Устройство снижения давления текучей среды с улучшенным контролем уровня шума для больших перепадов давления
Усовершенствованное устройство понижения давления текучей среды, включающее наружную окружность и центральную полость, расположенную вдоль продольной оси, а также включающее входную зону в центральной полости и выходную зону, расположенную на наружной окружности, при этом выходная зона включает выходные области со множеством разных размеров, расположенные в таком порядке, который позволяет значительно ослабить тон звука, создаваемого на выходе. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил.
Ссылка на родственные заявки
Данная заявка истребует приоритет промежуточной заявки на патент США №61/310568, зарегистрированной 4 марта 2010 г. и включенной сюда в полном объеме путем ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом касается устройств понижения давления текучей среды и, в частности, усовершенствования устройств понижения давления текучей среды и предназначено устранить звук некоторого тона или пиковой частоты, издаваемый устройством.
Уровень техники
Многие управляющие системы в промышленных применениях управления технологическими процессами осуществляют выпуск в атмосферу и в целом работают очень шумно вследствие применения высоких значений давления и скорости на выходе. С помощью надлежащей конструкции выпускной системы в сочетании с надлежащим размером трубопроводной арматуры общее значение шума в системе можно снизить до уровня 40 дБА. Выпуск газа или пара в атмосферу является распространенным процессом. Примеры таких систем могут включать систему контроля обратного давления в коллекторе пара или управляемую систему защиты от избыточного давления. В системе выпуска имеется два потенциальных источника шума, способных производить шум на неприемлемо высоком уровне: 1) регулирующий клапан и 2) точка выпуска или сброса. Регулирующий клапан, обычно находящийся внутри здания или в другом месте вблизи работающего персонала, обладает высоким шумовым потенциалом вследствие низкого уровня давления на выходе связанного с этим высокого значения перепада давления. Точка выпуска или сброса, расположенная в верхней части вентиляционного канала, создает значительный шум из-за того, что выходящая текучая среда создает свою собственную струю (струи) и турбулентность. Контроль шума, создаваемого этими источниками, является жизненно важным для соблюдения предельных уровней шума в границах данного производственного объекта или вблизи него, а также для выполнения нормативных и производственных требований по защите работающего персонала. Затворы трубопроводной арматуры и диффузоры являются устройствами понижения давления текучей среды, в типичном случае применяемыми в системах управления процессами для снижения интенсивности турбулентных потоков и для снижения взаимодействия выходящих струй с целью уменьшения шума.
Например, конструкция диффузора в типичном случае представляет собой полый корпус, содержащий ряд каналов, проходящих сквозь стенки корпуса и соединяющих входы, расположенные по внутренней поверхности или по внутренней окружности, с выходами, расположенными по наружной поверхности или по наружной окружности диффузора. Обычно текучая среда поступает в центральную полость диффузора и по каналам проходит к наружной поверхности. Специалистам обычного уровня компетенции в данной области понятно, что традиционные диффузоры обеспечивают снижение уровня шума путем: 1) применения многоступенчатого понижения давления внутри корпуса диффузора с целью разделения энергии потока между ступенями и соответствующего снижения эффективности превращения ее в звуковую энергию; 2) смещения частотного спектра результирующей звуковой энергии за пределы слышимого диапазона; 3) обеспечения независимости выходной струи, что позволяет избежать регенерации звука вследствие взаимодействия или слияния струй; и 4) управления скоростью выходящих струй посредством расширения областей, принимающих расширяющийся газ. Эти традиционные конструкционные способы направлены на решение проблемы шумов, занимающих широкий частотный спектр. Однако было обнаружено, что в некоторых устройствах понижения давления могут наблюдаться дополнительные явления, вызванные симметричной геометрией выходящих потоков и дающие в результате нежелательный специфический звук специфического тона или пиковой частоты или звук на множестве пиковых частот.
