Способ стабилизации истечения сжимаемой жидкости или газа,клапан для стабилизации истечения сжимаемой жидкости или газа Советский патент 1989 года по МПК F16K1/08 

. . I . . .

Изобретение относится к армату- ррстроенйю и может быть использовано для улучшения нестабильного вытекания жидких и газообразных сред в различньрс системах. .

Цель изобретения - повышение эффективности процесса стабилизации за счет повьщтения интенсивности смеши- вания струй, уменьшение длины участ- ков их взаимодействия и уменьшение шумов...

На фиг. 1 изображены полусфериче- ский запорно-регулирующий орган и. полуторическое седло, разрезы} на . фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1v на .фиг. 3 - вариант формы выемки в седле клапана, разрез на фиг. 4 - запорный орган и седло в положении контакта..

Запорно-регулирующий орган 1 клапана, обеспечивающего, стабилизацию истечения сжимаемой жидкости или, газа при падении давления, с внут- сверхзвуковым расширением, выполнен с полусферической частью 2, взаимодействующей с опорной полуто- рической частью 3 седла 4. Он установлен с возможностью осевого перемещения и снабжен цилиндрическим или усеченно-коническим хвостовиком 5, сопряженным по кривой 6 с по- лус4)ерической частью 2.

Седло 4 выполнено в виде сходящегося-расходящегося сопла с располо- женными на его внутренней периферии шестью продольными выемками 7, равномерно расположенными по окружности.

Глубина выемок - переменн ая. Ее. максимальное, значение - на участке 8, расположенном ниже кольцевой зоны контакта полусферической части 2 запорного органа с полуторической частью 3 седла, затем она плавно З меньшается до нуля в направлении расходящегося сопла. Дйо выемки 7 параллельно оси 9 клапана, -.но оно может и расширяться книзу. Т тенками каждой выемки с про тиволежащими стенками (поверхностями) зацорно-регули- рующего органа образовано сходящееся-расходящееся сопло 10 с зоной уменьшенного разрежения, форма которого изменяется .в зависимости от положения запорно-регулирующего органа, промежуточного между -положением закрытия, представленным на фиг. I штрих-пунктирной линией,, и положением частичного открытия, обозначенным на фиг.. 1 сплошной линией.

В варианте.вьтолнения, представленном на фиг. I и 2, осаждая выемка имеет форму прорези прямоугольного сечения, а несколько прорезей образуют последовательность пазов, выполненных по периферии седла 4 ниже линии 11 закрытия;

В варианте-,, представленном на фиг. 3, дно выемки 7 образует тупой двугранный угол, ребро 12 которого перпендикулярно оси 9 клапана. Передняя грань 13 двугранного угла короче чем его задняя грань 14. На фиг. 4 видно, что задний край выемки 7 закруглен в точке 15, сразу же за линией 11 закрытия. На фиг. 1 волнистой линией 16 обозначена ударная реком-- прессионная волна прямого сечения. Нижняя поверхность 17 хвостовика 5 запорно-регулирующего органа вьтолне- на с углублением 18 для улучшения характеристик клапана. Ширина выемок равна периферийному расстоянию между двумя соседними выемками. В положении неполного открытия клапана между расположенными друг напротив друга поверхностями запорно-регулирующего органа и седла вне выемок седла образованы сверхзвуковые сопла, а на уровне выемок - дозвуковые.

Запорно-регулирующий орган 1 и седло А вьиолнены с соблюдением сле10

15

30

дующих соотношений размеров: й. 20

R

1,1-1,6, где 1 -радиус полусферической части .2, R - радиус критического сопла, образованного седлом клапана; 0,6-0,97, где 25

47 радиус цилиндрического хвостови Т ка5; , где h - высота хвосвика 5; г - 0,6R, где г - радиус сопряжение цилиндрического хвостовика 5 с полусферической частью 2.

При вьшолнении седла и выемок в нем должны быть соблюдены следующие

R

соотношения:--- 0,1-1, где R - к

радиус полуторической поверхности части 3 седла, R - радиус критическо- гого сечения сопла, образован юго седлом :: / 3-4°, где (Ь - угол расождения сопла седла; - (2 )к.

де Р - максимальная глубина выемок , измеренная от продольной оси кла- ана, К 0,7-1,3 - коэффициента

35

40

45

f 0,75-1,25,

где

R радиус сопряжения поверхности выемки 7 вьш1е ее дна с полуторической поверхностью части 3 седла 4 п п - число выемок.

3,14 16Р Р - гс

где

.При работе клапана хвостовик 5 запорно-регулирующего органа 1 входит в расширяющуюся часть седла 4, препятствуя смыканию потоков, что улучшает стабильность. Нестабильные струи устраняются за счет появления дозву1450759

ковых струй в соплах, расположенных на уровне выемок седла. Дозвуковые струи вклиниваются между сверхзвуко- выми струями, происходит интенсивный процесс смешивания, струи стабилизируются, при-этом уменьшаются

длина участков взаимодействия струй и шумы. .

П°Д действием вязкости самая быстротекущая жидкость передает часть своего количества движения самой медленнотекущей жидкости, в резуль- . тате чего возникает зона смешивания,

улучшающая эффективность протекания среды через клапан.

