ДРОССЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2005 года по МПК F16K1/12 F16K3/24 F16K31/54 F16K49/00 

Описание патента на изобретение RU2251041C1

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано для регулирования расходов высокотемпературных газов в испытательных стендах авиадвигателей, а также в энергетической, химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Известна кольцевая задвижка (см. А.Ф.Гуревич “Расчет и конструирование трубопроводной арматуры”, Л.: Машиностроение, Л.:, 1969 г., стр.65, рис.37). Устройство кольцевой задвижки содержит механизм перемещения поршня с обтекателем, состоящий из винтового привода с парой конических шестерен, размещенный в изолированном от среды пространстве - камере, а в предкамере находится поршень с обтекателем. Камера и предкамера данной кольцевой задвижки жестко связаны с корпусом пилонами. Винтовой привод имеет ручное управление.

Данная конструкция не может работать в зоне высоких температур. Жесткая связь камеры и предкамеры посредством пилонов с корпусом во время работы задвижки как элемента трубопровода в зоне высоких температур приводит к возникновению повышенной концентрации напряжений в пилонах из-за неравномерного прогрева пилонов и корпуса.

Кроме того, механизм перемещения поршня с обтекателем, хотя и расположен в замкнутом пространстве - камере, но не имеет принудительного охлаждения, а это значит, камера будет прогреваться до температуры дросселируемого газа, что недопустимо, так как в таких условиях винтовой привод с парой конических шестерен работать не может из-за возможной большой концентрации напряжений.

Далее, при прохождении газа через контур кольцевой задвижки по тракту будет иметь место теплоизлучение, которое тем значительнее, чем выше температура. А в данной конструкции отсутствуют как теплоизоляция, так и система охлаждения и экранирования корпуса и камеры.

Известна также задвижка (каталог фирмы RZD, MakVeld B.V., Голландия - аналог). Устройство задвижки содержит корпус, центральную камеру, пилоны, механизм привода, который выполнен из двух взаимно пересекающихся реек, одна из которых связана с клапаном, а другая - с приводом. Причем центральная камера, где расположен механизм привода, на пилонах жестко связана с корпусом.

Данная конструкция тоже не может работать в зоне высоких температур, так как без принудительного охлаждения невозможно обеспечить надежное взаимодействие двух взаимно пересекающихся реек и избежать большой концентрации напряжений в местах зацепления.

Повышенная концентрация напряжений возникает под влиянием высокой температуры и давления и в пилонах, с помощью которых центральная камера связана с корпусом.

Наконец, если рассматривать задвижку в состоянии “открыто”, как элемент трубопровода, то для уменьшения теплопотерь по тракту корпус задвижки должен быть теплоизолирован или иметь охлаждение, а ее проточная часть, как и центральная камера, должна быть экранирована, что в данной конструкции отсутствует.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является “Дроссельное устройство” (см. Патент US 1919165 А, кл. F 16 К 1/12, 18.07.1933 - прототип). Описанное дроссельное устройство содержит корпус с осевым входом и выходом, внутри которого на пилонах размещены центральная камера и предкамера с расположенными в них гильзовым затвором и механизмом перемещения последнего, выполненного из рейки и шестерни, каналов подачи и отвода охлаждающего воздуха, при этом рейка жестко связана со штоком гильзового затвора и смещена относительно оси шестерни на величину радиуса делительной окружности шестерни.

В данном дроссельном устройстве отсутствие жесткой осевой фиксации центральной камеры относительно корпуса является существенным недостатком конструкции, что способствует возникновению дополнительных температурных напряжений при работе дроссельного устройства в зоне высоких температур. Кроме того, в данной конструкции имеют место тепловые потери газа за счет излучения по тракту дросселирования в пределах осевой длины дроссельного устройства с учетом принудительного охлаждения центральной камеры, где расположен механизм перемещения гильзового затвора, что тоже является недостатком рассмотренной конструкции.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении надежности и технологичности конструкции, обеспечении работоспособности дроссельного устройства при высоких температурах, а также уменьшении тепловых потерь по тракту дросселирования.

Это достигается за счет фиксации центральной камеры относительно корпуса силовыми штифтами, расположенными в плоскости оси шестерни механизма привода, изменения конфигурации штока, жестко связанного с рейкой и шарнирно - с гильзовым затвором, а также за счет принудительного охлаждения центральной камеры и экранирования последней, как и экранирования внутренней стенки корпуса дроссельного устройства.

Указанная техническая задача решается тем, что дроссельное устройство, содержащее корпус с осевым входом и выходом, внутри которого на пилонах размещены центральная камера и предкамера с расположенными в них гильзовым затвором и механизмом перемещения последнего, выполненного из рейки и шестерни, каналов подачи и отвода охлаждающего воздуха, при этом рейка жестко связана со штоком гильзового затвора и смещена относительно оси шестерни на величину радиуса делительной окружности шестерни, снабжено силовыми штифтами, установленными в плоскости оси шестерни, а также внутренним экраном, размещенным в центральной камере, и внешним экраном, расположенным внутри корпуса.

