Дроссель Советский патент 1981 года по МПК F16K29/00 F25B9/02 

1

Изобретение относится к области арматуростроения для холодильной техники, а более конкретно к устройствам для дросселирования холодильных систем, работающих на эффекте Джоуля-Томсона.

Известны дроссели холодильных установок, выполненные в виде калиброванного отверстия малого диамет-ра, перед которым установлен пористый фильтр тонкой очистки Ij.

Недостатком этих дросселей является неизменность их проходного сечения в зависимости от napjaMeTpoB дросселируемого газа и состояния самого дросселя.

Эти недостатки устранены в известном дросселе, содержащем корпус с входным каналом и расточкой и подпружиненный плунжер с винтовой канавкой, частью своей длины размещенный в расточке корпуса 2. Дроссель изменяет величину своего гидросопротив ления в зависимости от давления газа во входном канале.

Недостатком известного дросселя является большая его чувствительность к забивкам, что снижает надежность , его работы.

Цель данного изобретения - устранение указанного недостатка, т.е. повышение надежности работы дросселя. Цель достигается тем, что между

Пружиной и плунжером дополнительно размещен подпятник из твердого материала, а сопрягаемый с ним конец плунжера выполнен в виде иглы, при этом часть плунжера, расположенная

в расточке, обращена к входному каналу. Подпятник может бы-ть выполнен из сапфира.

На чертеже изображен продольный разрез дросселя. Пунктирнылвс стрелками показано движение дросселируемого потока газа, сплошными стрелками направление перемещения плунжера.

Дроссель содержит корпус 1 с входйым каналом 2 и расточкой 3, под(тружиненный с помощью пружины 4, и плунжер 5 с винтовой канавкой б, частью своей длины размещенный в расточке 3 корпуса 1.

Между пружиной 4 и плунжером 5 размещен подпятник 7 из твердого материала, напримерсапфира,, а сопрягаемый с ним конец плунжера 5 выполнен в виде иглы 8. Часть плунжера 5, расположенная в расточке 3, обращена

к входному каналу 2. Между плунжерами 5 и дном расточки 3 образована полость 9, а между плунжером 5 и боковой поверхностью расточки 3 обра зован зазор 10. Пружина 4 опирается своим концом на регулировочный винт 11. Сжатый газ, поступающий из входно го канала 2 с начальным давлением Ру наполняет полость 9 и давит на плунжер 5. Зазор 10 между плунжером 5 и корпусом 1, а также канавка б на поверхности плунжера 5 представляют некоторое гидравлическое сопротивление, зависящее от характеристик мате риала пары плунжер - корпус, но,глав ным образом, от глубины погружения .плунжера 5 в расточку 3. Протекая через зазор 10 и канавку б, газ дрос селируется и истекает в окружающую среду с конечным давлением Р(. Для каждого данного момента времени величина давления ( Рц s полости 9 есть функция количества газ протекающего в полость по каналу и истекающего из него по зазору 10 и к навке б. В работе устройства можно выделить следующие режимы работы. Установившийся режим. Газ по каналу 2 поступает с постоянным расходом при давлении Р в полость 9 с давлением Р , откуда он дросселируется до конечного давления Рц. . Неустановившийся режим. Возмущающим фактором., вызывающим отклонение от .установившегося режима, может оказаться вымерзшая примесь, любая твердая частица, попавшая в зазор 1 или канавку б. При этом проходное сечение кольцевого зазора 10 уменьшается, следовательно уменьшается и расход. Давление Р в полости 9 воз растает. Возникает дополнительное усилие, выталкивающее плунжер 5 из расточки 3. Как только это усилие достигнет значения, достаточного дл того, чтобы стронуть плунжер 5 с мес.та, начнется переходный процесс. Пружина 4 сжимается, плунжер 5 вьщв гает.ся из расточки 3. Длина канавки и зазор 10 при этом уменьшаются, ги росопротивление также уменьшается, и расход истекающего в окружающую среду газа увеличивается, а это при водит к понижению давления в полости 9 и восстановлению первоначально его величины. Однако, вследствие инерционности системы (масса плун жера и другие характеристики опреде ляются расчетом), плунжер 5 пройдет ,то.положение, при котором давление в полости 9 равноPf, , Вследствие этого расход газа через зазор 10 и канавку б дополнительно увеличитс что вызовет падение давления в полости 9 ниже, чем Р (расход газа через канал 2 всегда постоянен), т.е. имеет место перерегулирование. При обратном ходе имеет место обратная картина: за счет инерционности плунлсера 5 и -всей системы давление в полости 9 возрастает до величины, большей,чем Р,т.е.имеет место сжатие которое затем сменяется расширением (то отношению к Р). Плунжер находитZK в режиме автоколебаний и механически очищает с поверхности выпадающие примеси. Благодаря винтовой канавке б на выходе потока из дросселя возникает тангенциальная составляющая реакции струи, которая обеспечивает вращение плунжера 5. Момент вращения равен произведению этой тангенциальной составляющей на диаметр плунжера. Очищенные с поверхности твердые частицы попйдают в канавку 6 и по ней перемещаются к выходу из дросселя. Таким образом, плунжер 5 одновременно выполняет роль шнека с приводом от газового потока. Использование данного дросселя позволяет отказаться от применения фильтров тонкой очистки, понизить требования к очистке применяемых в дроссельных системах газов, а также увеличить надежность и ресурс работы до величины, задаваемой техническими условиями на системы охлаждения,работающие на эффекте Джоуля-Томсона. Формула изобретения 1.Дроссель, содержащий корпус с входным каналом и расточкой и подпружиненный плунжер с винтовой канавкой, частью своей длины размещенный в расточке корпуса, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности работы, между пружиной и плунжером дополнительно размещен подпятник из твердого материала, а сопрягаемый с ним конец плунжера выполнен в виде иглы, при этом часть плунжера, расположенная в расточке, обращена к входному каналу. 2.Дроссель по П.1, отличающийся тем, что подпятник выполнен из сапфира. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.Платонова С.Н, .-и др. Дроссельные устройства и фильтры микротепло.обменников. Труды ВНИИкриогенмаша , вып. 13, 1971, с. 61. 2.Авторское свидетельство СССР № 510614, кл. F 16 К 47/06, 1974.