То есть, если выходящие потоки имеют симметричные геометрии по площади, размерам и/или по расположению, то струи могут взаимодействовать между собой и создавать звук специфического тона или частоты, связанный с взаимодействием струй в таких условиях. Традиционные подходы с целью расстроить или ослабить эти тоны включают уменьшение отношения площади входа к площади выхода внутри устройства, уменьшение числа входов, имеющихся в устройстве, или установки глушителя вокруг этого устройства. К сожалению, каждый из таких подходов может снизить пропускную способность системы или трубопроводной арматуры по текучей среде. Для сохранения заданного значения пропускной способности по текучей среде для такого устройства придется увеличить высоту или наружный диаметр этого устройства понижения давления текучей среды. В некоторых случаях применения диффузоров или затворов трубопроводной арматуры такой подход является неприемлемым. Например, увеличение высоты вентиляционного канала или диаметра устройства может сделать всю конструкцию слишком большой для установки в предназначенном для этого месте, а ее изготовление может стать слишком дорогостоящим. Соответственно, существует потребность создать усовершенствованное устройство понижения давления текучей среды, которое бы устраняло такие звуки нежелательных тонов или пиковых частот.
Раскрытие изобретения
Представленный вариант устройства понижения давления текучей среды содержит две или большее количество составляемых в штабель кольцеобразных пластин, образующих полый корпус, имеющий внутреннюю поверхность и наружную поверхность. Входная секция, содержащая множество входов, расположенных на внутренней поверхности, оперативно связана с наружной поверхностью посредством встроенных каналов. Выходная секция, содержащая множество выходов, образующих первую выходную область и вторую выходную область, расположенные на наружной поверхности, оперативно связана со встроенными каналами, обеспечивая текучей среде путь прохождения от внутренней поверхности к наружной поверхности с таким расположением множества выходов, которое существенно снижает возможность взаимодействия выходящих струй.
В другом представленном варианте устройство понижения давления текучей среды содержит две или большее количество составляемых в штабель кольцеобразных пластин, образующих полый корпус, имеющий внутреннюю окружность и наружную окружность и имеющий множество входов, расположенных на внутренней окружности, оперативно связанной с наружной окружностью посредством встроенных каналов. Множество выходов расположено на наружной окружности, оперативно связанной со встроенными каналами, обеспечивая текучей среде путь прохождения от внутренней окружности до наружной окружности. Указанные выходы содержат по меньшей мере выход с первым размером и выход со вторым размером. Размеры выходов подобраны таким образом, чтобы на заданном радиальном расстоянии от наружной окружности скорость первой струи, выходящей из выхода первого размера, существенно отличалась от скорости второй струи, выходящей из выхода второго размера.
Еще в одном варианте устройство понижения давления текучей среды содержит полый цилиндр, имеющий внутреннюю окружность и наружную окружность. Множество входов, расположенных на внутренней окружности, оперативно связано с наружной окружностью посредством встроенных каналов. Множество выходов, расположенных на наружной окружности, оперативно связано со встроенными каналами, обеспечивая текучей среде путь прохождения от внутренней окружности к наружной окружности. Множество выходов содержит по меньшей мере выход с первым размером и выход со вторым размером, располагающиеся на наружной окружности корпуса таким образом, чтобы по меньшей мере выходы с первым размером и по меньшей мере выходы со вторым размером, располагались так, чтобы существенно снизить пиковую частоту звука, создаваемого данным устройством понижения давления текучей среды.
Еще в одном варианте устройство понижения давления текучей среды содержит полый цилиндр, имеющий множество отверстий, образующих проточные каналы, которые обеспечивают соединение по текучей среде между внутренней поверхностью цилиндра и наружной поверхностью цилиндра. Данное устройство понижения давления текучей среды имеет выходные области по меньшей мере с двумя различными размерами, при этом выходные области с одинаковыми размерами располагаются не рядом друг с другом для того, чтобы существенно уменьшить генерацию выходного звукового тона.
Краткое описание чертежей
Особенности настоящего изобретения, которые могут считаться новшеством, подробно изложены в формуле изобретения, поданной в приложении. Сущность изобретения можно наилучшим образом понять, руководствуясь поданным ниже описанием в совокупности с сопутствующими чертежами, на которых некоторые фигуры содержат одинаковые элементы, обозначенные одинаковыми номерами позиций, и где:
на Фиг.1 представлен вид сверху проточной пластины диффузора в соответствии с одним из вариантов устройства понижения давления текучей среды;
на Фиг.2 представлен вид в перспективе сборного штабеля из пластин в соответствии с одним из вариантов устройства понижения давления текучей среды;
на Фиг.3 представлен вид в перспективе сборного штабеля из пластин в соответствии с одним из вариантов устройства понижения давления текучей среды;
на Фиг.4 представлен вид сбоку варианта устройства понижения давления текучей среды с просверленными отверстиями; и
на Фиг.5 представлен вид сбоку варианта устройства понижения давления текучей среды с просверленными отверстиями и с неповторяющимися выходами.
