньших оснований проходных отверстий дисков, а длины дуг «а» больших оснований проходных отверстий подвижного диска выполнены меньше длин дуг «а1» больших оснований проходных отверстий неподвижного диска.In the embodiment of the through holes of the disks (Fig. 6-9), in which the angle "α" between the ribs 26 and 27 of the through holes 28 of the movable disk 29 is made smaller than the angle "α 1 " between the ribs 30 and 31 of the through holes 32 of the fixed disk 33, the lengths of the arcs "b" of the smaller bases of the through holes of the disks remain unchanged, and the lengths of the arcs "a" of the large bases of the through holes of the movable disk are made less than the lengths of the arcs "a 1 " of the large bases of the through holes of the stationary disk.

При повороте подвижного диска в направлении закрытия проходных отверстий неподвижного диска, проходообразующие ребра 27 подвижного диска и 31 неподвижного диска занимают в соответствии с управляющей командой положение «частично открыто», при котором проходы между ними сохраняют в любом положении трапециеподобную форму, или при повороте на угол «β» (фиг. 8) занимают положение «закрыто», при котором проходообразующие ребра 27 и 31 совпадают по всей длине ребер, и, завершая поворот при угле «β1» (фиг. 9), как и в предыдущем примере равным 90°, устанавливаются в положение «перекрыто».When the movable disk is rotated in the direction of closing the passage holes of the fixed disk, the passage-forming ribs 27 of the movable disk and 31 of the fixed disk take, in accordance with the control command, the “partially open” position, in which the passages between them retain a trapezoidal shape in any position, or when turning at an angle "β" (Fig. 8) occupy the "closed" position, in which the passage-forming ribs 27 and 31 coincide along the entire length of the ribs, and, completing the turn at the angle "β 1 " (Fig. 9), as in the previous example, equal to 90 ° are set to the “closed” position.

В варианте исполнения проходных отверстий дисков (фиг. 10-13), при котором угол «α» между ребрами 34 и 35 проходных отверстий 36 подвижного диска 37 выполнен большим угла «α1» между ребрами 38 и 39 проходных отверстий 40 неподвижного диска 41, длины дуг «а» больших оснований проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков выполнены равными, а проходообразующие ребра 34 подвижного диска и 39 неподвижного диска образованы отрезками сторон 42 и 43 центральных угловых секторов окружностей больших оснований. При таком выполнении при повороте подвижного диска в направлении закрытия проходных отверстий неподвижного диска проходообразующие ребра 34 подвижного диска и 39 неподвижного диска занимают в соответствии с управляющей командой положение «частично открыто», при котором проходы между ними в любом положении сохраняют трапециеподобную форму, или при повороте на угол «β» (фиг. 12) занимают положение «закрыто», при котором проходообразующие ребра 34 и 39 совпадают по всей длине ребер, и, завершая поворот при угле «β1» (фиг. 13), устанавливаются в положение «перекрыто».In the embodiment of the through holes of the disks (Fig. 10-13), in which the angle "α" between the ribs 34 and 35 of the through holes 36 of the movable disk 37 is made greater than the angle "α 1 " between the ribs 38 and 39 of the through holes 40 of the stationary disk 41, the lengths of the arcs "a" of the large bases of the passage holes of the movable and fixed disks are made equal, and the passage-forming ribs 34 of the movable disk and 39 of the fixed disk are formed by segments of the sides 42 and 43 of the central angular sectors of the circles of the large bases. With such an implementation, when the movable disk is rotated in the direction of closing the passage holes of the fixed disk, the passage-forming ribs 34 of the movable disk and 39 of the fixed disk occupy, in accordance with the control command, the “partially open” position, in which the passages between them in any position retain a trapezoidal shape, or when turning at the angle "β" (Fig. 12) occupy the "closed" position, in which the passage-forming ribs 34 and 39 coincide along the entire length of the ribs, and, completing the turn at the angle "β 1 " (Fig. 13), are set to the "blocked" position ".

Примеры выполнения дисков с равнопроходными проходными отверстиями подвижного и неподвижного дисков представлены в двух из множества возможных вариантов выполнения проходных отверстий с различной площадью прохода.Examples of performing disks with equal bores of the movable and fixed discs are presented in two of the many possible options for making through holes with different passage areas.

