РЕГУЛИРУЕМЫЙ ДРОССЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F16K47/06 

Изобретение относится к арматуростроению, к элементам объемного гидропривода, а именно к регулирующей аппаратуре.

Известен винтовой регулируемый дроссель [1] входной и выходной штуцеры которого соединены винтовым каналом, выполненным на наружной поверхности, расположенной в корпусе дросселя втулки. Втулка выполнена поворотной и имеет вдоль винтового канала отверстия, совмещаемые поодиночке с продольным пазом штуцера.

Недостатком устройства является сложность конструкции и изготовления, обусловленная наличием поворотного устройства.

Наиболее близком аналогом (прототипом) является дроссель [2] содержащий дросселирующий канал, образованный винтовой пружиной, внутри которой установлен цилиндрический шток с возможностью осевого перемещения, при этом пружина выполнена с переменным шагом, а в корпусе нарезана винтовая канавка под пружину.

Недостатком конструкции является узкий диапазон регулирования расхода, а также невозможность воздействия на характер течения и пульсаций расхода и давления, невозможность изменения проходного сечения тракта.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка устройства, позволяющего устранить указанные выше недостатки.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в расширении диапазона регулирования расхода вплоть до полного перекрытия гидравлического тракта, в изменении как длины, так и проходного сечения тракта, а также в изменении характера течения и пульсаций потока на выходе из дросселя по сравнению с теми же показателями на входе в дроссель, что обусловлено взаимодействием потока и регулирующего элемента дросселя. Последнее обстоятельство в большей степени проявляется при нестационарном неустановившемся движении жидкости (запуск и останов гидромашины).

Средство достижения указанного технического результата состоит в том, что в известном устройстве, содержащем корпус с цилиндрическим каналом, входным и выходным отверстиями, соосно установленный в канале регулирующий элемент, образующий винтовой проходной канал между входными и выходными отверстиями и состоящий из цилиндрического стержня, установленного в корпусе с образованием с ним кольцевого зазора, и охватывающей стержень и упирающейся одним торцем в корпусе пружины сжатия, осевой размер которой больше расстояния между входным и выходным отверстиями, а также механизм перемещения регулирующего элемента, например, с внешним приводом, стержень установлен неподвижно, а механизм перемещения выполнен в виде стакана, охватывающего стержень, герметизированного относительно стержня и корпуса и установленного с возможностью взаимодействия с другим торцем пружины сжатия, при этом пружина выполнена из упругого материала, например, на полимерной основе.

Существо конструкции поясняется чертежом (продольной разрез).

Устройство состоит из корпуса 1 с цилиндрическим каналом 2. В корпусе выполнены входное 3 и выходное 4 отверстия, например радиальные, расположенные в различных поперечных сечениях по длине канала 2. В канале 2 неподвижно установлен цилиндрический стержень 5, а также охватывающая стержень 5 винтовая пружина 6 сжатия, осевые размеры которой превышают расстояние между отверстиями 3 и 4. Пружина 6 установлена с упором в корпус 1 и механизм перемещения, она может иметь любое поперечное сечение (круг, прямоугольник и т.д.), может быть выполнено из различных материалов: пружинной стали, упругого и легко деформируемого материала на полимерной основе и других. Свободные концы пружины 6 закреплены на корпусе с одной стороны и на механизме перемещения с другой. Механизм перемещения представляет собой полый стакан 7, охватывает стержень 5, выполнен с возможностью перемещения вдоль стержня и герметизирован относительно стержня и корпуса, например, посредством уплотнительных колец 8 и 9. Стакан 7 снабжен внешним приводом (на чертеже не показан) любой известной конструкции (винт, поршень и др.).

Конструктивной особенностью устройства является то, что осевые размеры стержня 5 и стакана 7, определяющие максимальное перемещение стакана 7 (его ход) и величину осевой деформации пружины 6 могут быть (по желанию) выполнены с возможностью перекрытия стаканом 7 выходного отверстия 4 в корпусе 1.

Устройство работает следующим образом. Через входное отверстие 3 жидкость попадает в канал 2 и по винтовому тракту, образованному пружиной 6, наружной поверхностью стержня 5 и внутренней поверхностью канала 2 проходит к выходному отверстию 4 и далее в гидросистему (на чертеже не показана). При необходимости регулирования гидравлического сопротивления тракта стакана 7 посредством привода перемещают вдоль стержня 5, при этом пружина 6 сжимается. Вследствие этого на участке канала 2 между отверстиями 3 и 4 будет размещено дополнительное количество витков пружины 6, так как ее первоначальный осевой размер превышает осевое расстояние между отверстиями 3 и 4, изменится и шаг витков пружины 6. Таким образом увеличатся длина и поперечное сечение гидравлического тракта.

При дальнейшем перемещении стакана 7 он может полностью перекрыть выходное отверстие 4. Эффект полного перекрытия может быть также достигнут при выполнении при выполнении пружины из упругого легко деформируемого материала при соприкосновении и сжатии всех витков, в особенности при выполнении пружины с прямоугольным сечением витка.

При движении стакана 7 в противоположную сторону сопротивление тракта уменьшается вследствие уменьшения его протяженности и увеличения проходного сечения между витками пружины 6.

При наличии пульсаций давления и неустановившемся характере потока на входе в дроссель, например, на стадии запуска и останова машины или при гидроударе, пружина 6 выполняет роль своеобразного амортизатора: витки пружины 6 переходят в колебательный режим, расстояние между витками (шаг) становится переменным по длине пружины 6, в первую очередь это относится к виткам, находящимся вблизи выходного отверстия 4. В результате этого характер течения на выходе дросселя по сравнению с потоком на входе в дроссель изменяется.

Количественные значения диапазона регулирования гидравлического сопротивления дросселя (до полного перекрытия выходного отверстия 4) и эффекта измерения характера течения жидкости определяются предварительно для конкретного исполнения конструкции экспериментальным путем.

Использование: в арматуростроении. Сущность изобретения: в цилиндрическом канале корпуса регулируемого дросселя установлен регулирующий элемент, состоящий из цилиндрического стержня и пружины сжатия. Стержень образует кольцевой зазор с корпусом и установлен неподвижно. Пружина охватывает стержень и упирается одним торцем в корпус, а другим взаимодействует с механизмом перемещения регулирующего элемента. Осевой размер пружины больше расстояния между входным и выходным отверстиями корпуса. Механизм перемещения выполнен в виде стакана, охватывающего стержень и герметизированного относительно стержня и корпуса. Пружина выполнена из упругого материала, например, на полимерной основе. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Регулируемый дроссель, содержащий корпус с цилиндрическим каналом, входным и выходным отверстиями, соосно установленный в канале регулирующий элемент, образующий винтовой проходной канал между входным и выходным отверстиями и состоящий из цилиндрического стержня, установленного в корпусе с образованием с ним кольцевого зазора, и охватывающей стержень и упирающейся одним торцом в корпус пружины сжатия, осевой размер которой больше расстояния между входным и выходным отверстиями, а также механизм перемещения регулирующего элемента, например, с внешним приводом, отличающийся тем, что стержень установлен неподвижно, а механизм перемещения выполнен в виде стакана, охватывающего стержень, герметизированного относительно стержня и корпуса и установленного с возможностью взаимодействия с другим торцом пружины сжатия. 2. Дроссель по п.1, отличающийся тем, что пружина выполнена из упругого материала, например, на полимерной основе.