Осуществление изобретения
Один вариант устройства понижения давления текучей среды, имеющего вид диффузора, показан на Фиг.1 и 2. В представленном устройстве понижения давления текучей среды или диффузоре применяется штабель кольцеобразных пластин, образующих множество понижающих давление путей для прохода текучей среды между входами и выходами устройства. Сборный штабель из кольцеобразных пластин можно охарактеризовать следующим образом: 1) в сборном штабеле пластин имеется множество понижающих давление путей прохождения текучей среды, имеющих входы в центральной полости и выходы на наружной окружности, и радиально совмещенных по отдельным секторам потока; 2) пути прохождения текучей среды, понижающие давление, расположены в целом радиально и состоят из более чем по меньшей мере двух ступеней понижения давления, соединенных последовательно, при этом каждая ступень понижения давления соединена по меньшей мере с одной последующей ступенью понижения давления в соседней кольцеобразной пластине; 3) каждая ступень содержит один или несколько проходов, при этом внутренняя ступень или первая и вторая ступени имеют округлый или конусообразный вход и резко расширяющийся выход, а наружная ступень или третья и четвертая ступени имеют ограничители, обеспечивающие возможность заданному обратному давлению управлять скоростями текучей среды на наружной поверхности устройства для поддержания потока на дозвуковой скорости; и 4) устройство понижения давления текучей среды содержит выходы по меньшей мере двух различных размеров, расположение которых позволяет существенно снизить образование звука на выходе.
Показанные на Фиг.1 и 2 виды первого представленного варианта воплощения изобретения иллюстрируют диффузор 100, предназначенный для таких случаев применения, где управляемым способом производится сброс или выпуск больших объемов текучей среды, например пара. Следует понимать, что хотя в представленном диффузоре 100 показаны пять кольцеобразных пластин 110, 113, 115, 117 и 119, диффузор может состоять из любого количества кольцеобразных пластин, включая варианты с варьированием высоты штабеля и диаметра пластин в соответствии с требованиями конкретного применения, и такое варьирование не будет отступлением от сущности и объема настоящего изобретения, представляющего здесь устройства понижения давления текучей среды. Представленный диффузор 100 содержит сборный штабель из пластин, включающий штабель из кольцеобразных пластин, собранных вдоль продольной оси z и совмещенных друг с другом по контрольному вырезу 145. В диффузоре 100 образована центральная полость 106, представляющая собой пространство для подачи текучей среды через ряд входов 162, образованных в практически одинаковых секторах потока 140, 141 и 142, включающих проточные каналы к наружной окружности 105. Представленный вариант диффузора 100 состоит из нескольких пар кольцеобразных пластин, образующих проточные каналы для текучей среды. В представленном варианте диффузора 100 указанные пары пластин состоят из проточных пластин 113 и 117 и накопительных пластин 110, 115 и 119. Каждая пара кольцеобразных пластин образует расположенные в радиальном направлении первую ступень понижения давления, вторую ступень понижения давления, третью ступень понижения давления и четвертую ступень понижения давления. Каждая ступень понижения давления содержит одно или несколько отверстий, после которых следуют один или несколько проточных каналов, соединяющихся с отверстиями последующих ступеней. Ступени понижения давления и пути прохождения текучей среды в представленном варианте диффузора расположены радиально по секторам вдоль каждой отдельной пластины, при этом схема расположения четырех ступеней понижения давления повторяется по всей окружности представленного варианта диффузора 100, образуя в целом три сектора потока с четырьмя ступенями в каждом. Следует понимать, что хотя в представленном варианте диффузора 100 показано применение четырех ступеней понижения давления, диффузор может содержать любое количество ступеней (например, две или три ступени понижения давления), что не является отступлением от сущности и объема изобретения, представляющего устройства 100 понижения давления.