В варианте исполнения на фиг. 14-17 проходные отверстия 44 подвижного диска 45 выполнены равнопроходными с проходными отверстиями 46 неподвижного диска 47. При этом длина дуги 48 большего основания «а» выполнена меньшей длины дуги 49 площадки перекрытия 50, лежащей на той же окружности 51 между ребрами 52 проходного отверстия 44 и 53 проходного отверстия 54 этого диска. При этом каждое ребро выполнено как отрезок прямой 55, перекатывающейся по окружности 56 выбранного диаметра «d». При повороте подвижного диска в направлении закрытия проходных отверстий неподвижного диска проходообразующие ребра 57 подвижного диска и 58 неподвижного диска занимают в соответствии с управляющей командой положение «частично открыто», при котором проходы между ними в любом положении сохраняют трапециеподобную форму, или при повороте на угол «β» (фиг. 16) занимают положение «закрыто», при котором проходообразующие ребра 57 и 58 совпадают по всей длине ребер, и, завершая поворот при угле «β1» (фиг. 17), устанавливаются в положение «перекрыто».In the embodiment shown in FIG. 14-17 through holes 44 of the movable disk 45 are made equal with the through holes 46 of the fixed disk 47. In this case, the length of the arc 48 of the larger base "a" is made less than the length of the arc 49 of the floor area 50, which lies on the same circle 51 between the ribs 52 of the through hole 44 and 53 through holes 54 of this disk. In this case, each rib is made as a segment of a straight line 55 rolling along a circle 56 of the selected diameter "d". When the movable disk is rotated in the direction of closing the passage holes of the fixed disk, the passage-forming ribs 57 of the movable disk and 58 of the fixed disk take, in accordance with the control command, the “partially open” position, in which the passages between them in any position retain a trapezoidal shape, or when rotated through an angle “ β” (Fig. 16) occupy the “closed” position, in which the passage-forming ribs 57 and 58 coincide along the entire length of the ribs, and, completing the rotation at the angle “β 1 ” (Fig. 17), are set to the “blocked” position.

В варианте исполнения на фиг. 18-21 проходные отверстия 59 подвижного диска 60 выполнены равнопроходными с проходными отверстиями 61 неподвижного диска 62. При этом на фиг. 18 и 19 представлены схемы построения проходных отверстий максимальной площади при заданных параметрах концентричных окружностей 63 и 64 и окружности обкатки 65 диаметром «d» при соблюдении условия выполнения длины дуги 66 большего основания проходного отверстия меньшей, чем длина дуги 67, лежащей на той же окружности 63 между ребрами 68 проходного отверстия 59 и 69 проходного отверстия 70, а самих ребер, как отрезков прямой 71, перекатывающейся по окружности 65 диаметром «d». При повороте подвижного диска в направлении закрытия проходных отверстий неподвижного диска проходообразующие ребра 72 подвижного диска и 73 неподвижного диска занимают в соответствии с управляющей командой положение «частично открыто», при котором проходы между ними в любом положении сохраняют трапециеподобную форму, или при повороте на угол «β» (фиг. 20) занимают положение «закрыто», при котором проходообразующие ребра 72 и 73 совпадают по всей длине ребер, и, завершая поворот при угле «β1» (фиг. 21) устанавливаются в положение «перекрыто».In the embodiment shown in FIG. 18-21, the passage holes 59 of the movable disc 60 are made equal with the passage holes 61 of the stationary disc 62. In this case, in FIG. 18 and 19 are schemes for constructing through holes of maximum area for the given parameters of concentric circles 63 and 64 and the running circle 65 with a diameter "d" subject to the condition that the length of the arc 66 of the larger base of the through hole is less than the length of the arc 67 lying on the same circle 63 between the ribs 68 of the through hole 59 and 69 of the through hole 70, and the ribs themselves, as segments of a straight line 71, rolling around a circle 65 with a diameter "d". When the movable disk is rotated in the direction of closing the passage holes of the fixed disk, the passage-forming ribs 72 of the movable disk and 73 of the fixed disk take, in accordance with the control command, the “partially open” position, in which the passages between them in any position retain a trapezoidal shape, or when rotated through an angle β" (Fig. 20) occupy the "closed" position, in which the passage-forming ribs 72 and 73 coincide along the entire length of the ribs, and, completing the rotation at the angle "β 1 " (Fig. 21), are set to the "blocked" position.

