РЕГУЛИРУЕМЫЙ ДРОССЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК F16K47/16 

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования его в качестве регулируемого дросселя в гидросистемах различного назначения с повышенными требованиями к малошумности и в которых при смене направления потока рабочей жидкости необходимо обеспечить режим перепуска рабочей жидкости с минимальным падением давления на нем (режим обратного клапана).

Известна конструкция дросселя, включающая дроссельный конусный элемент с возможностью возвратно-поступательного движения, осуществляемого посредством резьбового соединения [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве отсутствуют специальные конструктивные решения, обеспечивающие соосность корпуса и дроссельного конусного элемента. Из-за наличия жесткой механической связи между дроссельным конусным элементом и регулировочным устройством с резьбовым соединением отсутствует возможность реализации режима обратного клапана, а также существенным недостатком является отсутствие полного закрытия дросселя.

Известна конструкция регулируемого дросселя, содержащего корпус с неподвижным седлом, в котором соосно с седлом установлен дроссельный конусный элемент с возможностью возвратно-поступательного движения. Изменение расхода воздуха производится путем ввинчивания или вывинчивания подвижного дроссельного элемента с помощью регулировочного устройства с резьбовым соединением [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве отсутствует конструктивное решение, обеспечивающее равномерность зазора между седлом и коническим участком дроссельного конусного элемента, что приводит к неравномерности распределения эпюры падения давления по окружности седла и концентрации значительных величин падения давления на ограниченном участке дроссельного конусного элемента. Наличие только одной точки крепления дроссельного элемента в корпусе и значительных люфтов в резьбовом соединении, обеспечивающем крепление дроссельного элемента, приводит при протекании рабочей жидкости через регулируемый дроссель к значительным низкочастотным механическим резонансам дроссельного элемента. Эти физические явления приводят к повышенной виброактивности дросселя, что делает применение его в гидросистемах с повышенными требованиями по малошумности невозможным.

Кроме того, жесткая связь между дроссельным элементом и регулировочным устройством с резьбовым соединением приводит к тому, что гидравлическое сопротивление известного устройства практически не зависит от направления потока рабочей жидкости, поэтому при использовании его в гидросистемах, в которых необходимо обеспечить режим перепуска рабочей жидкости с минимальным падением давления при смене направления ее потока, необходимо ввести в гидросхему, в качестве дополнительного гидравлического элемента, обратный клапан.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является дроссель, включающий дросселирующий орган и сопрягающуюся с ним расточку корпуса, выполненные коническими и образующие винтовую пару, при этом дросселирующий орган имеет возможность возвратно-поступательного перемещения [3], принято за прототип.

Указанные выше конструктивные недостатки являются и в этом случае причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата.

Общим недостатком вышеперечисленных устройств является из повышенная виброактивность из-за наличия только одной опоры у дроссельного элемента, которая не может обеспечить соосность с седлом дроссельного элемента при очень малых относительных зазорах.

Заявленное изобретение направлено на решение двух задач:
а - создание малошумного регулируемого дросселя;
б - совмещение в одном гидравлическом элементе двух функций: функции регулируемого дросселя при одном направлении потока рабочей жидкости и функции обратного клапана при противоположном.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в малошумности работы дросселя и в возможности работы дросселя в двух режимах:
I -режим малошумного регулирующего дросселя;
II - режим обратного клапана.

Для достижения этого технического результата в регулируемом дросселе, содержащем корпус в неподвижным седлом, в котором соосно с седлом установлен дроссельный конусный элемент с возможностью возвратно-поступательного перемещения, входной и выходной каналы, причем дроссельный конусный элемент подпружинен, а его вершина обращена к выходному каналу, при этом введено регулировочное устройство с резьбовым соединением, механически не связанное с дроссельным конусным элементом и выполненное в виде регулируемого торцевого упора по отношению к дроссельному конусному элементу, который с противоположных сторон снабжен центрирующими опорами, при этом на дроссельном конусном элементе выполнены кольцевые канавки.

Отличительными признаками предлагаемого регулируемого дросселя от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, являются то, что введено регулировочное устройство с резьбовым соединением и выполнено механически не связанным с дроссельным конусным элементом в виде регулируемого торцевого упора по отношению к дроссельному конусному элементу, который с противоположных сторон снабжен центрирующими опорами, при этом на дроссельном конусном элементе выполнены кольцевые канавки.