В представленном диффузоре 100 применяется штабель из практически одинаковых пар кольцеобразных пластин 110, 113; 113, 115; 115, 117 и 117, 119, установленных в описанной ниже ориентации так, чтобы обеспечить текучей среде множество путей прохождения с понижением давления между входами и выходами диффузора 100. На Фиг.2 показан вид в перспективе, иллюстрирующий диффузор 100, в котором применяется пять кольцеобразных пластин, расположенных двумя парами. Каждую пару кольцеобразных пластин 110 и 113 можно разделить на секторы потока 140, 141 и 142, соединяющие проточные каналы текучей среды от входов 162 в центральной полости 106 с выходами 197А и 197В на наружной окружности 105 диффузора 100. Более конкретно, каждый из секторов 140, 141 и 142 содержит по меньшей мере три ступени потока, а в предпочтительном варианте - четыре ступени, обеспечивающие понижение давления текучей среды при прохождении через устройство. Эти ступени потока 160, 170, 180 и 190 могут быть сформированы по меньшей мере в паре кольцеобразных пластин 110 и 113, а в предпочтительном варианте могут быть сформированы в трех соседних пластинах 110, 113 и 115, что обеспечит поток в радиальном, поперечном и осевом направлениях внутри устройства. Технические характеристики представленного диффузора, касающиеся прохождения текучей среды, описаны подробно в находящейся на рассмотрении патентной заявке №11/020941 (публикация патентной заявки США сер. No. 2008/0023086), озаглавленной “Устройство понижения давления текучей среды, предназначенной для работы с высокими перепадами давления”. Желающим получить более подробную информацию следует обратиться к заявке №11/020941 (публикация патентной заявки США сер. No. 11/020,941).
Как показано на Фиг.1 и 2, каждая из ступеней понижения давления 160, 170, 180 и 190 включает одно или несколько отверстий, за которыми следуют один или несколько проточных каналов. Первая ступень понижения давления 160 образована в первом ограничителе потока, имеет узкий вход 162, соединенный с более широким выходом 167 посредством промежуточного проточного канала 166. Вторая ступень понижения давления 170 образована во множестве вторых ограничителей потока, имеет узкий вход 172, соединяющийся с более широким выходом 177 посредством промежуточного проточного канала 176 (показанного на Фиг.1). Третья ступень понижения давления 180 образована во множестве третьих ограничителей потока и имеет вход 182, соединяющийся с выходом 187 посредством промежуточного проточного канала 186, а четвертая ступень понижения давления 190 образована в ограничителе потока и имеет вход 192, соединяющийся с выходом 197А и/или 197В посредством промежуточного проточного канала 196 (показанного на Фиг.1). Как показано стрелками направления потока А и В на Фиг.2, текучая среда проходит по пути понижения давления, ведущему от центральной полости 106 к наружной окружности 105 сборного штабеля из пластин с предпочтительным смещением посредством поворота, как показано на фигуре. Кольцеобразные пластины 110 и 113 снабжены контрольным вырезом 145, предназначенным для совмещения проточных каналов. В предпочтительном варианте каждая из проточных пластин 113 и 117 штабеля повернута по отношению к соседним пластинам. Квалифицированному специалисту в данной области должно быть понятно, что предпочтительную ориентацию с целью совмещения проточных каналов можно получить путем поворота соседних пластин на 180 градусов вокруг продольной оси или оси z, или переворачивания соседних пластин вокруг оси у. Накопительные пластины 110, 115 и 119 практически аналогичны, и их ориентацию в штабеле можно совмещать по контрольному вырезу. В показанном варианте ориентации выход 167 первой ступени совмещен с первой пазухой 175 по меньшей мере в одной соседней пластине 1130, а в предпочтительном варианте - с пазухой в соседней пластине 140, таким образом, поток текучей среды, выходящий из первой ступени160, попадает по меньшей мере в первую пазуху 175, образованную в соседней пластине 113.