Приведенные на фиг. 22-27 примеры показывают формы проходов при их полных и малых открытиях в предложенных и известных формах выполнения проходных отверстий в регуляторах дискового типа.Shown in FIG. 22-27 examples show the shapes of the passages at their full and small openings in the proposed and known forms of making through holes in disc-type regulators.

При выполнении проходов 74 и 75 трапециеподобной и равнопроходной формы у подвижного 76 и неподвижного 77 дисков при движении подвижного диска из положения «открыто» (фиг. 22) проход 78 сохраняет трапециеподобную форму и линейную характеристику расхода и распределение потока по всей длине ребер, как при полном, так и малом открытии (фиг. 23) вплоть до закрытия проходов.When making passages 74 and 75 of a trapezoidal and equal bore shape for the movable 76 and fixed 77 disks, when the movable disk moves from the “open” position (Fig. 22), the passage 78 retains a trapezoidal shape and a linear flow characteristic and flow distribution along the entire length of the ribs, as in full and small opening (Fig. 23) up to the closure of the passages.

При выполнении проходов 79 и 80, как у прототипа, треугольной равнопроходной формы у подвижного 81 и неподвижного 82 дисков при движении подвижного диска из положения «открыто» (фиг. 24) проход 83 изменяется нелинейно как по ширине проходообразующих ребер, так и соответственно по площади прохода и при малых открытиях поток приобретает кинжальную форму (фиг. 25).When performing passages 79 and 80, as in the prototype, a triangular equal passage shape for the movable 81 and fixed 82 disks when the movable disk moves from the “open” position (Fig. 24), the passage 83 changes non-linearly both in the width of the passage-forming ribs and, accordingly, in the area passage and at small openings the flow takes on a dagger shape (Fig. 25).

При выполнении проходов 84 и 85, как у аналога, цилиндрической равнопроходной формы у подвижного 86 и неподвижного 87 дисков при движении подвижного диска из положения «открыто» (фиг. 26) проход 88 нелинейно изменяет форму на элипсовидную, сужающуюся по мере движения, вплоть до формы, которую принято называть формой «глаза» (фиг. 27).When performing passages 84 and 85, as in analogy, of a cylindrical equal bore shape for the movable 86 and fixed 87 disks, when the movable disk moves from the “open” position (Fig. 26), the passage 88 nonlinearly changes shape to an elliptical, tapering as it moves, up to form, which is commonly called the form of the "eye" (Fig. 27).

Предложенные варианты выполнения проходных отверстий трапециеподобной формы и сочетания проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков позволяют отметить следующие преимущества перед аналогами, где проходные отверстия подвижных и неподвижных дисков имеют одинаковую форму и выполнены в виде треугольных секторов или цилиндрических отверстий. Трапециеподобная форма позволяет в любом положении частичного открытия проходов, в том числе при малых проходах и больших перепадах давления сохранять линейную проходную характеристику расхода и избавиться от высокоскоростных кинжальных струй потока, или струй потока в форме «глаза», переведя их в распределенные по длине ребер потоки, близкие к потокам прямоугольной формы, которые обеспечивают меньшую склонность дросселируемых потоков к турбулентности и сопутствующим ей явлениям шума, вибраций, эрозионного износа. Выбор оптимальной формы из представленных вариантов и количества проходных отверстий на дисках зависит от поставленных задач: максимальной площади проходных отверстий при заданной площади контактных поверхностей подвижного и неподвижного дисков, скорости закрытия регулятора, заданных характеристик точности регулировки.The proposed embodiments of trapezoidal through holes and combinations of through holes of the movable and fixed disks allow us to note the following advantages over analogues, where the through holes of the movable and fixed disks have the same shape and are made in the form of triangular sectors or cylindrical holes. The trapezoidal shape allows in any position of partial opening of passages, including at small passages and large pressure drops, to maintain a linear flow characteristic and get rid of high-speed dagger jets of flow, or jets of flow in the form of an “eye”, converting them into flows distributed along the length of the ribs , close to rectangular flows, which provide a lower tendency of throttled flows to turbulence and the accompanying phenomena of noise, vibration, and erosive wear. The choice of the optimal shape from the presented options and the number of through holes on the disks depends on the tasks set: the maximum area of the through holes for a given area of the contact surfaces of the movable and fixed disks, the closing speed of the regulator, the specified characteristics of the adjustment accuracy.