Указанный технический результат по п. а достигается тем, что дроссельный корпусный элемент снабжается двумя центрирующими опорами, при этом обеспечивается равномерность зазора между седлом и коническим участком дроссельного конусного элемента и достигается равномерность распределения эпюр падения давления по окружности седла, что исключает концентрацию значительных величин падения давления на локальной области конического участка дроссельного конусного элемента.

Кроме того, наличие двух центрирующих опор позволяет изготовить конический участок дроссельного конусного элемента большей длины при сохранении соосности его с седлом, тем самым обеспечить более плавное распределение падения давления по длине дроссельного конусного элемента.

Наличие кольцевых канавок на коническом участке дроссельного конусного элемента позволило предотвратить искажение эпюры падения давления при относительно малых величинах зазоров между седлом и коническим участком дроссельного конусного элемента.

Благодаря тому, что центрирующие опоры фиксируют дроссельный конусный элемент относительно корпуса в двух точках и имеют достаточно жесткие допуски на изготовление, обеспечивающие минимальный люфт между седлом и дроссельным конусным элементом, условия для возникновения механического резонанса сведены к минимуму.

Все вышеперечисленные конструктивные мероприятия позволили качественно улучшить виброшумовые характеристики дросселя.

Указанный технический результат по п. б достигается тем, что дроссельный конусный элемент и регулировочное устройство с резьбовым соединением выполнены в виде двух механически не связанных деталей, тем самым обеспечивается возвратно-поступательное перемещение дроссельного конусного элемента под воздействием потока рабочей жидкости в зависимости от его направления и независимо от регулировочного устройства с резьбовым соединением, которое в данном случае выполняет роль регулируемого торцевого упора, определяющего крайнее положение дроссельного конусного элемента в режиме малушумного регулируемого дросселя.

Открытие дросселя в режиме обратного клапана обеспечивается тем, что вершина дроссельного конусного элемента обращена к выходному каналу. Поэтому при подаче к нему рабочей жидкости перемещение дроссельного конусного элемента в осевом направлении сопровождается значительным увеличением радиального зазора и уменьшением сопротивления дросселя.

Заявляемая совокупность признаков, ограничительных и отличительных, обеспечивает создание малошумного регулируемого дросселя, а также совмещение в одном гидравлическим элементе выполнения двух функций: функции регулируемого дросселя при одном направлении потока рабочей жидкости и функции обратного клапана при противоположном.

На чертеже изображен регулируемый дроссель.

В корпусе 1 с неподвижным седлом 2 установлен дроссельный конусный элемент 3 на опорах 4 и 5, центрирующих его относительно седла 2. Дроссельный конусный элемент 3, с выполненными на нем кольцевыми канавками 6, имеет возможность возвратно-поступательного движения в опорах 4 и 5 между пробкой 7 и регулировочным устройством с резьбовым соединением 8, выполненным в виде регулируемого торцевого упора, в зависимости от направления потока рабочей жидкости. Пружина 9 осуществляет поджатие дроссельного конусного элемента 3 к регулируемому торцевому упору 8. Подвод рабочей жидкости к регулируемому дросселю, в зависимости от режима работы, осуществляется через каналы 10 или 11. Демпферы 12 и 13, обеспечивающие плавное и безударное перемещение дроссельного конусного элемента 3, расположены соответственно на корпусе 1 и на дроссельном конусном элементе 3.

Регулируемый дроссель работает следующим образом.

Режим малошумного регулируемого дросселя.

Под действием пружины 9 дроссельный конусный элемент 3 находится в крайнем правом положении. Между дроссельным конусным элементом 3 и седлом 2 образуется зазор, величина которого зависит от положения регулируемого торцевого упора 8. Рабочая жидкость поступает в регулируемый дроссель через канал 10. Ее протекание через зазор сопровождается падением давления, величина которого зависит от размера радиального зазора.

Регулировка падения давления на дросселе осуществляется вращением регулируемого торцевого упора 8, которое приводит к изменению величины радиального зазора между дроссельным конусным элементом 3 и седлом 2.

