УМЕНЬШАЮЩИЕ ШУМ ПРОХОДЫ ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ УСТРОЙСТВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2012 года по МПК F16K47/08 F16K3/24 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройствам регулирования потока текучей среды, а в частности, к улучшенному механизму уменьшения шума для устройства регулирования потока текучей среды. Настоящее изобретение относится также к регулировочным дисковым узлам для использования в таких устройствах регулирования потока текучей среды.

Уровень техники

Во многих областях промышленности часто необходимо уменьшать давление текучих сред (как жидкостей, так и газов) внутри трубопровода. Для этой цели часто используются системы клапанов регулирования потока текучей среды. Из уровня техники известны различные конструкции клапанов регулирования потока текучей среды. Например, внутри клапана регулирования потока текучей среды может быть предусмотрено множество извилистых путей прохождения потока текучей среды. При прохождении текучей среды через извилистые пути прохождения потока текучей среды текучая среда вынуждена множество раз изменять направление. Кроме того, при прохождении текучей среды через извилистые пути прохождения потока текучей среды, общая площадь поперечного сечения пути прохождения потока текучей среды может увеличиваться для уменьшения скорости текучей среды внутри пути прохождения потока. Эти устройства обычно называются «регулировочными устройствами с извилистыми путями».

Известны регулировочные устройства с извилистыми путями, которые включают множество, по существу, плоских дисков, уложенных поверх друг друга с образованием полой цилиндрической структуры. Такие структуры обычно называются «клапанными регулировочными дисковыми узлами». Каждый диск обычно включает множество полостей, образованных через диск. Диски могут быть выровнены и уложены так, что обеспечивается множество непрерывных, извилистых путей прохождения текучей среды за счет полостей в дисках, которые проходят от центральной зоны плоского цилиндрического клапанного регулировочного дискового узла наружу клапанного регулировочного дискового узла.

Клапанный регулировочный дисковый узел обычно устанавливают внутри корпуса клапана регулирования потока текучей среды. Корпус клапана регулирования потока текучей среды выполнен с возможностью направления текучей среды из впуска к полому, цилиндрическому клапанному регулировочному дисковому узлу. Клапан может быть также выполнен с возможностью направления текучей среды, проходящий через клапанный регулировочный дисковый узел, наружу к выпуску текучей среды. Клапан регулирования потока текучей среды может включать поршень, выполненный с возможностью введения в центральную зону клапанного регулировочного дискового узла, тем самым прерывая поток текучей среды через клапанный регулировочный дисковый узел и закрывая клапан.

Сжатые текучие среды содержат механическую потенциальную энергию. Клапанный регулировочный дисковый узел рассеивает эту энергию посредством уменьшения давления и скорости текучей среды. При прохождении потока текучей среды через пути прохождения текучей среды поток текучей среды может быть турбулентным. Турбулентная текучая среда имеет соответствующие колебания давления и скорости, которые воздействуют на структурные элементы труб и устройства регулирования текучей среды, через которые протекает текучая среда. Эти колебания давления и скорости вызывают вибрации и шум. Во многих применениях шум является нежелательной или недопустимой характеристикой устройства регулирования потока текучей среды.

В результате, из уровня техники известны клапанные регулировочные узлы, имеющие конструктивные признаки, предназначенные для подавления создаваемого в них шума. Тем не менее, еще предстоит создать, по существу, бесшумный клапан и желательно дополнительное улучшение подавления шума.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение, согласно нескольким вариантам выполнения, предлагает эффективное по стоимости средство, с помощью которого можно улучшить компоненты уменьшения давления в устройстве регулирования потока текучей среды с целью уменьшения передаваемого шума.

Согласно одному варианту настоящего изобретения регулировочный дисковый узел для устройства регулирования потока текучей среды содержит, по существу, плоский первый диск и, по существу, плоский второй диск. Первый диск имеет первую главную поверхность и вторую главную поверхность. Первый диск дополнительно включает удлиненную полость, образованную, по меньшей мере, частично через первый диск в его первой главной поверхности или второй главной поверхности. Второй диск расположен рядом с первым диском и имеет также первую главную поверхность и вторую главную поверхность. Второй диск дополнительно включает удлиненную полость, образованную, по меньшей мере, частично через второй диск в его первой главной поверхности или второй главной поверхности. Полость во втором диске имеет форму и размер, по существу, аналогичные форме и размеру полости в первом диске. Второй диск выровнен с первым диском для обеспечением связи по текучей среде между полостью первого диска и полостью второго диска. Полость первого диска смещена от полости второго диска. Полость первого диска и полость второго диска образуют совместно, по меньшей мере, частично проход для текучей среды, имеющий поперечное сечение, который характеризуется увеличением и уменьшением площади поперечного сечения с образованием механизма расширения/сужения удлиненного прохода для текучей среды.

Согласно другому варианту настоящего изобретения устройство регулирования потока текучей среды содержит впуск текучей среды, выпуск текучей среды и регулировочный дисковый узел, выполненный с возможностью обеспечения перепада давлений между текучей средой, расположенной на впуске текучей среды, и текучей средой, расположенной на выпуске текучей среды. Регулировочный дисковый узел содержит, по существу, плоский первый диск, содержащий первую главную поверхность и вторую главную поверхность. Первый диск дополнительно включает удлиненную полость, образованную, по меньшей мере, частично через первый диск в его первой главной поверхности или второй главной поверхности. Второй диск расположен рядом с первым диском и имеет первую главную поверхность и вторую главную поверхность. Второй диск также дополнительно включает удлиненную полость, образованную, по меньшей мере, частично через второй диск в его первой главной поверхности или второй главной поверхности. Полость во втором диске имеет форму и размер, по существу, аналогичные форме и размеру полости в первом диске. Второй диск выровнен с первым диском для обеспечения связи по текучей среде между полостью первого диска и полостью второго диска. Полость первого диска смещена от полости второго диска. Полость первого диска и полость второго диска образуют совместно, по меньшей мере, частично проход для текучей среды, имеющий поперечное сечение, который характеризуется уменьшением и увеличением площади поперечного сечения с образованием механизма расширения/сужения удлиненного прохода для текучей среды.