Claims (5)

1. Регулятор дисковый, содержащий корпус, входную и выходную крышки с входными и выходными отверстиями, запорно-регулирующий узел, приводной узел, крепежные и уплотняющие элементы, при этом запорно-регулирующий узел включает соосные взаимно притертые диски, каждый из которых снабжен проходными отверстиями и площадками перекрытия одним из дисков проходных отверстий другого диска, причем один из дисков установлен в регуляторе неподвижно, а другой, подвижный, с возможностью поворота относительно него и установки проходных отверстий подвижного диска в положения «открыто», «закрыто» и «перекрыто» и промежуточные положения относительно проходных отверстий неподвижного диска, отличающийся тем, что проходные отверстия подвижного и неподвижного дисков выполнены трапециеподобной формы, большее и меньшее основания которых выполнены в виде отрезков дуг концентричных окружностей, а боковые стороны, соединяющие их под углом друг к другу, выполнены как ребра проходных отверстий, при этом соотношение длин дуг оснований и углов между ребрами трапециеподобных проходных отверстий выбрано таким образом, что в положении «закрыто» проходообразующие ребра проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков совпадают по всей длине этих ребер.1. A disc regulator containing a body, inlet and outlet covers with inlets and outlets, a shut-off and control unit, a drive unit, fasteners and sealing elements, while the shut-off and control unit includes coaxial mutually ground discs, each of which is provided with through holes and one of the disks covers the passage holes of the other disk, one of the disks is fixed in the regulator, and the other is movable, with the possibility of turning relative to it and setting the passage openings of the movable disk to the positions "open", "closed" and "blocked" and intermediate position relative to the through holes of the fixed disk, characterized in that the through holes of the movable and fixed disks are made of a trapezoidal shape, the larger and smaller bases of which are made in the form of segments of arcs of concentric circles, and the lateral sides connecting them at an angle to each other are made as ribs of the passage holes, while the ratio of the lengths of the arcs of the bases and the angles between the ribs of the trapezoidal through holes is chosen in such a way that in the "closed" position, the passage-forming ribs of the through holes of the movable and fixed disks coincide along the entire length of these ribs. 2. Регулятор дисковый по п. 1, отличающийся тем, что угол между ребрами проходных отверстий неподвижного диска выполнен меньшим угла между ребрами проходных отверстий подвижного диска, при этом длины дуг больших оснований проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков выполнены равными.2. The disk regulator according to claim 1, characterized in that the angle between the ribs of the through holes of the fixed disk is made smaller than the angle between the ribs of the through holes of the movable disk, while the lengths of the arcs of the large bases of the through holes of the movable and fixed disks are equal. 3. Регулятор дисковый по п. 1, отличающийся тем, что угол между ребрами проходных отверстий неподвижного диска выполнен большим угла между ребрами проходных отверстий подвижного диска, при этом длины дуг меньших оснований проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков выполнены равными.3. The disk regulator according to claim 1, characterized in that the angle between the edges of the passage holes of the fixed disk is made greater than the angle between the edges of the through holes of the movable disk, while the lengths of the arcs of the smaller bases of the through holes of the movable and fixed disks are equal. 4. Регулятор дисковый по п. 1, отличающийся тем, что угол между ребрами проходных отверстий неподвижного диска выполнен меньшим угла между ребрами проходных отверстий подвижного диска, при этом длины дуг больших оснований проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков выполнены равными, а проходообразующие ребра проходных отверстий подвижного и неподвижного дисков образованы отрезками сторон центральных угловых секторов окружностей больших оснований.4. The disc regulator according to claim 1, characterized in that the angle between the ribs of the through holes of the fixed disk is made smaller than the angle between the ribs of the through holes of the movable disk, while the lengths of the arcs of the large bases of the through holes of the movable and fixed disks are equal, and the passage-forming ribs of the through holes movable and fixed disks are formed by segments of the sides of the central angular sectors of the circles of large bases. 5. Регулятор дисковый по п. 1, отличающийся тем, что проходные отверстия подвижного и неподвижного дисков выполнены равнопроходными, при этом длина дуги большего основания проходного отверстия выполнена меньшей длины дуги площадки перекрытия, лежащей на той же окружности, а ребра выполнены как отрезки прямой, перекатывающейся без скольжения по окружности выбранного диаметра, меньшего диаметра окружности, образующей меньшую сторону трапециеподобного проходного отверстия.5. The disk regulator according to claim 1, characterized in that the through holes of the movable and fixed disks are made equal, while the length of the arc of the larger base of the through hole is made less than the length of the arc of the floor area lying on the same circle, and the ribs are made as straight segments, rolling without sliding along a circle of a selected diameter, smaller than the diameter of the circle forming the smaller side of the trapezoidal through hole.
RU2022103897A 2022-02-15 Disk regulator RU2794310C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2794310C1 true RU2794310C1 (en) 2023-04-14

