ДРОССЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ Российский патент 1997 года по МПК F16K47/16 

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

Известны конструкции дроссельных узлов, в которых неподвижная диафрагма и конический наконечник подвижной иглы фиксируются с помощью резьбового соединения и выполнены из термообработанных легированных сталей [1 3]
Недостаток известных конструкций заключается в низкой сопротивляемости сталей воздействию абразивной эрозии и коррозии. Известно, что на скользящих углах атаки абразивосодержащего потока среды, характерных для эксплуатации дроссельного узла, легированные стали отличаются повышенной интенсивностью изнашивания. Кроме этого, под воздействием эксплуатационной вибрации фиксация резьбового соединения конического наконечника с цилиндрической частью иглы нарушается и происходит отворачивание и разрушение наконечника и диафрагмы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является дроссельный узел, содержащий корпус с проходными отверстиями, входным и выходным перпендикулярно расположенными патрубками, диафрагму с резьбой и цельную иглу, имеющие вольфрамкарбидное покрытие [4]
Недостаток известной конструкции дроссельного узла заключается в низкой надежности его работы в условиях эрозионного и коррозионного воздействия потока рабочей среды, обусловленной недостаточной эксплуатационной стойкостью покрытия, выполненного из дорогостоящего материала.

Задача изобретения снижение абразивного износа и коррозии иглы и диафрагмы дроссельного узла при эксплуатации в потоке абразивосодержащей и коррозионноактивной рабочей среды, что приводит к повышению надежности работы дроссельного узла и исключению расхода дорогостоящих материалов.

Это достигается тем, что в дроссельном узле, содержащем корпус с проходными отверстиями, входным и выходным перпендикулярно расположенными патрубками, неподвижную диафрагму и подвижную цилиндрическую иглу с коническим наконечником, цилиндрическая часть которой выполнена из стали, согласно изобретению диафрагма и конический наконечник иглы выполнены из керамического материала на основе оксида алюминия, а соединение наконечника с цилиндрической частью иглы выполнены в виде конической самотормозящей посадки, причем на конической посадочной поверхности иглы выполнены кольцевые канавки прямоугольного профиля глубиной ≅0,1 мм, а шаг между ними составляет не менее двух значений ширины канавки.

На фиг. 1 показан дроссельный узел в виде углового штуцера; на фиг. 2 - геометрические параметры канавок.

В корпусе 1 с проходными отверстиями 2 и 3, входным и выходным патрубками 4 и 5 расположены неподвижная керамическая диафрагма 6, зафиксированная с помощью резьбового кольца 7 и клеевого соединения 8, и подвижная игла 9 с коническим керамическим наконечником 10, установленным на цилиндрическую часть иглы с помощью самотормозящей посадки 11 и клеевого соединения 12. Самотормозящая коническая посадка наконечника на иглу имеет угол заострения α меньшей удвоенного значения угла трения на посадочных поверхностях (Решетов Д. Н. Детали машин. Учебник для вузов. Издание 3-е, Машиностроение, 1975, с. 154 160).

На конической посадочной поверхности иглы выполнены кольцевые канавки 13 (фиг. 2) прямоугольного профиля глубиной ≅0,1 мм, а шаг между ними составляет не менее двух значений ширины канавки. Данное соотношение геометрических параметров канавок получено экспериментально и обеспечивает максимальные точность и прочность любого вида соединения деталей, включая клеевое, как наиболее экономически эффективный вариант соединения.

Дроссельный узел работает следующим образом.

Рабочий поток среды поступает в корпус 1 через проходное отверстие 2 входного патрубка 4, огибает иглу 9 и проходит через кольцевой зазор между коническим керамическим наконечником 10 и керамической диафрагмой 6 в проходное отверстие 3 выходного патрубка 5. При этом изменяются режимные параметры потока расход и давление. Осевое перемещение иглы 9 позволяет изменять площадь кольцевого зазора между коническим наконечником иглы и диафрагмой и тем самым изменять режимные параметры рабочего потока в пределах регулирования.

Технический результат изобретения состоит в том, что именно в условиях работы дроссельного узла, т.е. на скользящих углах атаки абразивосодержащего потока рабочей среды проявляется наилучшее свойство керамического материала
высокая стойкость к воздействию абразивной эрозии. В коррозионных рабочих средах керамический материал на основе оксида алюминия химически инертен.

Для достижения в дроссельном узле максимальной реализации положительных свойств керамического материала предусмотрено прочное и надежное крепление керамических деталей. Наличие конической посадочной части на игле, на которую насаживается керамический наконечник, исключает возможность возникновения в процессе эксплуатации наиболее опасных для керамических материалов изгибных напряжений.

Крепление керамических деталей с помощью клеевого соединения способствует повышению ремонтопригодности дроссельного узла, так как после выработки технического ресурса клеевое соединение может быть разрушено термическим воздействием и керамические детали заменены новыми.

Использование: арматуростроение, а именно устройства регулирования параметров потоков рабочих сред в оборудовании газовой, нефтяной и энергетической промышленности. Сущность изобретения: дроссельный узел содержит корпус с проходными отверстиями входным и выходным перпендикулярно расположенными патрубками, неподвижную диафрагму и подвижную иглу с коническим наконечником, цилиндрическая часть которой выполнена из стали. Диафрагма и конический наконечник иглы выполнены из керамического материала на основе оксида алюминия, а соединение наконечника с цилиндрической частью иглы - в виде конической самотормозящей посадки, причем на конической посадочной поверхности иглы выполнены кольцевые канавки прямоугольного профиля с глубиной ≅0,1 мм, а шаг между ними составляет не менее двух значений ширины канавки. 2 ил.

Дроссельный узел, содержащий корпус с проходными отверстиями, входным и выходным перпендикулярно расположенными патрубками, неподвижную диафрагму и подвижную цилиндрическую иглу с коническим наконечником, цилиндрическая часть которой выполнена из стали, отличающийся тем, что диафрагма и конический наконечник иглы выполнены из керамического материала на основе оксида алюминия, а соединение наконечника с цилиндрической частью иглы выполнено в виде конической самотормозящей посадки, причем на конической посадочной поверхности иглы выполнены кольцевые канавки прямоугольного профиля с глубиной ≅ 0,1 мм, а шаг между ними составляет не менее двух значений ширины канавки.