В еще одном варианте настоящее изобретение предлагает устройство регулирования потока текучей среды, которое включает впуск текучей среды, выпуск текучей среды и множество проходов для текучей среды, проходящих между впуском текучей среды и выпуском текучей среды. Каждый проход для текучей среды имеет площадь поперечного сечения, которая характеризуется, по меньшей мере, двумя граничащими, смещенными формами. Площадь поперечного сечения полностью ограничена множеством сторон, образованных стенками проходов для текучей среды. Две стороны из множества сторон сходятся в первой точке, которая образует вершину первого угла между сторонами, сходящимися в первой точке. Две стороны из множества сторон сходятся во второй точке, которая образует вершину второго угла между сторонами, сходящимися во второй точке. Первый угол равен второму углу, и каждый из первого и второго угла превышает 180°.

Признаки, преимущества и альтернативные аспекты настоящего изобретения следуют для специалистов в данной области техники из приведенного ниже подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Хотя описание завершается формулой изобретения, в которой конкретно указаны признаки данного изобретения, преимущества данного изобретения более понятно следуют из приведенного ниже описания изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 представляет собой вертикальный разрез примерного устройства регулирования потока текучей среды, которое включает идеи данного изобретения.

Фиг.2 представляет собой вертикальный разрез набора регулировочных дисков, которые можно использовать в качестве части примерного регулировочного дискового узла, согласно другим идеям настоящего изобретения, в устройстве регулирования потока текучей среды, показанном на фиг.1, на виде сбоку.

Фиг.3 представляет собой пример разделительного диска, который может быть включен в набор регулировочных дисков, на виде сверху.

Фиг.4 представляет собой пример первого регулировочного диска набора регулировочных дисков, показанных на фиг.1-2, на виде сверху.

Фиг.5 представляет собой пример второго регулировочного диска набора регулировочных дисков, показанных на фиг.1-2, на виде сверху.

Фиг.6 представляет собой первый регулировочный диск, показанный на фиг.3, расположенный рядом с вторым регулировочным диском, показанным на фиг.4, и выровненный с ним, на виде сверху.

Фиг.7 представляет собой часть прохода для текучей среды, показанного на фиг.6, в увеличенном масштабе на виде сверху.

Фиг.8 представляет собой частичный разрез по линии 8-8 части прохода для текучей среды, показанного на фиг.7.

Фиг.9 представляет собой частичный разрез, аналогичный фиг.8, с дополнительными разделительными дисками, расположенными выше и ниже расположенных рядом регулировочных дисков; и

Фиг.10а-10с представляют собой частичные разрезы альтернативных проходов для текучей среды, которые могут быть предусмотрены в примерных регулировочных дисковых узлах, согласно вариантам выполнения настоящего изобретения.

Предпочтительный вариант (варианты) осуществления изобретения

Хотя приведенное выше описание содержит много специальных признаков, их не следует рассматривать как ограничивающие объем настоящего изобретения, а лишь как иллюстрацию некоторых вариантов выполнения. Аналогично, можно представить другие варианты выполнения, которые не отходят от идеи или объема данного изобретения. Признаки различных вариантов выполнения можно применять в комбинации. Поэтому объем изобретения указан и ограничивается лишь прилагаемой формулой изобретения и ее законными эквивалентами, а не предшествующим описанием. Все добавления, исключения и модификации изобретения, раскрываемые здесь, которые попадают под сущность и объем формулы изобретения, охватываются ею.

На фиг.1 в вертикальном разрезе показан пример устройства 10 регулирования потока текучей среды, в котором реализованы идеи данного изобретения. Устройство 10 регулирования потока текучей среды включает впуск 12 текучей среды, выпуск 14 текучей среды и регулировочный дисковый узел 20. Кроме того, устройство 10 регулирования потока текучей среды включает поршневой механизм 16, выполненный с возможностью избирательного прерывания связи по текучей среде между впуском 12 текучей среды и выпуском 14 текучей среды. Во время работы устройства 10 регулирования потока давление текучей среды на впуске 12 может быть выше давления текучей среды на выпуске 14.

Поршневой механизм 16 показан в разрезе на фиг.1 в двух различных положениях. На левой стороне фиг.1 поршневой механизм 16 показан в закрытом, первом выбранном положении, в котором связь по текучей среде между впуском 12 и выпуском 14 текучей среды физически прервана с помощью поршня 18. На правой стороне фиг.1 поршневой механизм 16 показан в открытом, втором выбранном положении, в котором поршень 18 отведен назад с обеспечением связи по текучей среде между впуском 12 и выпуском 14 текучей среды. Когда поршневой механизм 16 находится в своем открытом, втором положении, то текучая среда может протекать от впуска 12 текучей среды вверх во внутреннюю полость 22 регулировочного дискового узла 20 в ответ на перепад давлений, обеспеченный между впуском 12 текучей среды и выпуском 14 текучей среды. Как будет подробно описано ниже, связь по текучей среде обеспечивается через проходы для текучей среды внутри регулировочного дискового узла 20 к его наружной стороне и выпуску 14 текучей среды. Пространство или камера 19 внутри корпуса устройства 10 регулирования потока текучей среды может окружать регулировочный дисковый узел 20 для приема или накопления текучей среды, проходящей через регулировочный дисковый узел 20. Пространство или камера 19 может быть выполнена с возможностью направления текучей среды к выпуску 14 текучей среды.

Регулировочный дисковый узел 20, показанный на фиг.1, может содержать множество, по существу, плоских дисков, уложенных рядом друг с другом с образованием трехмерной структуры. Кроме того, регулировочный дисковый узел 20 может содержать множество, по существу, идентичных наборов, по существу, плоских дисков, уложенных рядом друг с другом, при этом наборы дисков уложены рядом друг с другом с образованием трехмерной структуры.

На фиг.2 показан вид сбоку примера набора 24, по существу, плоских дисков, уложенных рядом друг с другом. Множество наборов могут быть уложены и закреплены рядом друг с другом с образованием регулировочного дискового узла 20, показанного на фиг.1. Как показано на фиг.2, набор 24 дисков может включать первый разделительный диск 26а, первый диск 30 для прохода текучей среды, второй диск 40 для прохода текучей среды и второй разделительный диск 26b. Первый диск 30 для прохода текучей среды и второй диск 40 для прохода текучей среды могут быть расположены и закреплены рядом друг с другом. Первый диск 30 для прохода текучей среды может быть, по существу, плоским и может иметь первую главную поверхность 31а и вторую главную поверхность 31b. Аналогично, второй диск 40 для прохода текучей среды может быть, по существу, плоским и может иметь первую главную поверхность 41а и вторую главную поверхность 41b.

