Способ стабилизации истечения сжимаемой жидкости или газа, клапан для стабилизации истечения сжимаемой жидкости или газа

 

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к способам и устройствам для стабилизации истечения жчцких и газообразньк сред в различных системах. Целью изобретения является повьшение эффективности процесса стабилизации. Это обеспечивается направлением среды в виде по меньшей мере двух параллельных смежных потоков с различными режимами истечения и последующим их смешиванием §

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (111

yg 4 F 16 К 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2!) 3863656/23-29 (22) 28.02.85 (3l) 84 03 206 (32) 01 ° 03.84 (33) FR (46) 07.01.89. Бюл. Ф 1 (71) Сантр Текник дез Эндюстри

Меканик (FR) (72) Мишель Плювьоз (FR) (53) 62).646(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1078169, кл. F !6 К 1/06, 1982.

Патент США М- 357239),кл.) 38-40, опублик. 1971.

Авторское свидетельство СССР

В 569779, кл. F 16 Kl/34, 1975. (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ИСТЕЧЕНИЯ

СЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА, КЛАПАН

ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ИСТЕЧЕНИЯ СЖ)МАЕМОЙ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА (57) Изобретение относится к арматуростроению, в частности к способам и устройствам для стабилизации истечения жидких и газообразных сред в различных системах. Целью изобретения является повышение эффективности процесса стабилизации. Это обеспечивается направлением среды в виде по меньшей мере двух параллельных смежных потоков с различными режимами истечения и последующим их смешиванием

1450759

> с уменьшением кинетической энергии

Для реализации такого способа стаби; лизации может быть использован клапан с запорно-регулирующим органом 1 полусферической формы,.взаимодействующим с полуторическим седлом 4. В седле 4, ниже зоны контакта запорно регулирующего органа 1 с опорной поверхностью седла в закрытом положении, выполнены выемки 7 переменной глубины. Это обеспечивает образование на уровне выемок сопел 10 выИзобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для улучшения нестабильного вытекания жидких и газообразных сред в различных системах..

Цель изобретения - повышение эффективности процесса стабилизации эа счет повышения интенсивности смеши, вания струй, уменьшение длины участ- !0 ков их взаимодействия и уменьшение шумов.

На фиг. 1 изображены полусферический запорно-регулирующий орган и полуторическое седло, разрезьц на фиг. 2 — разрез А-А .на фиг. l g на

:фиг.. 3 — вариант формы выемки в седю ле клапана, разрез, на фиг. 4 — запорный орган и седло в положении контакта. ..20

Запорно-регулирующий орган l клапана, обеспечивающего стабилизацию истечения сжимаемой жидкости или газа при падении давления, с внут. Оенним сверхзвуковым расширением, 25 выполнен с полусферической частью 2, взаимодействующей с опорной полу7орической частью 3 седла 4. Он установлен с возможностью осевого перемещения и снабжен цилиндрическим 30 или усеченно-коническим хвостовиком 5, сопряженным по кривой 6 с полусферической частью 2.

Седло 4 выполнено в.виде сходящегося-расходящегося сопла с расположенными на его внутренней периферии шестью продольными выемками 7, равномерно расположенными по окружности. пуска с. дозвуковой скоростью, чередующихся с соплами выпуска со сверхзвуковой скоростью, образованными противолежащими поверхностями запорно-регулирующего органа и седла вне выемок 7; При истечении среды в ви,де чередующихся дозвуковых и сверхзвуковых потоков происходят их интенсивное смешивание, стабилизация струй, уменьшение длины участков взаимодействия струй и снижение уровня шума. 2 с. и 13 з.п. ф-лы. 4 ил.

Глубина выемок — переменйая. Ее. максимальное. значение — на участке 8, расположенном ниже кольцевой зоны контакта полусферической части 2 запорного органа с полуторической частью 3 седла, затем она плавно уменьшается до нуля в направлении расходящегося сопла. Дно выемки 7 параллельно оси 9 клапана, -но оно может и расширяться книзу. Стенками каждой выемки с противолежащими стенками (поверхностями) зацорно-регули" рующего органа образовано сходящееся-расходящееся сопло 10 с зоной уменьшенного разрежения, форма которого изменяется .в зависимости от положения запорно-регулирующего органа, промежуточного между положением закрытия, представленным на фиг. 1 штрих-пунктирной линией,.и .положением частичного открытия, обозначенным на фиг. 1 сплошной линией.

