ШУМОПОДАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С УЛОЖЕННЫМИ С ОБРАЗОВАНИЕМ СТОПЫ ДИСКАМИ И КЛАПАН УПРАВЛЕНИЯ, СОДЕРЖАЩИЙ УКАЗАННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2018 года по МПК F16K47/08 

[0001] Настоящее изобретение относится к устройствам для уменьшения шума, предназначенным для управляющих клапанов для управления потоком текучей среды, а еще конкретнее к устройствам для уменьшения шума, содержащим множество уложенных с образованием стопы дисков, определяющих радиальный и осевой путь потока текучей среды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] При управлении текучими средами в технологических производствах, таких как нефтяные и газовые трубопроводные системы, химические производства и т.д., обычно требуется уменьшать давление текучей среды. Для этой задачи используют регулируемые ограничивающие устройства для ограничения потока, такие как управляющие клапаны для управления потоком текучей среды и регуляторы текучей среды, а также другие стационарные ограничивающие устройства для ограничения текучей среды, такие как диффузоры, глушители и другие устройства с противодавлением. Задача управляющего клапана для управления потоком текучей среды и/или другого ограничивающего устройства для ограничения текучей среды в данном применении может состоять в управлении расходом или другими переменными процесса, однако ограничительный элемент приводит к уменьшению давления и, следовательно, к нежелательному шуму в качестве побочного эффекта этой функции управления потоком.

[0003] Одно производимое устройство для уменьшения давления и шума текучей среды использует извилистый путь потока текучей среды. В извилистом пути потока текучей среды требуется прохождение потока текучей среды через устройство, содержащее множество ограничивающих каналов для ограничения потока текучей среды, каждый из которых выполнен с тем, чтобы обеспечивать изменение направления потока текучей среды, обычно под прямыми углами, на всем протяжении извилистого пути по мере прохождения текучей среды от впускного отверстия устройства к выпускному отверстию устройства в планарном направлении радиально наружу. Эти устройства обычно известны как «устройства затвора с извилистым путем».

[0004] В таких производимых устройствах затвора с извилистым путем, в которых используют технологию извилистого пути, количество достижимого подавления шума ограничено размером (например, габаритным размером или наружным размером) клапана управления. Более конкретно, при протекании текучей среды через уложенные с образованием стопы диски она проходит непрерывно по направлению наружу в планарном радиальном направлении. Однако в таких устройствах не используют восстановление давления в устройстве.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] В соответствии с одним приведенным в качестве примера аспектом настоящего изобретения устройство для уменьшения давления текучей среды содержит множество уложенных с образованием стопы дисков, содержащих первый диск и второй диск. Первый диск содержит полую центральную часть, первый кольцевой периметр, первую часть впускного отверстия для впуска текучей среды, расположенную радиально по направлению внутрь от ограничительного элемента первой ступени, восстанавливающий вход первой ступени, расположенный радиально по направлению наружу от ограничительного элемента первой ступени, и восстанавливающую полость третьей ступени, расположенную радиально по направлению наружу от восстанавливающего входа первой ступени. Второй диск содержит вторую полую центральную часть, второй кольцевой периметр, ограничивающую и восстанавливающую полость, расположенную между полой центральной частью и вторым кольцевым периметром и содержащую восстанавливающую область первой ступени, ограничительный элемент второй ступени, соединенный посредством текучей среды с восстанавливающей областью первой ступени, и восстанавливающую полость второй ступени, соединенную посредством текучей среды с ограничительным элементом второй ступени. Путь потока текучей среды образован между первой частью впускного отверстия для впуска текучей среды и восстанавливающей полостью третьей ступени и проходит через ограничительный элемент первой ступени, восстанавливающую область первой ступени, ограничительный элемент второй ступени и восстанавливающую полость второй ступени перед прохождением через восстанавливающую полость третьей ступени, причем ограничительный элемент второй ступени направляет путь потока текучей среды радиально внутрь по направлению ко второй полой центральной части.

[0006] В еще одном приведенном в качестве примера аспекте настоящего изобретения клапан для управления потоком текучей среды содержит корпус клапана, содержащий впускное отверстие для впуска текучей среды и выпускное отверстие для выпуска текучей среды, соединенные посредством соединительного канала. Множество уложенных с образованием стопы дисков расположены в соединяющем канале и содержат первый диск и второй диск. Первый диск содержит полую центральную часть, первый кольцевой периметр, первую часть впускного отверстия для впуска текучей среды, расположенную радиально по направлению внутрь от ограничительного элемента первой ступени, восстанавливающий вход первой ступени, расположенный радиально по направлению наружу от ограничительного элемента первой ступени, и восстанавливающую полость третьей ступени, расположенную радиально по направлению наружу от восстанавливающего входа первой ступени. Второй диск содержит вторую полую центральную часть, второй кольцевой периметр, ограничивающую и восстанавливающую полость, расположенную между полой центральной частью и вторым кольцевым периметром и содержащую восстанавливающую область первой ступени, ограничительный элемент второй ступени, соединенный посредством текучей среды с восстанавливающей областью первой ступени, и восстанавливающую полость второй ступени, соединенную посредством текучей среды с ограничительным элементом второй ступени. Путь потока текучей среды образован между первой частью впускного отверстия для впуска текучей среды и восстанавливающей полостью третьей ступени и проходит через ограничительный элемент первой ступени, восстанавливающую область первой ступени, ограничительный элемент второй ступени и восстанавливающую полость второй ступени перед прохождением через восстанавливающую полость третьей ступени, причем ограничительный элемент второй ступени направляет путь потока текучей среды радиально внутрь по направлению ко второй полой центральной части.