Первый разделительный диск 26а может быть предусмотрен и закреплен рядом с первым диском 30 для прохода текучей среды на его первой главной поверхности 31, противоположной второму диску 40 для прохода текучей среды, а второй разделительный диск 26b может быть предусмотрен и закреплен рядом со вторым диском 40 для прохода текучей среды на его второй главной поверхности 41b, противоположной первому диску 30 для прохода текучей среды. Первый разделительный диск 26а, первый диск 30 для прохода текучей среды, второй диск 40 для прохода текучей среды и второй разделительный диск 26b могут быть выровнены и закреплены друг с другом посредством болтов или стержней (не показаны), проходящих через отверстия 25, которые могут быть выполнены через каждый из различных дисков в выбранных положениях. В качестве альтернативы, диски могут быть скреплены друг с другом без болтов или стержней, например, с помощью пайки твердым припоем или сварки.

Ниже приводится подробное описание каждого из дисков набора 24, показанного на фиг.2.

Первый разделительный диск 26а и второй разделительный диск 26b могут быть идентичными. На фиг.3 показан на виде сверху конкретный вариант выполнения первого разделительного диска 26а и второго разделительного диска 26b. Как видно, каждый из первого разделительного диска 26а и второго разделительного диска 26b может быть, по существу, плоским и иметь кольцевую форму. Как указывалось выше, могут быть предусмотрены отверстия 25 через первый разделительный диск 26а и второй разделительный диск 26b в выбранных положениях. Большое отверстие может быть выполнено в центре каждого первого разделительного диска 26а и второго разделительного диска 26b для обеспечения части внутренней полости 22 внутри регулировочного дискового узла 20 (см. фиг.1).

На фиг.4 показан вид сверху примера первого диска 30 для прохода текучей среды, в котором реализованы идеи настоящего изобретения. Как указывалось выше со ссылками на фиг.2, могут быть предусмотрены отверстия 25 через первый диск 30 для прохода текучей среды в выбранных положениях. Большое отверстие может быть выполнено в центре первого диска 30 для прохода текучей среды для обеспечения части внутренней полости 22 внутри регулировочного дискового узла 20 (см. фиг.1). Первый диск 30 для прохода текучей среды может также включать, по меньшей мере, одну полость 32, имеющую, по существу, кольцевую форму. Кроме того, первый диск 30 для прохода текучей среды включает множество удлиненных каналов или полостей 34. Удлиненные полости 34 могут проходить, по существу, в радиальном направлении между зоной вблизи внутренней полости 22 и полостью 32. Каждая удлиненная полость 34 может включать, по меньшей мере, две прямые удлиненные секции, соединенные встык и ориентированные под углом относительно друг друга с образованием нескольких V-образных поворотов в удлиненной полости 34.

Например, каждая удлиненная полость 34 может включать четыре или более прямых удлиненных секций, соединенных встык и ориентированных под углом относительно друг друга с образованием нескольких V-образных поворотов в удлиненной полости 34. В этой конфигурации каждая удлиненная полость 34 может проходить зигзагообразно назад и вперед в боковом направлении при прохождении удлиненной полости 34, по существу, в радиальном направлении. Каждая удлиненная полость 34 может быть непрерывной с полостью 32. Кроме того, ширина каждой удлиненной полости 34 может увеличиваться при прохождении полости в радиальном направлении наружу.

В альтернативных вариантах настоящего изобретения удлиненные полости 34 могут включать изменения в направлении, отличные от зигзагообразной конфигурации, или же могут быть линейными.

Как показано на фиг.2, полость 32 и удлиненные полости 34 могут проходить через первый диск 30 для прохода текучей среды от его первой главной поверхности 31а к его второй главной поверхности 31b. В качестве альтернативы, полость 32 и удлиненные полости 34 могут проходить лишь частично через первый диск 30 для прохода текучей среды к его второй главной поверхности 31b.

На фиг.5 показан вид сверху примерный вариант выполнения второго диска 40 для прохода текучей среды. Как указывалось выше со ссылкой на фиг.2, могут быть выполнены отверстия 25 через второй диск 40 для прохода текучей среды в различных выбранных положениях. Большое отверстие может быть выполнено в центре второго диска 40 для прохода текучей среды для образования части внутренней полости 22 внутри регулировочного дискового узла 20 (см. фиг.1). Второй диск 40 для прохода текучей среды может также включать, по меньшей мере, одну полость 42, имеющую, по существу, кольцевую форму. Кроме того, второй диск 40 для прохода текучей среды включает множество удлиненных каналов или полостей 44, каждая из которых имеет форму и размер, по существу, аналогичный форме и размеру удлиненных каналов или полостей 34 первого диска 30 для прохода текучей среды, описание которого приведено выше со ссылкой на фиг.4.

Например, удлиненные полости 44 могут проходить, по существу, в радиальном направлении между зоной вблизи внутренней полости 22 и полостью 42. Каждая удлиненная полость 44 может включать, по меньшей мере, две прямые, удлиненные секции, соединенные встык и ориентированные под углом относительно друг друга с образованием множества V-образных поворотов в удлиненной полости 44. Например, каждая удлиненная полость 44 может включать четыре или более прямых удлиненных секций, соединенных встык и ориентированных под углом относительно друг друга с образованием множества V-образных поворотов в удлиненной полости 44. В этой конфигурации каждая удлиненная полость 44 может проходить зигзагообразно назад и вперед в боковом направлении при прохождении удлиненной полости 44, по существу, в радиальном направлении. Каждая удлиненная полость 44 может быть непрерывной с полостью 42. Кроме того, ширина каждой удлиненной полости 44 может увеличиваться при прохождении полости в радиальном направлении наружу.