Ф о р м у л а

изобретения

30

20

25

35

40

45

50

5

I. Способ стабилизации истечения сжимаемой жидкости или газа с внутренним сверхзвуковым расширением , при падении давления, включающий образование по меньшей мере двух потоков одной и той же жидкости или газа с различным распределением скоростей и смешивание этих потоков с уменьшением их кинетической энергии, отличающийся тем, что, с целью пов ьшгения эффективности процесса стабилизации, жидкость или газ направляют в виде параллельных смежных потоков с разными режимами истечения.

2.Способ по п. 1, отлич -а- ю щ и и с я тем, что один поток направляют без изменения в -сверхзвуковом режиме, а другой преобразуют

в измененный поток в дозвуковом режиме.

3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и - чающийся тем, что поток жидкости или газа под давлением разделяют на множество смежных струй, изменяют скорость части струй и сме- шивают измененные и неизмененные струи в среде с более низким давлением, чем давление первоначального потока.

4.Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что поток жидкости или газа направляют вдоль по меньшей мере одной стенки, которую отделяют от неизменного потока по меньшей мере одним измененным потоком, параллельным стенке.

5.Способ по пп. I-4, о т л и - чающийся тем, что поток жидкости или газа направляют между двумя профилированными стенками.

образующими последовательно расположенные сопла с различными характеристиками истечения и имеющими противолежащие поверхности, параллельные или расходящиеся по ходу потока,

6.Клапан для стабилизации истечения сжимаемой жидкости или газа при падении давления с внутренним сверхзвуковым расширением, содержащий установленный с возможностью осевого перемещения запорно-регули- рующий орган с полусферической гладкой частью, взаимодействующей при закрытии клапана с опорной прлутори- ческой;Частью седла, имеющего форму сходящегося-расходящегося сопла, причем запорно-регулирующий орган выполнен с осевым цилиндрическим или усеченно-коническим хвостовиком, сопряженным по кривой с полусферической частью, отл-ичающийс я тем, что, с целью повышения эффективности процесса стабилизации, седло вьтолнено с расположенными на его внутренней периферии продольными выемками переменной глубины, плавно уменьшающейся от участка максимальной глубины, расположенного ниже кольцевой зоны контакта

полусферической части запорно-регу- лирующего органа с полуторической частью седла в закрытом положении, клапана, при этом между расположенными друг напротив друга поверхностями запорно-регулирующего органа и седла, в положении неполного открытия клапана, вне выемок седла об- разованы сверхзвуковые сопла, а на уровне выемок - дозвуковые.

7.Клапан по п. 6 о тл ич а -. ю щ и и с я тем, что между наружной поверхностью запорно-регулирующего органа и противолежащей поверхностью каждой выемки седла образовано сходящееся-расходящееся сопло с зоной ра.зрежения, сходящаяся часть которого расположена перед началом выемки, и расходящаяся - по меньшей мере на части ее длины.

8.Клапан по пп. 6 и 7, о т л и- ч ающийс я тем, что поверхность дна выемки параллельна или выполнена под углом к продольной оси клапана.

9.Клапан по пп. 6-8, отличающийся тем, что каждая выемка вьшолнена с прямоугольным поперечным сечением.

5

0

10..Клапан по пп. 6-8, о т л и - чающийся тем, что дно каждой выемки образовано гранями тупого двугранного угла с ребром, перпендикулярным продольной оси клапана, причем его передняя грань лсороче его задней грани.

11.Клапан по пп. 6-10, .о т л и - чающийся тем, что все выемки вьтолнены одинаковой формы и равномерно распределены по периферии седла.

12.Клапан по пп. 6-10, о т л и - чающийся тем, что по меньшей мере часть выемок выполнена различной формы.

13.Клапан по пп. 6-12, отличающийся тем, что, с целью получения однородного потока, выемки выполнены в четном количестве, причем расстояние между выемками равно их ширине.

л ичающийся тем, что-. 1,114.Клапан по пп.6-13, о т

г«.

R

1,6, где г - радиус полусферической части запорно-регулирующего органа , R - радиус.критического сечения сопла, образованного седлом клапана ,

у

- 0,6-0,97, где tg - радиус цилиндрического хвостовика запорно- регулирующего органа, Ь 0-0,4,

R

где h - высота хвостовика вдоль продольной оси клапана; Гп, 0,6R, где Га радиус сопряжения цилиндрического хвостовика с полусферической частью запорно-регулирующего органа.

15.Клапан по пп. 6-14, о т л и5

0

ч а

ю щ

,f

и и с я тем, что

J R

0,1-1,

где R - радиус полуторической поверхности седла, R - радиус критического сечения сопла, образованного седлом клапала-, / |Ь 3-4, где р - угол расхождения сопла седла,

Л. С2 R R

где Р - максимальная

глубина выемок, измеренная от про- 55 дольной оси клапана, rg - радиус ци- лиццрического, хвостовика запорно-регулирующего органа} К - 0,7-1,3 Rкоэффициент; - 0,75-1,25, где R

радиус сопряжения поверхности выемки ностью седла п 1бР вьше ее дна с полуторической поверх- Р - г р

число выемок. ,

Изобретение относится к армату- ростроению, в частности к способам и устройствам для стабилизации истечения жчцких и газообразньк сред в различных системах. Целью изобретения является повьшение эффективности процесса стабилизации. Это обеспечивается направлением среды в виде по меньшей мере двух параллельных смежных потоков с различными режимами истечения и последующим их смешиванием §

7 - -

Ф(в.З,

Редактор В. Бугренкова

Фи,2.2

f

t X/

//г4

Составитель Т. Колясинская

Техред М.Ходанич Корректор В. Романенко