УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДРОССЕЛИРОВАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F16L55/27 

Изобретение относится к аэро- и гидродинамике сплошных сред, в частности к устройствам преобразования энергии потоков, и может быть использовано в энергетике, на транспорте и преимущественно в газовой и нефтяной промышленностях.

Известно устройство для шумоглушения по а.с. N 742614 (опубликовано в БИ N 23, 1980) при истечении газа со сверхзвуковой скоростью путем гашения скорости потока дополнительно введенным набором дроссельных шайб, расположенных во впускной камере поочередно с перегородками с отверстиями по их краям и с центральным отверстием для последней перегородки. Выпускная камера отделена от впускной камеры кольцевой полостью.

При работе этого устройства дросселирование ряда газов сопровождается понижением их температуры на выходе из устройства.

Частично может быть лишено этого недостатка устройство для гашения кинетической энергии потока по а.с. N 1564458 (опубл. в БИ N 28, 1988), включающее последовательный ряд сужающихся по площади и сближающихся между собой конфузоров с обводными каналами между ними и цилиндрическим корпусом при постоянстве площади проходного сечения конфузоров и отверстий и конус за конфузорами, на котором поток рабочей среды после рассеяния на конфузорах разворачивается полностью и его энергия полностью гасится при столкновении с набегающим потоком.

При работе этого устройства разворот потока и гашение его энергии происходит на меньшей поверхности торможения конуса по сравнению с общей площадью входного потока и в конце пути потока по устройству.

Наличие конфузора в устройстве приводит к понижению температуры потока на его выходе.

Предложенным устройством решается задача уменьшения понижения температуры дросселированных сред на выходе из дросселирующего устройства.

Для достижения этого технического результата в предложенном устройстве, содержащем цилиндрический корпус с входными и выходными патрубками и фланцами, дросселирующие отверстия и фасонный диск, разделяющий внутреннюю полость устройства на входную и выходную камеры, диск выполнен с центральным плоским дном во впускной камере и коническими поверхностями по его краю в обеих камерах.

Входная камера образована входным фланцем и обращенной к нему вогнутой поверхностью по краю диска, образованной одним или несколькими телами вращения или их частями, выходная камера образована выходным фланцем и обращенной к нему вогнутой поверхностью по краю диска, образованной одним или несколькими телами вращения или их частями.

Отличительными признаками предложенного устройства от указанного выше известного устройства, наиболее близкого к заявляемому устройству для дросселирования, является наличие плоских тормозящих поверхностей во впускной и выпускной камерах, фиксирующих высоту усеченных конусов повернутой к радиальному потоку среды тормозящей конической поверхности по краю диска, и выполнение дросселирующих отверстий через боковые поверхности усеченных конусов во впускной и выпускной камерах.

Во всех случаях решения указанной задачи выше входная камера образована входным фланцем и обращенной к нему вогнутой поверхностью по краю диска, образованной одним или несколькими телами вращения или их частями, выходная камера образована выходным фланцем и обращенной к нему выпуклой поверхностью в центральной части диска и вогнутой поверхностью по краю диска, образованной одним или несколькими телами вращения или их частями, и кромки дросселирующих отверстий расположены на вогнутых поверхностях камер.

В частном случае выполнения устройства обращенная к входному патрубку поверхность диска выполнена в виде обращенного внутрь диска соосно с ним усеченного конуса, меньшее основание которого расположено в центральной части диска, обращенная к выходному патрубку поверхность диска выполнена в виде обращенного к нему и соосно с ним усеченного конуса, меньшее основание которого расположено в центральной части диска, входные и выходные кромки дросселирующих отверстий расположены на боковых поверхностях усеченных конусов, высоту которых ограничивают значениями нескольких диаметров входного и выходного патрубков.

Благодаря наличию этих признаков осуществляется уменьшение понижения температуры дросселированных сред на выходе из дросселирующего устройства.

Одновременно предложенным устройством решается задача уменьшения шума дросселируемых потоков рабочих сред. С этой целью центральная часть фасонного диска в выпускной камере выполнена в виде прямого кругового конуса и на наружную поверхность корпуса устройства, фланцев и патрубков нанесены последовательно слои вибродемфирующего материала и теплоакустической изоляции, помещенных в звукоизолирующий кожух.

Во всех случаях решения второй указанной задачи центральная часть обращенной к выходному патрубку поверхности диска выполнена в виде выпуклой поверхности тела вращения, корпус, входные и выходные патрубки и фланцы покрыты снаружи слоем вибродемпфирующего материала, на который нанесены слои теплоакустической изоляции, помещенных внутрь звукоизолирующего кожуха.

На чертеже представлено предложенное устройство для дросселирования, которое включает следующие элементы.