Как показано на фиг.2, полость 42 и удлиненные полости 44 могут проходить через второй диск 40 для прохода текучей среды от его первой главной поверхности 41а к его второй главной поверхности 41b. В качестве альтернативы, полость 42, имеющая, по существу, кольцевую форму, и удлиненные полости 44 могут проходить лишь частично через второй диск 40 для прохода текучей среды в его первую главную поверхность 41а.

Второй диск 40 для прохода текучей среды может также включать множество впускных полостей 46 для текучей среды и множество выпускных полостей 48 для текучей среды. Впускные полости 46 для текучей среды могут быть соединены с большой полостью в центре диска 40, которая образует часть внутренней полости 22 регулировочного дискового узла 20. Каждая впускная полость 46 для текучей среды может быть связана и соответствовать одной удлиненной полости 44. В этой конфигурации каждая впускная полость 46 для текучей среды может быть выполнена с возможностью обеспечения прохождения текучей среды в проходы (не показаны на фиг.5) внутри регулировочного дискового узла 20 из внутренней полости 22, а каждая выпускная полость 48 для текучей среды может быть выполнена с возможностью обеспечения прохождения текучей среды из регулировочного дискового узла 20 к его наружной стороне. Ниже приводится подробное описание работы регулировочного дискового узла 20.

На фиг.6 показан вид сверху первого диска 30 для прохода текучей среды, согласно фиг.4, расположенный рядом со вторым диском 40 для прохода текучей среды, согласно фиг.5 и выровненный с ним. Второй диск 40 для прохода текучей среды показан расположенным под первым диском 30 для прохода текучей среды для того, чтобы четко показать выравнивание и взаимодействие между элементами в каждом из соответствующих дисков.

Как показано на фиг.6, удлиненные полости 34 первого диска 30 для прохода текучей среды и удлиненные полости 44 второго диска 40 для прохода текучей среды расположены ступенчато или смещены относительно друг друга. Связь по текучей среде обеспечивается между удлиненными полостями 34 и удлиненными полостями 44. Удлиненные полости 34 и удлиненные полости 44 образуют совместно, по меньшей мере, частично проход 50 для текучей среды.

Кольцевые полости 32 первого диска 30 для прохода текучей среды и кольцевые полости 42 второго диска 40 для прохода текучей среды образуют совместно акустические камеры 55, которые также имеют кольцевую форму. Акустические камеры 55 могут быть выполнены для уменьшения, затухания, исключения, изменения направления, демпфирования или другим образом подавления акустических помех, создаваемых в проходах 50 для текучей среды. Акустические камеры 55 могут быть выполнены с включением многих специальных элементов, которые подавляют акустические помехи. Например, акустические камеры 50 могут быть выполнены с возможностью резонирования на одной или более частотах звуковых волн, соответствующих звуку, генерированному внутри проходов 50 для текучей среды. Кроме того, настроенные частоты могут различаться по фазе на 180°, по меньшей мере, некоторого звука, входящего в акустическую камеру 55.

Когда поршень 18 устройства 10 регулирования потока текучей среды отведен назад, как показано на правой стороне фиг.1, текучая среда может протекать во внутреннюю полость 22 регулировочного дискового узла 20. Связь по текучей среде обеспечивается между проходами 50 для текучей среды и внутренней полостью 22 регулировочного дискового узла 20 с помощью впускных полостей 46 для текучей среды второго диска 40 для прохода текучей среды. Текучая среда, протекающая через проходы 50 для текучей среды в радиальном направлении наружу, входит в акустические камеры 55. Связь по текучей среде обеспечивается между акустическими камерами 55 и наружной стороной регулировочного дискового узла 20 с помощью выпускных полостей 48 для текучей среды второго диска 40 для прохода текучей среды.

Выпускные полости 48 для текучей среды могут быть выполнены в виде проходов, смещающих частоту шума, которые увеличивают звуковую частоту акустических помех, связанных с протеканием текучей среды через регулировочный дисковый узел 20. Площадь поперечного сечения и длина выпускных полостей для текучей среды могут быть такими, что любые акустические помехи, передаваемые через выпускные полости 48 для текучей среды, имеют значительно более высокую частоту, чем акустические помехи, связанные с остальными элементами устройства 10 регулирования потока текучей среды.

На фиг.7 показан вид сверху в увеличенном масштабе части прохода 50 для текучей среды, показанного на фиг.6. Текучая среда протекает через проход 50 для текучей среды, который выполнен с удлиненной полостью 34 в первом диске 30 для прохода текучей среды и удлиненной полостью 44 во втором диске 40 для прохода текучей среды. Текучая среда может протекать через проход 50 для текучей среды, который образован удлиненной полостью 34 первого диска 30 для прохода текучей среды и удлиненной полостью 44 второго диска 40 для прохода текучей среды. Текучая среда может протекать через проход 50 для текучей среды из внутренней полости 22 в направлении наружной стороны регулировочного дискового узла 20, по существу, в радиальном направлении наружу, обозначенному стрелками внутри прохода 50 для текучей среды. Как показано на фиг.7, проход 50 для текучей среды может включать множество прямых удлиненных секций 52, соединенных встык и ориентированных под углом относительно друг друга с образованием нескольких V-образных поворотов в проходе 50 для текучей среды.

В этой конфигурации удлиненный проход 50 для текучей среды имеет площадь поперечного сечения, которая характеризуется увеличением и уменьшением размера площади поперечного сечения вдоль длины прохода 50 для текучей среды. При протекании текучей среды через проход 50 для текучей среды, размер площади поперечного сечения прохода 50 для текучей среды увеличивается при переходе в V-образный поворот 54, что приводит к расширению текучей среды. При вытекании текучей среды из V-образного поворота 54 величина площади поперечного сечения прохода 50 для текучей среды уменьшается, что приводит к сжатию текучей среды. Таким образом, с помощью прохода 50 для текучей среды обеспечивается механизм расширения/сжатия текучей среды.

Кроме того, изменение площади поперечного сечения прохода 50 для текучей среды можно выбирать так, чтобы обеспечить, по существу, увеличение площади поперечного сечения прохода для текучей среды в радиальном направлении наружу. В этой конфигурации скорость текучей среды, протекающей через проход 50 для текучей среды, может постепенно уменьшаться при протекании текучей среды в радиальном направлении наружу. Таким образом, с помощью прохода 50 для текучей среды обеспечивается механизм управления скоростью текучей среды.

