Дроссельный узел

 

Изобретение относится к области арматуростроения, а именно к устройствам регулирования параметров потоков рабочих сред в оборудовании газовой, нефтяной и энергетической промышленности. Дроссельный узел содержит корпус с проходными отверстиями, входным и выходным перпендикулярно расположенными патрубками, неподвижную диафрагму и подвижную иглу с коническим наконечником, на поверхности которого выполнены канавки треугольного профиля и, кроме того, на поверхности проходного отверстия неподвижной диафрагмы также выполнены канавки треугольного профиля, при этом и те, и другие канавки расположены на соответствующих поверхностях по винтовой линии, направлены в одну сторону, угол их наклона к оси проходного отверстия составляет 45^o, а окружной шаг канавки превышает глубину ее профиля. Предлагаемый дроссельный узел позволяет повысить долговечность дроссельного узла за счет снижения гидравлических потерь и эрозионной нагрузки закрученного потока рабочей среды на стенки выходного патрубка. 2 ил.

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано в газовой, нефтяной и энергетической промышленности.

Известны конструкции дроссельных узлов, в которых неподвижная диафрагма и конический наконечник подвижной иглы выполнены из легированной термообработанной стали или имеющие вольфрам-карбидные наплавки (1. Foster Valve Corporation. Catalog 1990-1991. Chokes, p. 19. 2. Каталог фирмы "Бреда энерджия" 1993, с. 17. 3. Cameron. Штуцер типа Н2. проспект фирмы.).

Недостаток известных конструкций заключается в низкой стойкости к абразивной эрозии поверхностей деталей проточной части дроссельного узла. Воздействие абразивосодержащего потока рабочей среды на детали проточной части происходит при наиболее неблагоприятных для сталей и наплавок углах атаки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является дроссельный узел, содержащий корпус с проходными отверстиями, входным и выходным перпендикулярно расположенными патрубками, неподвижную диафрагму и подвижную иглу с коническим наконечником, на поверхности которого выполнены канавки треугольного профиля (авт. св. СССР N 1464143).

Недостаток известной конструкции дроссельного узла заключается в низкой стойкости выходного патрубка корпуса, поскольку канавки треугольного профиля на поверхности конического наконечника подвижной иглы не изменяют стойкости деталей проточной части дроссельного узла, а выполняют только функцию очистки проходного отверстия неподвижной диафрагмы.

Задачей изобретения является повышение долговечности дроссельного узла за счет снижения абразивного износа неподвижной диафрагмы, конического наконечника подвижной иглы, корпуса и его выходного патрубка при эксплуатации в потоке абразивосодержащей рабочей среды.

Поставленная задача достигается тем, что в дроссельном узле, содержащем корпус с проходными отверстиями, входным и выходным перпендикулярно расположенными патрубками, неподвижную диафрагму и подвижную иглу с коническим наконечником, на поверхности которого выполнены канавки треугольного профиля, согласно изобретению, на поверхности проходного отверстия неподвижной диафрагмы также выполнены канавки треугольного профиля, при этом и те и другие канавки расположены на соответствующих поверхностях по винтовой линии, направлены в одну сторону, угол их наклона к оси проходного отверстия составляет 45^o, а окружной шаг канавки превышает глубину ее профиля.

На фиг. 1 показан дроссельный узел в виде углового регулируемого штуцера, на фиг. 2 - геометрические параметры винтовых канавок и характер течения потока рабочей среды.

В корпусе 1 с проходными отверстиями 2 и 3, входным и выходным патрубками 4 и 5 расположены неподвижная диафрагма 6 и подвижная игла 7 с коническим наконечником 8. Конический наконечник 8 установлен на цилиндрическую часть подвижной иглы 7 с помощью самотормозящей посадки, клеевого соединения и дополнительного резьбового соединения 9. Дополнительное крепление конического наконечника из керамического материала резьбовым соединением помимо страховки клеевого соединения самотормозящей посадки обеспечивает перераспределение внутренних напряжений в керамической детали в пользу благоприятных для этого материала сжимающих напряжений. Канавки треугольного профиля 10, расположенные на поверхности конического наконечника подвижной иглы и на поверхности проходного отверстия неподвижной диафрагмы, (фиг. 2) направлены в одну сторону, при этом угол их наклона к оси проходного отверстия составляет 45^o, т.е. половину угла поворота потока при прохождении последним углового штуцера. А как известно, сглаживание угла поворотного участка трубопровода снижает коэффициент его гидравлического сопротивления (Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. -Л.: Машиностроение, 1974, 480 с. ). Винтовые канавки треугольного профиля выполнены с окружным шагом, превышающим глубину их профиля, для того, чтобы обеспечить формирование полного профиля и тем самым максимальный закручивающий эффект.

Дроссельный узел работает следующим образом. Поток рабочей среды поступает в корпус 1 через проходное отверстие 2 входного патрубка 4, огибает иглу 7 и, закручиваясь в винтовых канавках 10, проходит через зазор между коническим наконечником 8 и неподвижной диафрагмой 6 в проходное отверстие 3 выходного патрубка 5. При этом происходит дросселирование потока, т.е. изменение давления и расхода рабочей среды на выходе из штуцера. Регулирование параметров дросселирования осуществляется за счет осевого перемещения подвижной иглы 7, что приводит к изменению площади проходного зазора между коническим наконечником 8 и неподвижной диафрагмой 6.

Технический результат данного решения состоит в организации при прохождении дроссельной пары закручивающего потока рабочей среды. Винтовые канавки формируют жгутообразное направление ядро потока, тем самым снижая турбулентность и потери энергии при резком расширении потока, затрачиваемые на поверхностное разрушение стенок выходного патрубка. Применение дополнительного резьбового крепления конического наконечника иглы приведет к повышению его прочности. В целом техническое решение позволит повысить долговечность как дроссельной пары, так и всего дроссельного узла.

Формула изобретения

Дроссельный узел, содержащий корпус с проходными отверстиями, входным и выходным перпендикулярно расположенными патрубками, неподвижную диафрагму и подвижную иглу с коническим наконечником, на поверхности которого выполнены канавки треугольного профиля, отличающийся тем, что на поверхности проходного отверстия неподвижной диафрагмы также выполнены канавки треугольного профиля, при этом и те, и другие канавки расположены на соответствующих поверхностях по винтовой линии, направлены в одну сторону, угол их наклона к оси проходного отверстия составляет 45^o, а окружной шаг канавки превышает глубину ее профиля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2