Кроме того, каналы подачи и отвода охлаждающего воздуха соединяются с полостью, образованной внутренним экраном, выполненным в виде полого цилиндра с отверстиями, а внешний экран расположен эквидистантно относительно внутренней поверхности корпуса и состоит из подвижных частей, каждая из которых выполнена с отверстиями.

На фиг.1 показано дроссельное устройство, на фиг.2 - разрез А-А дроссельного устройства (фиг.1), фиг.3 - детали дроссельного устройства вида I (фиг.2).

Дроссельное устройство содержит корпус 1 с осевым входом и выходом (не обозначены), внутри которого на пилонах 2 размещены центральная камера 3 и предкамера 4 с расположенными в них гильзовым затвором 5 и механизмом его перемещения. Механизм перемещения выполнен в виде рейки 6, жестко связанной со штоком 7, и шестерни 8, закрепленной на валу 9. На другом конце вала 9 расположена шестерня 10. Шестерня 10 входит в зацепление с рейкой 11, жестко связанной с валом 12, управляемым приводом 13.

Внутри центральной камеры 3 расположен внутренний экран 14, а в проточной части корпуса 1 размещены подвижные части внешнего экрана 15. Осевая фиксация центральной камеры 3 относительно корпуса 1 осуществляется силовыми штифтами 16, установленными в плоскости оси шестерни 8.

В корпусе 1 выполнены канал 17 подачи охлаждающего воздуха через кольцевой зазор между валом 9 и внутренней поверхностью упругой втулки 18 и канал 19 отвода охлаждающего воздуха.

Каналы подачи 17 и отвода 19 охлаждающего воздуха соединяются с полостью (не обозначена), образованной внутренним экраном 14 в центральной камере 3.

Рейка 6, жестко связанная со штоком 7 гильзового затвора 5, смещена относительно оси шестерни 8, сидящей на валу 9, на величину радиуса делительной окружности (В.И.Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя. Том 2, М.: Машиностроение, 1982 г., стр.260, рис.9) шестерни 8.

Внутренний экран 14 выполнен в виде полого цилиндра с отверстиями.

Внешний экран 15 расположен эквидистантно относительно внутренней поверхности корпуса 1 и состоит из нескольких подвижных частей, каждая из которых выполнена с отверстиями.

Дроссельное устройство работает следующим образом.

Через канал 17 подачи охлаждающего воздуха и кольцевой зазор между валом 9 привода и внутренней поверхностью упругой втулки 18 в полость, образованную внутренним экраном 14 в центральной камере 3 (размещенной на пилонах 2), подается воздух для охлаждения механизма перемещения гильзового затвора 5. Из указанной полости центральной камеры 3 воздух поступает в канал 19 отвода охлаждающего воздуха. Внутренний экран 14 улучшает охлаждение механизма перемещения гильзового затвора 5 и уменьшает влияние охлаждающего воздуха, подаваемого в центральную камеру 3, на температуру дросселируемого газа по всему тракту дроссельного устройства.

Перфорированные подвижные части внешнего экрана 15 снижают теплопотери дросселируемого газа, проходящего через дроссельное устройство. Осевая фиксация центральной камеры 3 относительно корпуса 1 обеспечивается силовыми штифтами 16.

Процесс дросселирования осуществляется с помощью привода 13, который через рейку 11, жестко связанную с валом 12, входящую в зацепление с шестерней 10, жестко посаженной на вал 9 (на его выходном конце), приводит во вращение соединенную с валом 9 шестерню 8, входящую в зацепление с рейкой 6, жестко связанной со штоком 7, на котором закреплен гильзовый затвор 5. В результате перемещения гильзового затвора 5 в предкамере 4 происходит изменение проходного сечения дроссельного устройства, т.е. реализуется процесс дросселирования.

По сравнению с аналогами и прототипом по своей технической сущности и достигаемому техническому результату предлагаемое авторами дроссельное устройство позволяет работать в зоне высоких температур, например ≤873К (600°С) и давлений ≤5 МПа (50 кгс/см2) при условных проходах ≤⊘500 мм, что значительно расширяет возможность регулирования расходов высокотемпературных газов на испытательных стендах авиадвигателей. Данное дроссельное устройство может найти применение во многих отраслях промышленности.