[0007] В еще одном приведенном в качестве примера аспекте настоящего изобретения клапан для управления потоком текучей среды содержит множество уложенных с образованием стопы дисков, определяющих путь потока текучей среды через себя. Путь потока текучей среды содержит по меньшей мере две ступени для уменьшения давления. Первая ступень для уменьшения давления ориентирована таким образом, что путь потока текучей среды направлен радиально наружу, а вторая ступень для уменьшения давления ориентирована таким образом, что путь потока текучей среды направлен радиально внутрь.

[0008] Также в соответствии с любым одним или большим количеством ранее указанных аспектов клапан для управления потоком текучей среды (или устройство для уменьшения давления текучей среды) может дополнительно иметь любую одну или большее количество следующих предпочтительных форм.

[0009] В некоторых предпочтительных формах клапан для управления потоком текучей среды или устройство для уменьшения давления текучей среды может содержать ограничительный элемент третьей ступени, расположенный между восстанавливающей полостью второй ступени и восстанавливающей полостью третьей ступени и направляющий путь потока текучей среды в осевом направлении от второго диска к первому диску. В других предпочтительных формах клапан для управления потоком текучей среды или устройство для уменьшения давления текучей среды может содержать выпускное щелевое отверстие для выпуска текучей среды, расположенное радиально по направлению наружу от восстанавливающей полости второй ступени. В других предпочтительных формах клапан для управления потоком текучей среды или устройство для уменьшения давления текучей среды может содержать восстанавливающую область первой ступени, соединенную посредством текучей среды с первым ограничительным элементом второй ступени и со вторым ограничительным элементом второй ступени. В других предпочтительных формах клапан для управления потоком текучей среды или устройство для уменьшения давления текучей среды может содержать ограничительный элемент второй ступени, расположенный под углом относительно восстанавливающей области первой ступени. В других предпочтительных формах клапан для управления потоком текучей среды или устройство для уменьшения давления текучей среды может содержать часть впускного отверстия для впуска текучей среды, имеющую по существу параллельные стороны. В других предпочтительных формах клапан для управления потоком текучей среды или устройство для уменьшения давления текучей среды может содержать часть впускного отверстия для впуска текучей среды, выполненную в виде трубки Вентури (т.е., имеющую непараллельные стороны). В других предпочтительных формах клапан для управления потоком текучей среды или устройство для уменьшения давления текучей среды может содержать множество впускных щелевых отверстий для впуска текучей среды, каждое из которых соединено посредством текучей среды с одной восстанавливающей областью первой ступени. В других предпочтительных формах клапан для управления потоком текучей среды или устройство для уменьшения давления текучей среды может содержать каждую восстанавливающую область первой ступени, соединенную посредством текучей среды с двумя ограничительными элементами второй ступени. В других предпочтительных формах клапан для управления потоком текучей среды или устройство для уменьшения давления текучей среды может содержать множество первых дисков и множество вторых дисков, расположенных в чередующейся конфигурации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[00010] Характерные особенности этого изобретения, отличающиеся новизной, подробно описаны в прилагаемой формуле изобретения. Изобретение будет лучше понятно со ссылкой на следующее описание в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых одинаковыми цифровыми обозначениями обозначены одинаковые детали на нескольких чертежах, и на которых:

[00011] На фиг. 1 показан вид в поперечном сечении, иллюстрирующий клапан для управления потоком текучей среды, содержащий затвор клапана, выполненный в виде уложенных с образованием стопы дисков, образующих устройство для уменьшения давления текучей среды в соответствии с настоящим изобретением;

[00012] На фиг. 2 показан вид сверху первого диска в уложенных с образованием стопы дисках по фиг. 1;

[00013] На фиг. 3 показан вид сверху второго диска в уложенных с образованием стопы дисках по фиг. 1;

[00014] На фиг. 4 показан вид сверху первого и второго дисков уложенных с образованием стопы;

[00015] На фиг. 5 показан вид сверху альтернативного варианта реализации первого диска;

[00016] На фиг. 6 показан вид сверху альтернативного варианта реализации второго диска;

[00017] На фиг. 7 показан вид сверху альтернативного варианта реализации диска, объединяющего по меньшей мере три восстанавливающие области для восстановления потока в одном диске.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00018] Со ссылкой на фиг. 1, изображен один вариант реализации устройства для уменьшения давления и шума текучей среды, содержащий множество уложенных с образованием стопы дисков, образующих радиальный и осевой путь потока текучей среды через затвор клапана. Затвор клапана выполнен в виде клетки 10 клапана, содержащей множество уложенных с образованием стопы дисков, установленных внутри управляющего клапана 12 для управления потоком текучей среды, содержащего корпус 14 клапана, содержащий впускное отверстие 16 для впуска текучей среды, выпускное отверстие 18 для выпуска текучей среды и соединительный канал 20 через корпус 12 клапана.

[00019] Кольцо 22 седла установлено внутри соединительного канала 20 и взаимодействует с заглушкой клапана (не показана), управляемой посредством элемента для управления клапаном, такого как шток 24 клапана, для управления потоком текучей среды во внутреннюю часть и через наружную часть клетки 10 клапана. Клетка 10 клапана может поддерживаться внутри клапана 12 посредством установки средства, такого как держатель 26 для удерживания клетки и крепежные 28 болты, взаимодействующие с крышкой клапана.