Входной патрубок 1 с входным фланцем 2, цилиндрический корпус 3, выходной патрубок 4 с выходным фланцем 5, выполненный соосно с корпусом фасонный диск 6 с дросселирующими отверстиями 7 по его краю. Входная (по ходу рабочего потока) тарельчатая сторона диска состоит из центрального плоского дна 8 и боковой поверхности 9 усеченного конуса, опирающегося меньшим основанием на дно 8 диска и большим основанием опирающийся на внутреннюю часть входного фланца. Выходная (по ходу рабочего потока) сторона диска состоит из прямого кругового конуса 10 в ее середине и боковой поверхности 11 усеченного конуса, опирающегося большим основанием на выходной фланец 5 и меньшим основанием совпадающий с основанием кругового конуса 10.

Входные 12 и выходные 13 ( по ходу потока) кромки дросселирующих отверстий 7 расположены на конических поверхностях входной и выходной камер.

Дросселирующее устройство размещено в звукоизолирующем кожухе 14 с вибродемпфирующим слоем 15 с наружной стороны корпуса 3 и теплоакустической изоляции между ними 16.

Работа устройства состоит в следующем.

Через входной патрубок 1 поток рабочей среды поступает на центральное плоское дно 8 фасонного диска 6, где он тормозится и поворачивается на 90^o, затем поток движется к дросселирующим отверстиям 7, где тормозится на конической поверхности 9, и разворачивается на струйки этими отверстиями 7, и тормозится на входных кромках 12 этих отверстий 7. После чего поток поворачивается на 90^o и дросселируется в отверстиях 7, на выходе из которых струйки рабочей среды расширяются и попадают на выходной фланец 5, где они тормозятся и затем поворачиваются на 90^o, обтекая конус 10 фасонного диска 6. Затем струйки потока рабочей среды поворачиваются на 90^o, объединяются и поступают общим потоком в выходной патрубок 4.

При каждом из перечисленных торможений и поворотов потока рабочей среды происходит гашение кинетической энергии движущегося потока, частичное преобразование этой энергии в тепло и повышение температуры рабочей среды, за счет чего уменьшается понижение температуры рабочей среды при дросселировании.

При обтекании струйками потока рабочей среды конуса 10 уменьшаются вихреобразования в потоке за фасонным диском 6 и связанный с ним шум вихреобразования.

Использование вибродемпфирующего слоя 15 снижает вибрации корпуса 3 при дросселировании и структурный шум от нее.

Применение звукоизолирующего кожуха 14 с теплоакустическим материалом 16 снижает шум в высоко- и среднечастотной областях спектра шума струи дросселируемых потоков рабочих сред.

Устройство предназначено для преобразования энергии потоков рабочих сред. Устройство состоит из цилиндрического корпуса, входного патрубка с фланцем и выходного патрубка с выходным фланцем, выполненного соосно с корпусом фасонного диска, разделяющего внутреннюю полость устройства на входную и выходную камеры с боковыми коническими поверхностями по краю диска, через которые проходят дросселирующие отверстия. Поток рабочей среды тормозится на плоском дне диска, поворачивается к боковой поверхности диска и проходит через дросселирующие отверстия, по выходе из которых тормозится на выходном фланце, поворачивается, огибая конус, и уходит через выходной патрубок. Для уменьшения шума и струи центральная часть диска в выходной камере выполнена в виде прямого конуса, и корпус, патрубки и фланцы снаружи покрыты слоем вибродемпфирующего материала, на которых расположены слои теплоакустической изоляции, и снаружи установлен звукоизолирующий кожух. Технический результат - снижение шума и уменьшение понижения температуры рабочей среды при дросселировании на выходе из устройства. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для дросселирования, включающее цилиндрический корпус, разделенный на входную и выходную камеры, с выполненным соосно с ним диском, дросселирующие отверстия по краям диска, входной патрубок с фланцем и выходной патрубок с фланцем, отличающееся тем, что входная камера образована входным фланцем и обращенной к нему вогнутой поверхностью по краю диска, образованной одним телом вращения, выходная камера образована выходным фланцем и обращенной к нему вогнутой поверхностью по краю диска, образованной одним телом вращения, и кромки дросселирующих отверстий расположены на вогнутых поверхностях камер. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обращенная к входному патрубку поверхность диска выполнена в виде обращенного внутрь диска соосно с ним усеченного конуса, меньше основание которого расположено в центральной части диска, обращенная к выходному патрубку поверхность диска выполнена в виде обращенного к нему и соосно с ним усеченного конуса, меньшее основание которого расположено в центральной части диска, входная и выходная кромки дросселирующих отверстий расположены на боковых поверхностях усеченных конусов, высоту которых ограничивают значениями нескольких диаметров входного патрубка. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центральная часть обращенной к выходному патрубку поверхности диска выполнена в виде выпуклой поверхности тела вращения, корпус, входные и выходные фланцы и патрубки покрыты снаружи слоем вибродемпфирующего материала, на который нанесены слои теплоакустической изоляции, помещенные внутрь звукоизолирующего кожуха.