Похожие патенты RU2251041C1

название год авторы номер документа
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ДРОССЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 2005
  • Веробьян Борис Сергеевич
  • Быков Александр Федорович
  • Волков Дмитрий Михайлович
  • Лепешкин Александр Роальдович
  • Чигрин Леонид Петрович
  • Кунаков Юрий Николаевич
RU2296260C1
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ДРОССЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 2013
  • Винокуров Роман Адольфович
  • Дергунов Сергей Федорович
  • Туртушов Валерий Андреевич
RU2527807C1
Дроссельное устройство 2016
  • Девлеканов Дмитрий Рашидович
  • Девлеканов Рашид Шамильевич
  • Карышев Сергей Иванович
RU2643876C1
РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 2002
  • Коблев А.Н.
RU2238467C2
ПОВОРОТНЫЙ СТОЛ 1992
  • Шмырев М.П.
RU2045382C1
ВОЗДУХООХЛАЖДАЕМАЯ ГОЛОВКА ВИХРЕВОЙ ФОРСУНКИ 2009
  • Хуанг Уимин
  • Салливан Шон
  • Финстед Брайан
  • Хэплоу-Колэн Александр
RU2472070C2
Устройство для испытания трубопроводов на прочность 1989
  • Пермитин Игорь Александрович
  • Бологов Геннадий Алексеевич
SU1670492A1
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОГО ПАТРОНА 2018
  • Палецких Владимир Михайлович
RU2696949C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ПРИСАДОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ 1991
  • Евграфов Н.Н.
  • Шляев Ю.Н.
  • Григорьев А.В.
RU2027563C1
СПОСОБ РАБОТЫ КОЛЬЦЕВОГО РЕАКТИВНОГО МОТОРА ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И КОЛЬЦЕВОЙ РЕАКТИВНЫЙ МОТОР ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1997
  • Юрков Н.В.
RU2146335C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 251 041 C1

Реферат патента 2005 года ДРОССЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области арматуростроения и предназначено для регулирования расходов высокотемпературных газов в испытательных стендах авиадвигателей, а также в энергетической, химической, металлургической и других отраслях промышленности. Дроссельное устройство содержит корпус с осевым входом и выходом. Внутри корпуса на пилонах размещены центральная камера и предкамера с расположенными в них гильзовым затвором и механизмом перемещения последнего. Механизм перемещения выполнен из рейки и шестерни. Имеются каналы подачи и отвода охлаждающего воздуха. Рейка жестко связана со штоком гильзового затвора и смещена относительно оси шестерни на величину радиуса делительной окружности шестерни. Устройство снабжено силовыми штифтами. Они установлены в плоскости оси шестерни. Устройство снабжено внутренним экраном, размещенным в центральной камере, и внешним экраном, расположенным внутри корпуса. Изобретение направлено на повышение надежности и технологичности конструкции, обеспечение работоспособности дроссельного устройства при высоких температурах, а также уменьшение тепловых потерь по тракту дросселирования. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 251 041 C1

1. Дроссельное устройство, содержащее корпус с осевым входом и выходом, внутри которого на пилонах размещена центральная камера и предкамера с расположенными в них гильзовым затвором и механизмом перемещения последнего, выполненного из рейки и шестерни, каналов подачи и отвода охлаждающего воздуха, при этом рейка жестко связана со штоком гильзового затвора и смещена относительно оси шестерни на величину радиуса делительной окружности шестерни, отличающееся тем, что оно снабжено силовыми штифтами, установленными в плоскости оси шестерни, а также внутренним экраном, размещенным в центральной камере, и внешним экраном, расположенным внутри корпуса.2. Дроссельное устройство по п.1, отличающееся тем, что каналы подачи и отвода охлаждающего воздуха соединены с полостью, образованной внутренним экраном, выполненным в виде полого цилиндра с отверстиями.3. Дроссельное устройство по п.1, отличающееся тем, что внешний экран расположен эквидистантно относительно внутренней поверхности корпуса и состоит из подвижных частей, каждая из которых выполнена с отверстиями.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2251041C1

US 1919165 A, 18.07.1933
РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН 1991
  • Волков А.А.
  • Шевчук С.А.
  • Вайнштейн А.В.
  • Левицкий М.П.
  • Левицкий С.П.
RU2031291C1
Криогенный запорно-регулирующий клапан 1989
  • Иванова Светлана Петровна
  • Клеянкин Генрих Алексеевич
  • Моисеев Александр Николаевич
  • Платонов Виктор Федотович
SU1679119A1
ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 0
  • В. Г. Григорьев, Н. М. Гриценко, П. К. Сединкии, А. И. Уль Ненков В. А. Черноусов
SU408098A1
Многоканальное устройство информационно-диспетчерской службы 1988
  • Гробман Михаил Зусевич
  • Егурнов Александр Николаевич
  • Петров Юрий Александрович
  • Грабарский Юрий Алексеевич
  • Мочалов Владимир Андреевич
SU1578837A1
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГЛУШИТЕЛЬ 2016
  • Ходакова Татьяна Дмитриевна
RU2652851C2
Фосфорхлорсодержащие полидиены, обладающие высокой эластичностью и самозатухающими свойствами 1978
  • Машляковский Леонид Николаевич
  • Березина Галина Григорьевна
  • Брель Валерий Кузьмич
  • Догадина Альбина Владимировна
  • Ионин Борис Иосифович
  • Охрименко Илларион Степанович
  • Петров Анатолий Александрович
SU763362A1

RU 2 251 041 C1

Авторы

Веробьян Б.С.

Быков А.Ф.

Карышев С.И.

Кулаков В.В.

Даты

2005-04-27Публикация

2003-08-15Подача