В проходе 50 для текучей среды, показанном на фиг.6 и 7, механизм управления скоростью и механизм расширения/сжатия образованы общей частью прохода 50 для текучей среды. В альтернативных проходах для текучей среды, согласно другим вариантам выполнения изобретения, механизм управления скоростью и механизм расширения/сжатия могут обеспечиваться отдельными секциями прохода для текучей среды.

Проходы для текучей среды, согласно настоящему изобретению, включающие, по существу, V-образные повороты (такие как проход 50 для текучей среды, показанный на фиг.7) или другие изменения пути прохождения потока текучей среды, могут вызывать движение отдельных молекул текучей среды во многих различных и непредсказуемых направлениях в результате, среди прочих влияний, давления, скорости текучей среды, геометрических признаков и размеров прохода, поверхностных явлений и турбулентности. Тем не менее, текучая среда направляется, по существу, вдоль проходов для текучей среды по пути, по существу, из зон более высокого давления текучей среды в направлении зон более низкого давления текучей среды. Таким образом, используемое здесь понятие «основной путь прохождения потока текучей среды» относится к пути, образованному, по существу, непрерывной частью прохода 50 для текучей среды, как показано стрелками на фиг.7.

Хотя конкретные варианты выполнения, описание которых приведено выше, включают проходы для текучей среды, имеющие по существу, V-образные изгибы или повороты, такие как V-образные повороты 54, показанные на фиг.7, понятно, что другие варианты выполнения настоящего изобретения могут включать проходы для текучей среды, имеющие различные другие конфигурации изгибов или поворотов, такие как, например, дугообразные повороты.

На фиг.8 показана в частичном разрезе по линии 8-8 на фиг.7 часть прохода 50 для текучей среды. Как показано на фиг.8, каждая из удлиненной полости 34 в первом диске 40 для прохода текучей среды и удлиненной полости 44 во втором диске 40 для прохода текучей среды имеет площадь поперечного сечения, имеющую прямоугольную форму. Кроме того, удлиненная полость 34 в первом диске 30 для прохода текучей среды может проходить через диск 30 от его первой главной поверхности 31а ко второй главной поверхности 31b. Аналогично, удлиненная полость 44 во втором диске 40 для прохода текучей среды может проходить через диск 40 от его первой главной поверхности 41а ко второй главной поверхности 41b.

На фиг.9 показан частичный разрез, аналогичный показанному на фиг.8, но дополнительно содержащий первый разделительный диск 26а, предусмотренный и закрепленный рядом с первым диском 30 для прохода текучей среды на его стороне, противоположной второму диску 40 для прохода текучей среды, и второй разделительный диск 26b, предусмотренный и закрепленный рядом со вторым диском 40 для прохода текучей среды на его стороне, противоположной первому диску 30 для прохода текучей среды. Как показано на фиг.9, непрерывная часть прохода 50 для текучей среды может иметь не разделенное поперечное сечение, которое может быть образовано, по меньшей мере, двумя смежными, расположенными ступенчато полостями (образованными удлиненной полостью 34 и удлиненной полостью 44, соответственно). Полости могут иметь по существу прямоугольную форму.

Проход 50 для текучей среды может содержать множество стенок, образованных, по меньшей мере, частично частями поверхности первого разделительного диска 26а, второго разделительного диска 26b, первого диска 30 для прохода текучей среды и второго диска 40 для прохода текучей среды. Например, стенка 56а прохода для текучей среды может быть образована частью поверхности первого разделительного диска 26а. Стенки 56b, 56c и 56d могут быть образованы частями поверхностей первого диска 30 для прохода текучей среды. Стенки 56е, 56f и 56g могут быть образованы частями поверхностей второго диска 40 для прохода текучей среды. Наконец, стенка 56h может быть образована частью поверхности второго разделительного диска 26b.

Площадь поперечного сечения прохода 50 для текучей среды полностью ограничена сторонами, образованными стенками 56а-56h прохода 50 для текучей среды. Стороны площади поперечного сечения, образованные стенками 56b и 56d, сходятся в первой точке 58а, которая задает вершину первого угла 60а. Стороны площади поперечного сечения, образованные стенками 56f и 56g, сходятся во второй точке 58b, которая образует вершину второго угла 60b. Первый угол 60а может быть равным второму углу 60b, и каждый из первого угла 60а и второго угла 60b может превышать 180°. Например, каждый из первого угла 60а и второго угла 60b может составлять около 270°. Первый угол 60а может быть ориентирован противоположно второму углу 60b.

В альтернативных регулировочных дисковых узлах, согласно настоящему изобретению, удлиненные каналы или полости могут быть подвергнуты механической обработке лишь частично через диски для прохода текучей среды, так что ограничительные непрерывные части проходов для текучей среды образуются лишь при укладывании друг на друга дисков для прохода текучей среды, за счет чего исключается необходимость в разделительных дисках (таких как разделительные диски 26а и 26b, показанные на фиг.3). На фиг.10а-10с показаны в частичном разрезе альтернативные проходы для текучей среды, которые могут быть предусмотрены в примерных регулировочных дисковых узлах, согласно настоящему изобретению.

На фиг.10а показан другой примерный набор 70 регулировочных дисков, согласно настоящему изобретению. Набор 70 регулировочных дисков включает первый диск 72 для прохода текучей среды, который, по существу, аналогичен первому диску 30 для прохода текучей среды, описание которого приведено выше со ссылкой на фиг.4, и включает первую главную поверхность 75а и вторую главную поверхность 75b. Набор 70 регулировочных дисков включает также второй диск 76 для прохода текучей среды, который, по существу, аналогичен второму диску 40 для прохода текучей среды, описание которого приведено выше со ссылкой на фиг.5, и включает первую главную поверхность 79а и вторую главную поверхность 79b. Первый диск 72 для прохода текучей среды может быть выровнен и закреплен со вторым диском 76 для прохода текучей среды, так что вторая главная поверхность 75b первого диска 72 для прохода текучей среды находится рядом с первой главной поверхностью 79а второго диска 76 для прохода текучей среды и упирается в нее.