[00020] В общем раскрытая клетка 10 клапана, выполненная в виде множества дисков, эффективно уменьшает акустические шумы клапанов управления путем ступенчатого расположения областей для уменьшения и восстановления давления в радиальном и осевом пути потока текучей среды, содержащем по меньшей мере один обратный путь потока, направляющий поток, направленный радиально наружу, назад радиально внутрь по направлению внутрь клетки 10 клапана. Другими словами, по меньшей мере один обратный путь потока содержит по меньшей мере компонент потока, направленный радиально внутрь, в то же время обеспечивая ступенчатое расположение уменьшений давления внутри клетки 10 клапана. Посредством использования радиально обратных путей потока внутри ступеней для уменьшения давления, клетка 10 клапана не требует увеличения толщины или радиуса клетки 10 клапана для данной величины уменьшения давления или подавления шума. В результате, в раскрытой клетке 10 клапана преимущественно использовано большее количество ступеней шумоподавления, повышающих шумоподавление без увеличения размера клетки 10 клапана, что приводило бы к необходимости большего корпуса или контейнера клапана. Также, в устройствах для уменьшения давления текучей среды с высокими коэффициентами уменьшения давления (например, больше чем 0,83), настоящее изобретение обеспечивает увеличенное количество ступеней давления для данного размера корпуса клапана без уменьшения пропускной способности (т.е., C_v) клапана. В одном предпочтительном варианте реализации радиально обратная часть потока радиально и осевого пути потока ограничен одним диском. Другими словами, путь потока текучей среды исключает радиальное обращение направления между дисками. В других вариантах реализации радиально обратная часть потока радиально и осевого пути потока может проходить между дисками.

[00021] Клетка 10 клапана содержит множество уложенных с образованием стопы дисков в конфигурации с чередующимися дисками, содержащей первый диск, такой как впускной диск 30, изображенный на фиг. 2, чередующийся со вторым диском, таким как выпускной диск 60, изображенный на фиг. 3. Впускной диск 30 содержит полую центральную часть 32 и кольцевой периметр 34. Множество впускных щелевых отверстий 36 для впуска текучей среды расположены вокруг внутренней поверхности 38 впускного диска 30, каждое впускное щелевое отверстие 36 для впуска текучей среды частично проходит от полой центральной части 32 по направлению к кольцевому периметру 34. Множество восстанавливающих полостей 40 третьей ступени расположены между внутренней поверхностью 38 и кольцевым периметром 34.

[00022] Впускные щелевые отверстия 36 для впуска текучей среды содержат часть 42 впускного отверстия для впуска текучей среды, содержащую впускное отверстие 44 и пару по существу параллельных сторон 46. По существу параллельные стороны 46 могут завершаться закругленными пересечениями 45 рядом с впускным отверстием 44. Однако специалисту в данной области техники будет понятно, что такие впускные отверстия могут быть образованы в виде трубки Вентури с непараллельными сторонами без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Часть 42 впускного отверстия для впуска текучей среды образует ограничительный элемент 43 первой ступени в пути 47 потока текучей среды (фиг. 4). Ограничительный элемент 43 первой ступени уменьшает давление текучей среды, протекающей через путь 47 потока текучей среды. По существу параллельные стороны 46 проходят от впускного отверстия 44 к первому восстанавливающему входу 48. Первый восстанавливающий вход 48 содержит камеру 50, имеющую ширину, превышающую расстояние между двумя по существу параллельными сторонами 46. Первый восстанавливающий вход 48 образует часть восстанавливающей полости 52 первой ступени (фиг. 4).

[00023] В одном варианте реализации впускной диск 30 может содержать наружный радиус r1, составляющий приблизительно 3,875 дюйма (9,8 см), промежуточный радиус r2, составляющий приблизительно 3,73 дюйма (9,5 см), и внутренний радиус r3, составляющий приблизительно 2,6875 дюйма (6,8 см); радиус закругленных пересечений 45 может составлять приблизительно 0,075 дюйма (0,2 см); ширина впускного отверстия 44 может составлять приблизительно 0,122 дюйма (0,3 см); ширина камеры 50 может составлять приблизительно 0,308 дюйма (0,8 см); а камера может иметь закругленные стороны 49, радиус которых составляет приблизительно 0,043 дюйма (0,1 см).

[00024] Выпускной диск 60 содержит полую центральную часть 62, внутреннюю поверхность 63 и кольцевой периметр 64. Множество выпускных щелевых отверстий 66 для выпуска текучей среды расположены вокруг кольцевого периметра 64. Множество ограничивающих и восстанавливающих полостей 68 расположены между внутренней поверхностью 63 и кольцевым периметром 64. Ограничивающие и восстанавливающие полости 68 образуют части восстанавливающей полости 52 первой ступени (фиг. 4), ограничительный элемент 70 второй ступени и восстанавливающую полость 72 второй ступени. Восстанавливающая полость 72 второй ступени сообщается по текучей среде с восстанавливающей полостью 40 третьей ступени во впускном диске 30.