В варианте выполнения, представленном на фиг. 1 и 2, каждая выемка имеет форму прорези прямоугольного сечения, е несколько прорезей образуют последовательность пазов, выполненных по периферии седла 4 ниже линии 11 закрытия;

В: варианте-,; представленном на фиг. 3, дно выемки 7 образует тупой двугранный угол, ребро 12 которого перпендикулярно оси 9 клапана. Передняя грань 13 двугранного угла короче, чем его задняя грань 14. На фиг. 4 видно, что задний край выемки 7 заз

14507 круглен в точке 15, сразу же за линией 11 закрытия. На фиг. 1 волнистой линией 16 обозначена ударная рекомпрессионная волна прямого сечения.

Нижняя поверхность 17 хвостовика 5 запорно-регулирующего органа выполнена с углублением 18 для улучшения характеристик клапана. Ширина выемок равна периферийному расстоянию между 1О двумя соседними выемками. В положении неполного открытия клапана между расположенными друг напротив друга поверхностями запорно-регулирующего органа и седла вне выемок седла об- !5 разованы сверхзвуковые сопла, а на уровне выемок — дозвуковые.

Запорно-регулирующий орган l u седло 4 выполнены с соблюдением следующих соотношений размеров: = 20

1,1-),6, где †ради полусферической части 2; R — радиус критического сечения сопла, образованноге го седлом клапана", — е = 0,6-0,97, где

1. Способ стабилизации истечения сжимаемой жидкости или газа с внутренним сверхзвуковым расширениЕм при падении давления, включающий образование по меньшей мере двух потоков одной и той же жидкости или газа с различным распределением скоростей и смешивание этих потоков с уменьшением их кинетической энергии, о т л и ч а î ù è é ñ я тем, что, с целью позыв ения эффективности процесса стабилизации, жидкость или газ направляют в виде параллельных смежных потоков с разными режимами истечения.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что один поток направляют без изменения в .сверхзвуковом режиме, а другой преобразуют в измененный поток в дозвуковом ре- жиме.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что поток жидкости или газа под давлением разделяют на множество смежных струй, изменяют скорость части струй и сме- шивают измененные и неизмененные струи в среде с более низким давлением, чем давление первоначального потока.

4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю шийся тем, что поток жидкости или газа направляют вдоль по меньшей мере одной стенки, которую отделяют от неизменного потока по меньшей мере одним измененным нотоком, параллельным стенке.

5. Способ по пп. 1-4, о т л и ч а ю шийся тем, чтопотокжидкости или газа направляют . между двумя профилированными стенками, и — число выемок. г — Радиус цилиндрического хвостовиЯ, .

Ь» . ка 5 — = 0-,0 4 где h — высота хвос) = -. 9 вика 5; rq — 0 6R, где гч, — радиус сопряжения цилиндрического хвостовика 5 с полусферической частью 2. . При выполнении седла и выемок в нем должны быть соблюдены следующие

1 ( соотношения: — = 0,1-1, где R радиус полуторической поверхности части 3 седла, R — радиус критическогого сечения сопла, .образованного

1 седлом .: = 3-4, где р — угол рас40 хождения сопла седла; — = (2 — — )К гп

R R где P — максимальная глубина выемок

7, измеренная от продольной оси кла(пана, К = 0,7 — 1,3 — коэффициент.

В.

= 0,75-1,25, где К вЂ” радиус со пряжения поверхности выемки 7 вьппе ее дна с полуторической поверхностью ча3,14 16Р сти 3 седла 4; п = -; где

P — rq

При работе клапана хвостовик 5 за-. порно-регулирующего оРгана 1 входит в расширяющуюся часть седла 4, препятствуя смыканию потоков, что улучшает стабильность. Нестабильные струи устраняются за счет появления дозву59

4 ! ,;овых струй в соплах, расположенных на уровне выемок седла. Дозвуковые струи вклиниваются между сверхзвуковыми струями, происходит интенсивный процесс смешивания, струи стабилизируются, при этом уменьшаются длина участков взаимодействия струй и шумы.