Первый диск 72 для прохода текучей среды может включать удлиненную полость 74, имеющую площадь поперечного сечения треугольной формы, образованной частично через диск 72 в его второй главной поверхности 75b. Второй диск 76 для прохода текучей среды может включать удлиненную полость 78, имеющую площадь поперечного сечения треугольной формы, образованной частично через диск 76 в его первой главной поверхности 79а. Первый диск 72 для прохода текучей среды и второй диск 76 для прохода текучей среды могут быть выровнены так, что удлиненная полость 74 расположена ступенчато или смещена от удлиненной полости 78. Кроме того, связь по текучей среде может быть обеспечена между удлиненной полостью 74 и удлиненной полостью 78.

Удлиненная полость 74 и удлиненная полость 78 совместно образуют проход 80 для текучей среды. Проход 80 для текучей среды может иметь площадь поперечного сечения, которая характеризуется увеличением и уменьшением площади поперечного сечения, при этом увеличения и уменьшения площади поперечного сечения могут образовать механизм расширения/сжатия удлиненного прохода 80 для текучей среды так же, как в проходе 50 для текучей среды, показанном на фиг.7. В качестве примера, но не ограничения, проход 80 для текучей среды может включать множество прямых удлиненных секций (не показаны), соединенных встык и ориентированных под углом друг к другу с образованием нескольких V-образных поворотов (не показаны) в проходе 80 для текучей среды.

В этой конфигурации отсутствует необходимость в разделительных дисках, аналогичных показанным на фиг.3, для образования, по меньшей мере, частично прохода 80 для текучей среды. Множество наборов регулировочных дисков, идентичных набору 70 регулировочных дисков, можно укладывать друг на друга с образованием регулировочного дискового узла, согласно настоящему изобретению.

На фиг.10b показан другой примерный набор 84 регулировочных дисков, согласно настоящему изобретению. Набор 84 регулировочных дисков может быть, по существу, идентичным набору 70 регулировочных дисков, описание которого приведено выше со ссылкой на фиг.10а, и включает первый диск 85 для прохода текучей среды, второй диск 87 для прохода текучей среды и проход 89 для текучей среды. Первый диск 85 для прохода текучей среды может включать удлиненную полость 86, имеющую площадь поперечного сечения полукруглой формы, образованной частично через диск 85. Второй диск 87 для прохода текучей среды может включать удлиненную полость 88, имеющую площадь поперечного сечения полукруглой формы, образованной частично через диск 87. Первый диск 85 для прохода текучей среды и второй диск 87 для прохода текучей среды могут быть выровнены так, что удлиненная полость 86 расположена ступенчато или смещена относительно удлиненной полости 88. Удлиненная полость 86 и удлиненная полость 88 образуют совместно проход 89 для текучей среды.

На фиг.10с показан еще один примерный набор 94 регулировочных дисков, согласно настоящему изобретению. Набор 94 регулировочных дисков может быть, по существу, идентичным набору 70 регулировочных дисков, описание которого приведено выше со ссылкой на фиг.10а, и включает первый диск 95 для прохода текучей среды, второй диск 97 для прохода текучей среды и проход 99 для текучей среды. Первый диск 95 для прохода текучей среды может включать удлиненную полость 96, имеющую площадь поперечного сечения трапециевидной формы, образованной частично через диск 95. Второй диск 97 для прохода текучей среды может включать удлиненную полость 98, имеющую площадь поперечного сечения трапециевидной формы, образованной частично через диск 97. Первый диск 95 для прохода текучей среды и второй диск 97 для прохода текучей среды могут быть выровнены так, что удлиненная полость 96 расположена ступенчато или смещена относительно удлиненной полости 98. Удлиненная полость 96 и удлиненная полость 98 образуют совместно проход 99 для текучей среды.

Эксперименты показали, что проходы для текучей среды, имеющие указанную площадь поперечного сечения, передают меньше шума вдоль своей длины, чем проходы равной площади поперечного сечения, имеющие простую, регулярную геометрическую форму, такую как квадратная или прямоугольная, при работе проходов для текучей среды внутри устройства регулирования потока текучей среды. Поэтому наборы регулировочных дисков, регулировочные дисковые узлы и устройства регулирования потока текучей среды, описание которых приведено выше, можно эффективно использовать для генерирования меньше шума или для передачи меньше шума, чем ранее используемые устройства.

Кроме того, понятно, что уменьшающие шум проходы для текучей среды, имеющие указанные поперечные сечения, могут быть предусмотрены в различных альтернативных известных конструкциях регулировочных дисковых узлов или в других понижающих давление текучей среды, уменьшающих шум текучей среды и/или рассеивающих энергию текучей среды структурах. Например, проходы, согласно настоящему изобретению можно использовать в так называемых извилистых проходах для текучей среды, разделяющих и/или сводящих проходах, расширяющих и/или сжимающих проходах и изгибающихся и/или поворачивающихся проходах. Кроме того, уменьшающие шум проходы для текучей среды, имеющие указанные выше поперечные сечения, можно включать в устройства регулирования потока текучей среды, такие как клапаны для текучей среды, включая любое устройство регулирования потока текучей среды, которое включает уменьшающие давление текучей среды и/или рассеивающие энергию текучей среды структуры. Рабочие характеристики таких устройств можно также улучшать за счет идей данного изобретения.

Хотя приведенное выше описание содержит много особенностей, их не следует рассматривать как ограничивающие объем настоящего изобретения, а лишь как обеспечивающие определенные примерные варианты выполнения. Аналогично, можно представить другие варианты выполнения изобретения, которые не отступают от сущности и объема настоящего изобретения. Поэтому объем изобретения определяется и ограничивается лишь прилагаемой формулой изобретения и ее законными эквивалентами, а не предшествующим описанием. Все раскрываемые дополнения, ограничения и модификации изобретения, которые попадают в идею и объем формулы изобретения, охватываются настоящим изобретением.