[00025] Каждая из ограничивающих и восстанавливающих полостей 68 содержит восстанавливающую область 74 первой ступени, соединенную посредством текучей среды с двумя восстанавливающими областями 76, 78 второй ступени посредством соответственно двух ограничительных элементов 70, 80 второй ступени. Восстанавливающая область 74 первой ступени содержит проходящую в радиальном направлении камеру 82. Аналогично, две восстанавливающие области 76, 78 второй ступени содержат соответственно проходящие в радиальном направлении камеры 84, 86. Ограничительные элементы 70, 80 второй ступени содержат камеры, содержащие кольцевой компонент и радиальный компонент. Каждый из ограничительных элементов 78, 80 второй ступени содержит соответственно пересечение 88, 90 с восстанавливающей областью 74 первой ступени, расположенной радиально по направлению наружу от пересечения 92, 94 соответственно с восстанавливающими областями 76, 78 второй ступени. В результате, текучая среда, протекающая через ограничивающие и восстанавливающие полости 68, протекает радиально по направлению наружу в восстанавливающую область 74 первой ступени, а затем в два ограничительных элемента 70, 80 второй ступени посредством разделения на два пути 47а, 47b потока (фиг. 4). После прохождения в ограничительный элемент 70, 80 второй ступени текучая среда протекает радиально по направлению внутрь к восстанавливающим областям 76, 78 второй ступени. Поток текучей среды в двух ограничительных элементах 70, 80 второй ступени может содержать кольцевой компонент, однако поток текучей среды также имеет направленный радиально внутрь компонент. В других вариантах реализации поток текучей среды в ограничительных элементах второй ступени может быть полностью направлен радиально внутрь. Посредством обращения путей потока от направления радиально наружу к (по меньшей мере частично) направлению радиально внутрь раскрытая клетка 10 клапана увеличивает количество ступеней для уменьшения давления без радиального увеличения клетки 10 клапана.

[00026] Ограничительный элемент 96 третьей ступени (фиг. 4) образован между восстанавливающей областью 76 второй ступени и восстанавливающей областью 40 третьей ступени. Более конкретно, ограничительный элемент 96 третьей ступени образован радиальной концевой стенкой 98 (фиг. 3) в восстанавливающей области 76 второй ступени, которая обеспечивает изменение направления пути потока текучей среды на осевое направление внутрь примыкающего впускного диска 30.

[00027] Ограничительный элемент 99 четвертой ступени образован радиальной концевой стенкой 100 (фиг. 2) восстанавливающей полости 40 третьей ступени, обеспечивая повторное изменение направления пути потока текучей среды из изначального радиального направления через восстанавливающую полость 40 третьей ступени на осевое направление внутрь выпускного щелевого отверстия 66 в примыкающем выпускном диске 60. Выпускное щелевое отверстие 66 образует восстанавливающую область 102 четвертой ступени (фиг. 3).

[00028] Как показано на фиг. 4, каждое впускное щелевое отверстие 36 для впуска текучей среды соединено посредством текучей среды с одной ограничивающей и восстанавливающей полостью 68. Однако каждая ограничивающая и восстанавливающая полость 68 соединена посредством текучей среды с двумя различными восстанавливающими полостям 40 третьей ступени, так как ограничивающая и восстанавливающая полость 68 разделяет поток текучей среды на два пути 47а, 47b потока. Ограничивающая и восстанавливающая полость 68 также обеспечивает изменение направления текучей среды с радиального направленного наружу на радиальное направленное внутрь при протекании текучей среды в ограничительные элементы 70, 80 второй ступени. Каждая восстанавливающая область 76, 78 второй ступени соединена посредством текучей среды с одной восстанавливающей полостью 40 третьей ступени. Аналогично, каждая восстанавливающая полость 40 третьей ступени соединена посредством текучей среды с одним выпускным щелевым отверстием 66.

[00029] В общем каждый ограничительный элемент (например, ограничительный элемент 43 первой ступени, ограничительный элемент 70, 80 второй ступени, ограничительный элемент 96 третьей ступени и ограничительный элемент 98 четвертой ступени) содержит уменьшение в поперечном сечении области потока вдоль пути 47 потока текучей среды, а каждая область или восстанавливающая полость для восстановления давления (т.е., восстанавливающая область 52 первой ступени, восстанавливающая область 76, 78 второй ступени, восстанавливающая полость 40 третьей ступени и выпускное щелевое отверстие 66) имеет увеличивающееся поперечное сечение области потока вдоль пути 47, 47а, 47b потока текучей среды.

[00030] В одном варианте реализации ограничительные элементы 70, 80 второй ступени могут образовывать внешний угол ХО относительно восстанавливающей области 74 первой ступени, составляющий приблизительно 14°. Подобным образом, ограничительные элементы 70, 80 второй ступени могут образовывать внутренний угол XI относительно восстанавливающей области 74 первой ступени, составляющий приблизительно 40°. В подобном варианте реализации выпускной диск 60 может иметь наружный радиус r4, составляющий приблизительно 3,875 дюйма (9,8 см), радиус r5 выпускного щелевого отверстия, составляющий приблизительно 3,615 дюймов (9,2 см), наружный радиус r6 восстанавливающей области первой ступени, составляющий приблизительно 3,435 дюйма (8,7 см), внутренний радиус r7 восстанавливающей области первой ступени, составляющий приблизительно 2,9 дюймов (7,4 см), и внутренний радиус r8, составляющий приблизительно 2,725 дюймов (5,8 см). Внутренняя ширина SW1 восстанавливающей области второй ступени может составлять приблизительно 0,2 дюйма (0,5 см), а наружная ширина SW2 восстанавливающей области второй ступени может составлять приблизительно 0,432 дюйма (1,1 см). Внутренняя ширина FW1 восстанавливающей области первой ступени может составлять приблизительно 0,234 дюйма (0,6 см), а наружная ширина FW2 восстанавливающей области первой ступени может составлять приблизительно 0,278 дюймов (0,7 см). Ширина ES1 выпускного щелевого отверстия для выпуска текучей среды может составлять приблизительно 0,864 дюймов (2,2 см), а расстояние ED1 между выпускными щелевыми отверстиями для выпуска текучей среды может составлять приблизительно 0,149 дюймов (0,4 см). Дополнительно, ограничительный элемент 70, 80 второй ступени может иметь ширину SSW, составляющую приблизительно 0,191 дюймов (0,5 см). Ранее приведенные размеры приведены в качестве примера, а эти размеры и углы могут иметь большее или меньшее значение, или быть изменены другим образом на основании требуемого восстановления давления для конкретной системы.