Под действием вязкости самая быстротекущая жидкость передает часть своего количества движения самой медленнотекущей жидкости, в результате чего возникает зона смешивания, улучшающая эффективность протекания среды через клапан.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

5 14 образующими последовательно расположенные сопла с различными характеристиками истечения и имеющими противолежащие поверхности, параллельные или расходящиеся по ходу потока.

6. Клапан для стабилизации истечения сжимаемой жидкости или газа при падении давления с внутренним сверхзвуковым расширением, содержащий установленный с возможностью осевого перемещения запорно-регулирующий орган с полусферической гладкой частью, взаимодействующей при закрытии клапана с опорной полуторической частью седла, имеющего форму: сходящегося-расходящегося сопла, причем запорно-регулирующий орган вы- полнен с осевым цилиндрическим или усеченно-коническим хвостовиком, сопряженным по кривой с полусферической частью, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности процесса стабилизации, седло выполнено с расположенными иа его внутренней периферии продольными выемками переменной глубины, плавно уменьшающейся от участка максимальной глубины, расположенного ниже кольцевой зоны контакта полусферической части запорно-регулирующего органа с полуторической частью седла в закрытом положении, клапана, при этом между расположенными друг напротив друга поверхностями запорно-регулирующего органа и седла, в положении неполного открытия клапана, вне выемок седла образованы сверхзвуковые сопла, а на уровне выемок — дозвуковые.

7. Клапан по и. 6, о т л и ч а — . ю шийся тем, что между наружной поверхностью запорно-регулирующего органа и противолежащей поверхностью каждой выемки седла образовано сходящееся-расходящееся сопло с зоной разрежения, сходящаяся часть которого расположена пе-. ред началом выемки, и расходящаяся— по меньшей мере на части ее длины.

8. Клапан по пп. 6 и 7, о т л ич а ю шийся тем, что поверхность дна выемки параллельна или выполнена под углом к продольной оси клапана.

9. Клапан по пп. 6-8, о т л ич а ю шийся тем, что каждая выемка выполнена с прямоугольным поперечным сечением.

50759 6

10. Клапан по пп. 6-8, о т л и— ч а ю шийся тем„что дно каждой выемки образовано гранями тупого двугранного угла с ребром, перпендикулярным продольной оси клапана, причем его передняя грань .короче его задней грани.

ll. Клапан по пп. 6-10, .о т л и—

10 ч а ю шийся тем, что все выемки выполнены одинаковой формы и равномерно распределены по периферии сед° ла.

12. Клапан по пп. 6-10, о т л и—

15 ч ающийс я тем, что поменьшей мере часть выемок выполнена различной формы.

13. Клапан по пп. 6-12, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

20 получения однородного потока, выемки выполнены в четном количестве, причем расстояние между выемками равно их ширине. !

14. Клапан по пп,6-13, о т л ич ающийся тем что — = 1,1Х

1,6, где r — радиус полусферической части запорно-регулирующего органа, R — радиус критического сечения сопла, образованного седлом клапана, — 0,6-0,97, где — радиус цилиндрического хвостовика запорно35 ; 1 = 0-0,4, R где h — высота хвостовика вдоль продольной оси клапана, r = 0,6R, где

r — радиус сопряжения цилиндрическо3

40 го хвостовика с полусферической частью запорно-регулирующего органа.

15. Клапан по пп. 6-14, о т л иR" ч а ю шийся тем, что — = 0,1-1, 45 где R — радиус полуторической поверхности седла, R — радиус критиче ского сечения сопла, образованного седлом клапа,на", z jb = 3-4, где 1э угол расхождения сопла седла, 50 — (2 ††)К, где p — максимальная

Р

R R глубина выемок, измеренная от про55 дольной оси клапана; re — радиус цилиндрического,хвостовика запорно-регулирующего органа, К = 0,7-1,3— коэффициент, — = 0,75-1,25, где R

7 450759 8 радиус сопряжения поверхности выемки „, ла = 3,14 16Р аисгеи сеЛла, и — — —, гле и вьппе ее дна с полуторической поверхчисло выемок.

Составитель Т. Колясинская

Техред N.Ходанич Корректор В. Романенко

Редактор В. Бугренкова

Заказ 6984/59

Тираж. 784

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4