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5054521A (en) * 1990-06-13 1991-10-08 Automatic Control Components, Inc. Multiple orifice valve with improved turn-down ratio
DK171285B1 (en) * 1993-10-28 1996-08-19 Flowcon International I S Glare or sliding valve, especially for controlling fluid flow in a central heating system
RU2236623C2 (en) * 1998-01-28 2004-09-20 Гевипи АГ Pair of disks made of hard material
RU2280800C1 (en) * 2004-11-24 2006-07-27 Виктор Васильевич Совпель Straight-flow controlled multi-pass throttle
RU2338107C1 (en) * 2007-02-20 2008-11-10 Александр Павлович Андреев Control valve

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5054521A (en) * 1990-06-13 1991-10-08 Automatic Control Components, Inc. Multiple orifice valve with improved turn-down ratio
DK171285B1 (en) * 1993-10-28 1996-08-19 Flowcon International I S Glare or sliding valve, especially for controlling fluid flow in a central heating system
RU2236623C2 (en) * 1998-01-28 2004-09-20 Гевипи АГ Pair of disks made of hard material
RU2280800C1 (en) * 2004-11-24 2006-07-27 Виктор Васильевич Совпель Straight-flow controlled multi-pass throttle
RU2338107C1 (en) * 2007-02-20 2008-11-10 Александр Павлович Андреев Control valve

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5311897A (en) Rotary control valve with offset variable area orifice and bypass
US4691894A (en) Valve
US5524863A (en) Quarter turn rotatable flow control valve
CA2658150C (en) Fluid control valve
CA1150591A (en) Multiple orifice valves
US20080035744A1 (en) Thermostatic Cartridge for Regulating Hot and Cold Fluids to be Mixed, and a Mixer Tap Provided with Such a Cartridge
US4471810A (en) Valve apparatus
US7073532B2 (en) Valve assembly
US4665946A (en) Rotary control valves with pressure-reducing means
CN113090780B (en) Valve opening and closing structure and valve
CA2662050C (en) Improved flow for port guided globe valve
US3443793A (en) Variable area orifice,rotary control valve
EP0565905B1 (en) Control and shut-off valve
RU2745710C2 (en) Locking elements of valve with curvilinear notches
US7028985B2 (en) Inline control valve with rack and pinion movement
RU2794310C1 (en) Disk regulator
EP0085565A1 (en) Plug valves
US11143312B2 (en) Eccentric rotary valve
CN114072608B (en) Pipe joint device
RU2382924C1 (en) Multipurpose valve
KR100305139B1 (en) Ball valve with offset through duct
RU2179275C2 (en) Control valve
RU2088829C1 (en) Control ball valve
RU2753079C1 (en) Shut-off and control valve with variable capacity
RU209926U1 (en) valve head