[00031] При расположении друг на друга первый диск 30 и второй диск 60, имеющие указанные ранее размеры, обеспечивается коэффициент восстановления давления, составляющий приблизительно 0,96.

[00032] Второй вариант реализации впускного диска 230 и выпускного диска 260 изображен на фиг. 5 и 6. Впускной диск 230 и выпускной диск 260 подобны впускному диску 30 и выпускному диску 60 по фиг. 2 и 3. Одинаковые конструкции на фиг. 5 и 6 обозначены цифрой, превышающей указанные конструкции на фиг. 2 и 3 ровно на 200. Размеры впускного диска 230 и выпускного диска 260 по фиг. 5 и 6 отличаются от варианта реализации по фиг. 2 и 3. При расположении друг на друга первый диск 230 и второй диск 260 по фиг. 5 и 6 обеспечивают коэффициент восстановления давления, составляющий приблизительно 0,92.

[00033] Подобно предыдущим вариантам реализации впускной диск 230 содержит полую центральную часть 232 и кольцевой периметр 234. Множество впускных щелевых отверстий 236 для впуска текучей среды расположены вокруг внутренней поверхности 238 впускного диска 230. Множество восстанавливающих полостей 240 третьей ступени расположены между внутренней поверхностью 238 и кольцевым периметром 234. В варианте реализации по фиг. 5 впускной диск содержит меньшее количество впускных щелевых отверстий 236 для впуска текучей среды и меньшее количество восстанавливающих полостей третьей ступени, по сравнению с вариантом реализации по фиг. 2, а восстанавливающие полости третьей ступени являются более широкими.

[00034] Впускные щелевые отверстия 236 для впуска текучей среды содержат часть 242 впускного отверстия для впуска текучей среды, содержащий впускное отверстие 244 и пару по существу параллельных сторон 246. По существу параллельные стороны 246 могут завершаться закругленными пересечениями 245 рядом с впускным отверстием 244. Часть 242 впускного отверстия текучей среды образует ограничительный элемент 243 первой ступени. По существу параллельные стороны 246 проходят от впускного отверстия 242 к первому восстанавливающему входу 248. Первый восстанавливающий вход 248 содержит камеру 250, имеющую ширину, превышающую расстояние между двумя по существу параллельными сторонами 246. Первый восстанавливающий вход 248 образует часть восстанавливающей полости первой ступени.

[00035] В варианте реализации по фиг. 5 восстанавливающие полости 250 третьей ступени могут иметь внутреннюю ширину IPW10 полости, составляющую приблизительно 0,746 дюйма (1,9 см) и наружную ширину OPW10 полости, составляющую приблизительно 2,324 дюйма (5,9 см). Расстояние DRP10 между восстанавливающими полостями третьей ступени может составлять приблизительно 0,048 дюйма (0,1 см).

[00036] Выпускной диск 260 содержит полую центральную часть 262, внутреннюю поверхность 263 и кольцевой периметр 264. Множество выпускных щелевых отверстий 266 для выпуска текучей среды расположены вокруг кольцевого периметра 264. Множество ограничивающих и восстанавливающих полостей 268 расположены между внутренней поверхностью 263 и кольцевым периметром 264. Ограничивающие и восстанавливающие полости 268 образуют части восстанавливающей полости первой ступени, ограничительный элемент 270 второй ступени и восстанавливающую полость 272 второй ступени. Восстанавливающая полость 272 второй ступени сообщается по текучей среде с восстанавливающей полостью 240 третьей ступени во впускном диске 230.

[00037] Каждая из ограничивающих и восстанавливающих полостей 68 содержит восстанавливающую область 274 первой ступени, соединенную посредством текучей среды с двумя восстанавливающими областями 276, 278 второй ступени посредством соответственно двух ограничительных элементов 270, 280 второй ступени. Восстанавливающая область 274 первой ступени содержит проходящую в радиальном направлении камеру 282. Аналогично, две восстанавливающие области 276, 278 второй ступени содержат соответственно проходящие в радиальном направлении камеры 284, 286. Ограничительные элементы 270, 280 второй ступени содержат камеры, содержащие кольцевой компонент и радиальный компонент. Каждый из ограничительных элементов 278, 280 второй ступени содержит соответственно пересечение 288, 290 с восстанавливающей областью 274 первой ступени, расположенной радиально по направлению наружу соответственно от пересечения 292, 294 соответственно с восстанавливающими областями 276, 278 второй ступени. В результате, текучая среда, протекающая через ограничивающие и восстанавливающие полости 268, протекает радиально по направлению наружу в восстанавливающую область 274 первой ступени, а затем в два ограничительных элемента 270, 280 второй ступени путем разделения на два пути потока. После прохождения в ограничительные элементы 270, 280 второй ступени текучая среда протекает радиально по направлению внутрь к восстанавливающим областям 276, 278 второй ступени. Поток текучей среды в двух ограничительных элементах 270, 280 второй ступени может содержать кольцевой компонент, однако поток текучей среды также имеет направленный радиально внутрь компонент. В других вариантах реализации поток текучей среды в ограничительных элементах второй ступени может быть полностью направлен радиально внутрь.