Режим обратного клапана.

Этот режим осуществляется при изменении направления движения рабочей жидкости на противоположное. Под воздействием потока рабочей жидкости, поступающей через канал 11, дроссельный конусный элемент 3, преодолевая усилия пружины 9, перемещается в левое положение. Происходит значительное увеличение радиального зазора, что приводит к резкому уменьшению падения давления на дроссельном конусном элементе 3, и тем самым обеспечивается перепуск рабочей жидкости в режиме обратного клапана с минимальным падением давления.

Дополнительно можно добавить, что заявленный регулируемый дроссель может выполнять непосредственно функцию обратного клапана. Если регулируемый торцевой упор 8 займет крайнее правое положение и дроссельный конический элемент 3 войдет в соприкосновение с седлом 2 по конической поверхности, то при подаче рабочей жидкости в канал 10 дроссель пропускать не будет ее, из-за полного отсутствия радиального зазора. При подаче рабочей жидкости в канал 11 будет осуществляться ее перепуск с минимальным падением давления.

В этом случае заявленный регулируемый дроссель будет выполнять функцию обратного клапана по своему прямому назначению.

Следует заметить, что ни аналог, ни прототипы этой функции не выполняют, и для обеспечения данного режима на этих устройствах необходимо установить дополнительный гидравлический элемент - обратный клапан.

Для обеспечения малошумного безударного перехода регулируемого дросселя из одного режима в другой предусмотрены демпферы 12 и 13.

Возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата получила подтверждение на стендовых испытаниях двух типоразмеров регулируемых дросселей, разработанных и изготовленных на базе предложенной конструкции. Регулируемые дроссели продемонстрировали работоспособность, надежность и простоту эксплуатации. Их виброакустические характеристики удовлетворяют жестким требованиям по малошумности в судостроении. Еще одним преимуществом изобретения является то, что регулируемые дроссели предлагаемой конструкции имеют большой диапазон регулирования расхода (вплоть до полного закрытия дросселя), что позволило сократить в три раза количество выпускаемых типоразмеров аналогичных гидравлических устройств. Простота и технологичность регулируемого дросселя позволили снизить его себестоимость по сравнению с аналогичными гидравлическими устройствами на 30%. Благодаря своим достаточно высоким потребительским качествам регулируемые дроссели находят широкое применение в гидравлических системах различного назначения с повышенными требованиями по малошумности.

Источники информации
1. Авт. свид. СССР N 510615, F 16 K 47/12, 1976, БИ N 14.

2. Авт. свид. СССР N 1200063, F 16 K 47/08, 1985, БИ N 47.

3. Авт. свид. СССР N 521425, F 16 K 47/08, 1976, БИ N 26.

Регулируемый дроссель предназначен для использования в гидросистемах различного назначения с повышенными требованиями к малошумности. Регулируемый дроссель содержит корпус с неподвижным седлом, входной и выходной каналы. В корпусе соосно с седлом установлен дроссельный конусный элемент с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Дроссельный конусный элемент подпружинен, а его вершина обращена к выходному каналу. При этом регулировочное устройство с резьбовым соединением механически не связано с дроссельным конусным элементом и выполнено в виде регулируемого торцевого упора по отношению к дроссельному конусному элементу. Дроссельный конусный элемент с противоположных сторон снабжен центрирующими опорами. При этом на дроссельном конусном элементе выполнены кольцевые канавки. Изобретение позволяет повысить надежность и простоту эксплуатации, удовлетворить жесткие требования по малошумности в судостроении, снизить его себестоимость. 1 ил.

Регулируемый дроссель, содержащий корпус с неподвижным седлом, в котором соосно с седлом установлен дроссельный конусный элемент с возможностью возвратно-поступательного перемещения, входной и выходной каналы, причем дроссельный конусный элемент подпружинен, а его вершина обращена к выходному каналу, отличающийся тем, что введено регулировочное устройство с резьбовым соединением, механически не связанное с дроссельным конусным элементом и выполненное в виде регулируемого торцевого упора по отношению к дроссельному конусному элементу, который с противоположных сторон снабжен центрирующими опорами, при этом на дроссельном конусном элементе выполнены кольцевые канавки.