Регулировочный дисковый узел для устройств регулирования потока текучей среды включает первый диск и второй диск. Удлиненная полость образована в поверхности первого диска и второго диска. Второй диск выровнен с первым диском для обеспечения связи по текучей среде между полостью первого диска и полостью второго диска, при этом полость первого диска смещена или расположена ступенчато относительно полости второго диска. Полость первого диска и полость второго диска образуют совместно, по меньшей мере, частично проход для текучей среды, имеющий поперечное сечение, которое характеризуется увеличением и уменьшением площади поперечного сечения с образованием механизма расширения/сужения прохода для текучей среды. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Регулировочный узел для использования в устройстве регулирования потока текучей среды, содержащий:
первый диск, содержащий первую главную поверхность и вторую главную поверхность, причем первый диск включает в себя удлиненную полость, образованную, по меньшей мере, частично через первый диск в его первой главной поверхности или второй главной поверхности;
второй диск, расположенный рядом с первым диском, при этом второй диск содержит первую главную поверхность и вторую главную поверхность, причем второй диск включает в себя удлиненную полость, образованную, по меньшей мере, частично через второй диск в его первой главной поверхности или второй главной поверхности, при этом полость во втором диске имеет форму и размер, по существу, аналогичные форме и размеру полости в первом диске, причем второй диск выровнен с первым диском для обеспечения сообщения по текучей среде между полостью первого диска и полостью второго диска, при этом полость первого диска смещена от полости второго диска;
причем полость первого диска и полость второго диска образуют совместно, по меньшей мере, частично проход для текучей среды, при этом полость в первом диске проходит через первый диск от первой главной поверхности ко второй главной поверхности первого диска, а полость во втором диске проходит через второй диск от первой главной поверхности ко второй главной поверхности второго диска, причем полость первого диска и второго диска совместно образуют, по меньшей мере, часть акустической камеры, выполненной с возможностью подавления акустических помех, создаваемых в проходе для текучей среды.

2. Узел по п.1, в котором каждая из полости в первом диске и полости во втором диске имеет площадь поперечного сечения, имеющую прямоугольную форму.

3. Узел по п.1, в котором каждая из полости в первом диске и полости во втором диске имеет площадь поперечного сечения, имеющую треугольную, прямоугольную, трапециевидную или полукруглую форму.

4. Узел по п.1, в котором первая главная поверхность первого диска расположена рядом с первой главной поверхностью второго диска, при этом полость в первом диске образована в первой главной поверхности первого диска, а полость во втором диске образована в первой главной поверхности второго диска.

5. Узел по п.1, в котором полость в первом диске проходит через первый диск от первой главной поверхности ко второй главной поверхности первого диска, а полость во втором диске проходит через второй диск от первой главной поверхности ко второй главной поверхности второго диска.

6. Узел по п.5, дополнительно содержащий, по меньшей мере, два, по существу, плоских разделительных диска, при этом первый диск и второй диск расположены, по меньшей мере, между двумя разделительными дисками, причем, по меньшей мере, часть поверхности первого разделительного диска и, по меньшей мере, часть поверхности второго разделительного диска, по меньшей мере, частично образуют проход для текучей среды.

7. Узел по п.1, в котором каждая из полости в первом диске и полости во втором диске содержит, по меньшей мере, две прямые, удлиненные секции, соединенные встык и ориентированные под углом относительно друг друга с образованием множества поворотов, определяющих изменения в направлении потока текучей среды внутри прохода для текучей среды.

8. Узел по п.1, в котором каждая из полости в первом диске и полости во втором диске содержит, по меньшей мере, четыре прямые, удлиненные секции, соединенные встык и ориентированные под углом относительно друг друга с образованием, по меньшей мере, трех поворотов, определяющих изменения в направлении потока текучей среды внутри прохода для текучей среды.

9. Узел по п.1, в котором проход для текучей среды содержит множество стенок, образованных, по меньшей мере, частично частями первого диска рядом с полостью первого диска, и частями второго диска рядом с полостью второго диска, при этом проход для текучей среды имеет неразделенную площадь поперечного сечения в плоскости, по существу, перпендикулярной, по меньшей мере, одной из стенок, причем площадь поперечного сечения полностью ограничена множеством сторон, образованных стенками прохода для текучей среды, при этом две стороны из множества сторон сходятся в первой точке, образующей вершину первого угла между сторонами, сходящимися в первой точке, и две стороны из множества сторон сходятся во второй точке, образующей вершину второго угла между сторонами, сходящимися во второй точке, при этом первый угол равен второму углу.

10. Узел по п.9, в котором каждый из первого угла и второго угла превышает 180°.

11. Узел по п.10, в котором первый угол ориентирован противоположно относительно второго угла.

12. Узел по п.1, в котором каждый из первого диска и второго диска имеет, по существу, кольцевую форму, при этом каждый из первого диска и второго диска проходит в направлении, по существу, перпендикулярном оси, проходящей через центр дисков.

13. Узел по п.12, в котором каждый из первого диска и второго диска дополнительно содержит полость, имеющую, по существу, кольцевую форму, при этом кольцевая полость первого диска и второго диска расположена в радиальном направлении снаружи относительно прохода для текучей среды, причем кольцевая полость первого диска и второго диска совместно образуют, по меньшей мере, часть акустической камеры, выполненной с возможностью подавления акустических помех, создаваемых в проходе для текучей среды.

14. Узел по п.12, в котором один из первого диска и второго диска содержит множество проходов смещения частоты, выполненных с возможностью обеспечения сообщения по текучей среде между акустической камерой и наружной стороной регулировочного узла и для увеличения звуковых частот акустических помех, связанных с прохождением текучей среды через регулировочный узел.

15. Узел по п.12, в котором каждый из первого диска и второго диска дополнительно содержит полость, имеющую, по существу, кольцевую форму, расположенную центрально у оси, проходящей через центр дисков, при этом обеспечивается непрерывное сообщение по текучей среде между, по существу, кольцевой полостью и наружной стороной регулировочного узла через проход для текучей среды, акустическую камеру и проходы смещения частоты.