[00038] В варианте реализации, изображенном на фиг. 6, ограничительные элементы 270, 280 второй ступени могут образовывать внешний угол ХО20 относительно восстанавливающей области 274 первой ступени, составляющий приблизительно 63°. Подобным образом, ограничительные элементы 270, 280 второй ступени могут образовывать внутренний угол XI20 относительно восстанавливающей области 274 первой ступени, составляющий приблизительно 31°. Наружная ширина OSW20 восстанавливающей области второй ступени может составлять приблизительно 0,765 дюйма (1,9 см). Внутренняя ширина IFW20 восстанавливающей области первой ступени может составлять приблизительно 0,308 дюйма (0,8 см). Ширина ES20 выпускных щелевых отверстий для выпуска текучей среды может составлять приблизительно 2,234 дюйма (5,7 см), а расстояние ED20 между выпускными щелевыми отверстиями для выпуска текучей среды может составлять приблизительно 0,05 дюйма (0,1 см). Дополнительно, ограничительный элемент 270, 280 второй ступени может иметь ширину SSW20, составляющую приблизительно 0,211 дюйма (0,5 см). Ранее приведенные размеры приведены в качестве примера, а эти размеры и углы могут иметь большее или меньшее значение, или быть изменены другим образом на основании требуемого восстановления давления для конкретной системы.

[00039] Хотя по меньшей мере два варианта реализации впускного диска 30, 230 и по меньшей мере два варианта реализации выпускного диска 60, 260 иллюстрированы в настоящем описании, размеры и углы различных структурных элементов впускного диска 30, 230 и выпускного диска 260 могут быть изменены для достижения требуемого коэффициента восстановления давления.

[00040] Со ссылкой на фиг. 7, изображен вариант реализации комбинированного впускного и выпускного диска 430. Комбинированный впускной и выпускной диск 430 сочетает структурные элементы впускного диска 30, 230 на одной половине и структурные элементы выпускного диска 60, 260 на другой половине. Например, на одной половине (например, впускной половине) впускной и выпускной диск 430 содержит множество частей 442 впускного отверстия для впуска текучей среды и множество восстанавливающих полостей 440 третьей ступени. Другая половина (например, выпускная половина) может содержать множество ограничивающих и восстанавливающих полостей 468 и множество выпускных щелевых отверстий 466 для выпуска текучей среды. Другие структурные элементы впускного диска 30, 230 и выпускного диска 60, 260 содержатся в соответствующих половинах впускного и выпускного диска 430, хотя все структурные элементы не обозначены на фиг. 7 отдельными цифровыми обозначениями. В результате, клетка 10 клапана может быть образована из множества впускных и выпускных дисков 430, последовательно ориентированных таким образом, чтобы обеспечивать расположение впускной половины одного впускного и выпускного диска 430 между выпускной половиной примыкающих впускных и выпускных дисков 430, и наоборот. Одно отличие варианта реализации впускного диска 430 по фиг. 7 от вариантов реализации по фиг. 2-6 заключается в том, что боковые стенки 446 по меньшей мере одной из частей 442 впускного отверстия для впуска текучей среды сходятся, а затем расходятся с образованием части 451 в виде трубки Вентури.

[00041] В общем первая ступень для восстановления давления образована частями 42, 242 впускного отверстия для впуска текучей среды, камерами 50, 250 и восстанавливающими областями 74, 274 первой ступени. Текучая среда протекает через первую ступень для восстановления давления радиально по направлению наружу. Вторая ступень для восстановления давления образована ограничительными элементами 70, 270, 80, 280 второй ступени и восстанавливающими областями 76, 276, 78, 278 второй ступени. Текучая среда, протекающая через вторую ступень для восстановления давления, содержит по меньшей мере частично компонент, направленный внутрь. Третья ступень для восстановления давления образована ограничительным элементом 96 третьей ступени и восстанавливающей областью 40, 240 третьей ступени. Текучая среда, протекающая через третью ступень для восстановления давления, протекает радиально по направлению наружу. Как описано ранее, путем обращения потока текучей среды по меньшей мере частично от направления радиально наружу в направление радиально внутрь, раскрытые впускные диски 30, 230 и выпускные диски 60, 260 (и раскрытый комбинированный впускной и выпускной диск 430) преимущественно обеспечивают возможность расположения большего количества ступеней для восстановления давления в данном радиальном расстоянии. В результате, раскрытые диски могут быть использованы для образования клетки клапана, диаметр которой меньше известных извилистых путей клетки клапана.

[00042] Хотя конкретные шумоподавляющие устройства и клапаны для управления потоком текучей среды были описаны в настоящем описании в соответствии с раскрытием настоящего изобретения, объем прилагаемой формулы изобретения ими не ограничен. Наоборот, формула изобретения включает все варианты реализации раскрытия этого описания, находящиеся в пределах объема допустимых эквивалентов.

Группа изобретений относится к устройствам для уменьшения шума, предназначенным для управляющих клапанов для управления потоком текучей среды. Устройство для уменьшения давления текучей среды содержит множество уложенных с образованием стопы дисков. Первый диск имеет первую полую центральную часть, первый кольцевой периметр, первую часть впускного отверстия для впуска текучей среды, расположенную радиально по направлению внутрь от ограничительного элемента первой ступени, восстанавливающий вход первой ступени, расположенный радиально по направлению наружу от ограничительного элемента первой ступени, и восстанавливающую полость третьей ступени, расположенную радиально по направлению наружу от восстанавливающего входа первой ступени. Второй диск имеет вторую полую центральную часть, второй кольцевой периметр и ограничивающую и восстанавливающую полость, расположенную между полой центральной частью и вторым кольцевым периметром и содержащую восстанавливающую область первой ступени, ограничительный элемент второй ступени, соединенное посредством текучей среды с восстанавливающей областью первой ступени, и восстанавливающую полость второй ступени, соединенную посредством текучей среды с ограничительным элементом второй ступени. Путь потока текучей среды образован между первой частью впускного отверстия для впуска текучей среды и восстанавливающей полостью третьей ступени и проходит через ограничительный элемент первой ступени, восстанавливающую область первой ступени, ограничительный элемент второй ступени и восстанавливающую полость второй ступени перед прохождением через восстанавливающую полость третьей ступени, причем ограничительный элемент второй ступени направляет путь потока текучей среды радиально внутрь по направлению ко второй полой центральной части. Каждый ограничительный элемент содержит уменьшение в поперечном сечении области потока вдоль пути потока текучей среды. Клапан для управления потоком текучей среды содержит множество уложенных с образованием стопы дисков, определяющих путь потока текучей среды через себя. Путь потока текучей среды содержит по меньшей мере две ступени для уменьшения давления. Первая ступень для уменьшения давления ориентирована таким образом, что путь потока текучей среды направлен радиально наружу. Вторая ступень для уменьшения давления ориентирована таким образом, что путь потока текучей среды направлен радиально внутрь. Каждая ступень для уменьшения давления включает в себя ограничительный элемент, содержащий уменьшение в поперечном сечении области потока вдоль пути потока текучей среды. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для уменьшения давления текучей среды, содержащее

множество уложенных с образованием стопы дисков, содержащее:

первый диск, имеющий первую полую центральную часть, первый кольцевой периметр, первую часть впускного отверстия для впуска текучей среды, расположенную радиально по направлению внутрь от ограничительного элемента первой ступени, восстанавливающий вход первой ступени, расположенный радиально по направлению наружу от ограничительного элемента первой ступени, и восстанавливающую полость третьей ступени, расположенную радиально по направлению наружу от восстанавливающего входа первой ступени, и

второй диск, имеющий вторую полую центральную часть, второй кольцевой периметр и ограничивающую и восстанавливающую полость, расположенную между полой центральной частью и вторым кольцевым периметром и содержащую восстанавливающую область первой ступени, ограничительный элемент второй ступени, соединенный посредством текучей среды с восстанавливающей областью первой ступени, и восстанавливающую полость второй ступени, соединенную посредством текучей среды с ограничительным элементом второй ступени,

причем путь потока текучей среды образован между первой частью впускного отверстия для впуска текучей среды и восстанавливающей полостью третьей ступени и проходит через ограничительный элемент первой ступени, восстанавливающую область первой ступени, ограничительный элемент второй ступени и восстанавливающую полость второй ступени перед прохождением через восстанавливающую полость третьей ступени, причем ограничительный элемент второй ступени направляет путь потока текучей среды радиально внутрь по направлению ко второй полой центральной части,

а каждый ограничительный элемент содержит уменьшение в поперечном сечении области потока вдоль пути потока текучей среды.

2. Устройство для уменьшения давления текучей среды по п. 1, дополнительно содержащее ограничительный элемент третьей ступени, расположенный между восстанавливающей полостью второй ступени и восстанавливающей полостью третьей ступени и направляющий путь потока текучей среды в осевом направлении от второго диска к первому диску.

3. Устройство для уменьшения давления текучей среды по любому из пп. 1 или 2, в котором второй диск содержит выпускное щелевое отверстие для выпуска текучей среды, расположенное радиально по направлению наружу от восстанавливающей полости второй ступени.

4. Устройство для уменьшения давления текучей среды по любому из пп. 1 или 2, в котором восстанавливающая область первой ступени соединена посредством текучей среды с первым ограничительным элементом второй ступени и со вторым ограничительным элементом второй ступени, таким образом разделяя путь потока текучей среды на два пути потока текучей среды.

5. Устройство для уменьшения давления текучей среды по любому из пп. 1 или 2, в котором ограничительный элемент второй ступени расположен под углом относительно восстанавливающей области первой ступени.

6. Устройство для уменьшения давления текучей среды по любому из пп. 1 или 2, в котором угол составляет приблизительно 40 градусов.

7. Устройство для уменьшения давления текучей среды по любому из пп. 1 или 2, в котором часть впускного отверстия для впуска текучей среды содержит по существу параллельные стороны.

8. Устройство для уменьшения давления текучей среды по любому из пп. 1 или 2, в котором первая часть впускного отверстия для впуска текучей среды содержит часть в виде трубки Вентури, содержащую сходящиеся, а затем расходящиеся боковые стенки.

9. Устройство для уменьшения давления текучей среды по любому из пп. 1 или 2, в котором первый диск содержит множество впускных щелевых отверстий для впуска текучей среды, каждое из которых соединено посредством текучей среды с одной восстанавливающей областью первой ступени.