16. Устройство регулирования потока текучей среды, содержащее:
впуск текучей среды,
выпуск текучей среды,
регулировочный узел, выполненный с возможностью обеспечения перепада давлений между текучей средой, расположенной на впуске текучей среды, и текучей средой, расположенной на выпуске текучей среды, при этом регулировочный узел содержит:
первый диск, содержащий первую главную поверхность и вторую главную поверхность, причем первый диск включает в себя удлиненную полость, образованную, по меньшей мере, частично через первый диск в его первой главной поверхности или второй главной поверхности;
второй диск, расположенный рядом с первым диском, при этом второй диск содержит первую главную поверхность и вторую главную поверхность, причем второй диск включает в себя удлиненную полость, образованную, по меньшей мере, частично через второй диск в его первой главной поверхности или второй главной поверхности, при этом полость во втором диске имеет форму и размер, по существу, аналогичные форме и размеру полости в первом диске, причем второй диск выровнен с первым диском для обеспечения сообщения по текучей среде между полостью первого диска и полостью второго диска, при этом полость первого диска смещена от полости второго диска;
причем полость первого диска и полость второго диска образуют совместно, по меньшей мере, частично проход для текучей среды, при этом полость в первом диске проходит через первый диск от первой главной поверхности ко второй главной поверхности первого диска, а полость во втором диске проходит через второй диск от первой главной поверхности ко второй главной поверхности второго диска, причем полость первого диска и второго диска совместно образуют, по меньшей мере, часть акустической камеры, выполненной с возможностью подавления акустических помех, создаваемых в проходе для текучей среды.

17. Устройство по п.16, в котором каждая из полости в первом диске и полости во втором диске имеет площадь поперечного сечения прямоугольной, треугольной, трапециевидной или полукруглой формы.

18. Устройство по п.16, дополнительно содержащее, по меньшей мере, два, по существу, плоских разделительных диска, при этом первый диск и второй диск расположены между, по меньшей мере, двумя разделительными дисками, причем полость в первом диске проходит через первый диск от первой главной поверхности ко второй главной поверхности первого диска, а полость во втором диске проходит через второй диск от первой главной поверхности ко второй главной поверхности второго диска, при этом, по меньшей мере, часть поверхности первого разделительного диска и, по меньшей мере, часть поверхности второго разделительного диска, по меньшей мере, частично образуют проход для текучей среды.

19. Устройство по п.16, в котором каждая из полости в первом диске и полости во втором диске содержит, по меньшей мере, две прямые, удлиненные секции, соединенные встык и ориентированные под углом относительно друг друга с образованием множества поворотов, определяющих изменения в направлении потока текучей среды внутри прохода для текучей среды.

20. Устройство по п.16, в котором каждая из полости в первом диске и полости во втором диске содержит, по меньшей мере, пять прямых, удлиненных секций, соединенных встык и ориентированных под углом относительно друг друга с образованием, по меньшей мере, четырех поворотов, определяющих изменения в направлении потока текучей среды внутри прохода для текучей среды.

21. Устройство по п.20, в котором каждый из первого диска и второго диска имеет, по существу, кольцевую форму, при этом каждый из первого диска и второго диска проходит в направлении, по существу, перпендикулярном воображаемой оси, проходящей через центр дисков.

22. Устройство по п.21, в котором каждый из первого диска и второго диска дополнительно содержит полость, имеющую, по существу, кольцевую форму, при этом кольцевая полость первого диска и второго диска расположена в радиальном направлении снаружи относительно прохода для текучей среды, причем кольцевая полость первого диска и кольцевая полость второго диска совместно образуют, по меньшей мере, часть акустической камеры, выполненной с возможностью подавления акустических помех, создаваемых в проходе для текучей среды.

23. Устройство по п.21, в котором первый диск или второй диск содержит множество проходов смещения частот, выполненных с возможностью обеспечения сообщения по текучей среде между акустической камерой и наружной стороной регулировочного узла и для увеличения звуковых частот акустических помех, связанных с прохождением текучей среды через регулировочный узел.

24. Устройство по п.23, дополнительно содержащее, по существу, цилиндрическую камеру, окружающую регулировочный узел и выполненную с возможностью направления текучей среды, вытекающей из регулировочного узла, в выпуск текучей среды, при этом множество проходов смещения частоты выполнены с возможностью направления текучей среды, проходящей через акустическую камеру, к наружной стороне регулировочного узла, по существу, к выпуску текучей среды.

25. Устройство по п.21, в котором каждый из первого диска и второго диска дополнительно содержит полость имеющую, по существу, кольцевую форму, расположенную центрально у воображаемой оси, проходящей через центр дисков, при этом обеспечивается непрерывное сообщение по текучей среде между, по существу, кольцевой полостью и наружной стороной регулировочного узла через проход для текучей среды, акустическую камеру и проходы смещения частоты.

26. Устройство по п.16, в котором проход для текучей среды содержит множество стенок, образованных, по меньшей мере, частично частями первого диска рядом с полостью первого диска, и частями второго диска рядом с полостью второго диска, при этом проход для текучей среды имеет неразделенную площадь поперечного сечения в плоскости, по существу, перпендикулярной, по меньшей мере, одной из стенок, причем площадь поперечного сечения полностью ограничена множеством сторон, образованных стенками прохода для текучей среды, причем две стороны из множества сторон сходятся в первой точке, образующей вершину первого угла между сторонами, сходящимися в первой точке, и две стороны из множества сторон сходятся во второй точке, образующей вершину второго угла между сторонами, сходящимися во второй точке, при этом первый угол равен второму углу, и каждый из первого угла и второго угла превышает 180°.

27. Устройство по п.26, в котором первый угол ориентирован противоположно относительно второго угла.

28. Устройство регулирования потока текучей среды, содержащее:
впуск текучей среды,
выпуск текучей среды,
множество проходов для текучей среды, проходящих между впуском текучей среды и выпуском текучей среды, при этом каждый проход для текучей среды имеет площадь поперечного сечения, которая характеризуется, по меньшей мере, двумя граничащими, смещенными формами, причем площадь поперечного сечения полностью ограничена множеством сторон, образованных стенками проходов для текучей среды, причем две стороны из множества сторон сходятся в первой точке, которая образует вершину первого угла между сторонами, сходящимися в первой точке, и две стороны из множества сторон сходятся во второй точке, которая образует вершину второго угла между сторонами, сходящимися во второй точке, при этом первый угол равен второму углу, и каждый из первого угла и второго угла превышает 180°, и
регулировочный узел по п.1.

29. Устройство по п.28, в котором площадь поперечного сечения характеризуется первой областью, имеющей первую форму, и второй областью, имеющей вторую форму, при этом вторая область непрерывна и смещена относительно первой области, причем первая форма и вторая форма является прямоугольной, треугольной или полукруглой.