10. Устройство для уменьшения давления текучей среды по любому из пп. 1 или 2, в котором каждая восстанавливающая область первой ступени соединена посредством текучей среды с двумя ограничительными элементами второй ступени.

11. Устройство для уменьшения давления текучей среды по любому из пп. 1 или 2, в котором каждый ограничительный элемент второй ступени соединен посредством текучей среды с одной восстанавливающей полостью третьей ступени.

12. Устройство для уменьшения давления текучей среды по любому из пп. 1 или 2, в котором указанное множество уложенных с образованием стопы дисков содержит множество первых дисков и множество вторых дисков, расположенных в чередующейся конфигурации.

13. Клапан для управления потоком текучей среды, содержащий:

корпус клапана, содержащий впускное отверстие для впуска текучей среды и выпускное отверстие для выпуска текучей среды, соединенные посредством соединительного канала, и

множество уложенных с образованием стопы дисков, расположенное в соединительном канале и содержащее:

первый диск, имеющий первую полую центральную часть, первый кольцевой периметр, первую часть впускного отверстия для впуска текучей среды, расположенную радиально по направлению внутрь от ограничительного элемента первой ступени, восстанавливающий вход первой ступени, расположенный радиально по направлению наружу от ограничительного элемента первой ступени, и восстанавливающую полость третьей ступени, расположенную радиально по направлению наружу от восстанавливающего входа первой ступени, и

второй диск, содержащий вторую полую центральную часть, второй кольцевой периметр и ограничивающую и восстанавливающую полость, расположенную между полой центральной частью и вторым кольцевым периметром и содержащую восстанавливающую область первой ступени, ограничительный элемент второй ступени, соединенный посредством текучей среды с восстанавливающей областью первой ступени, и восстанавливающую полость второй ступени, соединенную посредством текучей среды с ограничительным элементом второй ступени,

причем путь потока текучей среды образован между первой частью впускного отверстия для впуска текучей среды и восстанавливающей полостью третьей ступени и проходит через ограничительный элемент первой ступени, восстанавливающую область первой ступени, ограничительный элемент второй ступени и восстанавливающую полость второй ступени перед прохождением через восстанавливающую полость третьей ступени, причем ограничительный элемент второй ступени направляет путь потока текучей среды радиально внутрь по направлению ко второй полой центральной части,

а каждый ограничительный элемент содержит уменьшение в поперечном сечении области потока вдоль пути потока текучей среды.

14. Клапан для управления потоком текучей среды по п. 13, в котором восстанавливающая область первой ступени соединена посредством текучей среды с первым ограничительным элементом второй ступени и со вторым ограничительным элементом второй ступени, таким образом разделяя путь потока текучей среды на два пути потока текучей среды.

15. Клапан для управления потоком текучей среды по любому из пп. 13 или 14, в котором ограничительный элемент второй ступени расположен под углом относительно восстанавливающей области первой ступени.

16. Клапан для управления потоком текучей среды по любому из пп. 13 или 14, в котором угол составляет приблизительно 31°.

17. Клапан для управления потоком текучей среды по любому из пп. 13 или 14, в котором часть впускного отверстия для впуска текучей среды содержит по существу параллельные стороны.

18. Клапан для управления потоком текучей среды по любому из пп. 13 или 14, в котором первый диск содержит множество впускных щелевых отверстий для впуска текучей среды, каждое из которых соединено посредством текучей среды с одной восстанавливающей областью первой ступени.

19. Клапан для управления потоком текучей среды по любому из пп. 13 или 14, в котором каждая восстанавливающая область первой ступени соединена посредством текучей среды с двумя ограничительными элементами второй ступени.

20. Клапан для управления потоком текучей среды по любому из пп. 13 или 14, в котором каждый ограничительный элемент второй ступени соединен посредством текучей среды с одной восстанавливающей полостью третьей ступени.

21. Клапан для управления потоком текучей среды, содержащий:

множество уложенных с образованием стопы дисков, определяющих путь потока текучей среды через себя, причем путь потока текучей среды содержит по меньшей мере две ступени для уменьшения давления, при этом первая ступень для уменьшения давления ориентирована таким образом, что путь потока текучей среды направлен радиально наружу, а вторая ступень для уменьшения давления ориентирована таким образом, что путь потока текучей среды направлен радиально внутрь,

причем каждая ступень для уменьшения давления включает в себя ограничительный элемент, содержащий уменьшение в поперечном сечении области потока вдоль пути потока текучей среды.

22. Клапан управления потоком текучей среды по п. 21, в котором каждый диск в указанном множестве уложенных с образованием стопы дисков выполнен идентичным.

23. Устройство для уменьшения давления текучей среды, содержащее:

множество уложенных с образованием стопы дисков, образующих первую ступень для уменьшения давления, вторую ступень для уменьшения давления и третью ступень для уменьшения давления,

причем путь потока текучей среды образован между первой ступенью для уменьшения давления, второй ступенью для уменьшения давления и третьей ступенью для уменьшения давления и содержит направленный радиально наружу компонент в первой ступени для уменьшения давления, направленный радиально внутрь компонент во второй ступени для уменьшения давления и направленный радиально наружу компонент в третьей ступени для уменьшения давления,

а каждая ступень для уменьшения давления включает в себя ограничительный элемент, содержащий уменьшение в поперечном сечении области потока вдоль пути потока текучей среды.

24. Устройство для уменьшения давления текучей среды по п. 23, в котором вторая ступень для уменьшения давления одновременно уменьшает давление и изменяет направление потока текучей среды.