Следует понимать, что сжатие-расширение текучей среды при прохождении через каналы переменного сечения форсуночного типа приводит к требуемому падению давления этой текучей среды. Текучая среда с относительно более низким давлением накапливается в первой пазухе 175 и под давлением переходит в наружные ступени. Путь текучей среды может проходить по меньшей мере через две последовательно расположенные в сборном штабеле пластины и включать радиальную, поперечную и аксиальную составляющие потока с общим направлением, которое можно считать “разветвленно-радиальным” потоком по отношению к поперечному сечению сборного штабеля из пластин. Пройдя через первую пазуху 175, поток текучей среды попадает в относительно узкие входы 172 второй ступени на соседней второй пластине 113. Суженные входы второй ступени ускоряют текучую среду, направляя ее в широкие выходы 177 второй ступени, что приводит ко второму падению давления. Текучая среда из второй ступени 170 накапливается во второй пазухе 185, образованной по меньшей мере в первой накопительной пластине 110, а предпочтительно - и во второй накопительной пластине 130, при этом текучая среда смешивается в радиальном и поперечном направлениях. Текучая среда продолжает проходить из выходов 177 второй ступени во входы 182 третьей ступени на соседней проточной пластине 113. Выходы 187 третьей ступени совмещены со входами 192 четвертой ступени на второй пластине 113 для того, чтобы направлять текучую среду через выходы 197А и 197В четвертой ступени на наружной окружности 105 штабеля. Выходы 197А и 197В могут быть разделены укрепляющими элементами 198, как показано на фигуре, что не оказывает отрицательного влияния на обратное давление устройства 100.
Как было описано ранее, пути прохождения текучей среды с понижением давления проходят от центральной полости 106 сборного штабеля 100 к его наружной окружности105, они образованы составленными в штабель кольцеобразными пластинами с показанными смещениями поворотом. Кроме того, специалисты обычного уровня компетенции в данной области также смогут понять, что входы 162 в первую ступень могут располагаться асимметрично по отношению к центральной полости. Асимметричное расположение входов 162 первой ступени 160 позволяет иметь максимальное количество входов от центральной полости, в то же время предотвращая осевое совмещение таких входов друг с другом, что может предотвратить образование столбовых аксиальных потоков внутри штабеля пластин, позволяя уменьшить создание неприемлемо сильных шумов. Следует также понимать, что последовательно расположенные выходы проточных пластин не совмещены друг с другом вдоль продольной оси.
Существующие в настоящее время типичные устройства понижения давления текучей среды разбивают поток на струи наименьших возможных размеров, направляя через множество выходов с эквивалентными размерами с учетом емкости диффузора, а также применяют ступенчатое понижение давления внутри устройства с целью снижения шума. Реальные размеры при разработке экономичной конструкции могут варьироваться для выбора оптимального варианта, учитывающего расходы на изготовление и требуемое ослабление шума. Относительно меньшие выходы могут обеспечить большее ослабление, однако для пропускания эквивалентного потока требуется большее количество выходов. Такой подход повышает стоимость устройства. Кроме того, выходы с одинаковыми размерами могут создавать звук специфической пиковой частоты, обусловленной непосредственно как площадью выхода, так и слиянием выходящих струй по окружности устройства. То есть вследствие симметрии геометрии выходов и/или их положения подобные выходящие струи могут усиливать другие струи или взаимодействовать на некотором радиальном расстоянии от периметра устройства, приводя к созданию звука специфического тона или частоты. Представленный вариант устройства понижения давления может существенно уменьшить генерирование звука специфической пиковой частоты.
Как показано на фигурах, в устройстве 100 понижения давления текучей среды используются по меньшей мере две разных выходных области 197А и 197В на наружной окружности 105, в результате чего высвобождающаяся звуковая энергия не сможет усиливаться на специфической пиковой частоте или тоне. То есть скорости струй на наружной окружности 105 практически равны. Однако следует понимать, что результирующая частота звука, создаваемого струей, прямо пропорциональна отношению скорости струи к характеристическому размеру выходной области. То есть выходная область 197А может иметь характеристический размер dA, а выходная область 197В может иметь характеристический размер dB. За пределами наружного периметра 105 скорости струй одинаковы при различных характеристических размерах у каждой соответствующей выходной области. То есть при удалении струи А с размером dA ее скорость будет практически равна скорости выходящей струи В с размером dB. Следовательно, на некотором конкретном расстоянии от наружного диаметра, например на радиальном расстоянии dB, скорости выходящих струй А и В будут существенно отличаться, в результате чего выходящие струи создают колебания разной частоты. Такое расположение выходов предотвращает взаимодействие струй между собой. Применение множества выходных областей 197А и 197В по окружности 105 устройства понижения давления текучей среды 100 приводит к рассеиванию выходных пиковых частот по отношению к площади выхода, что снижает уровень шума, соответствующего каждой пиковой частоте.
В представленном устройстве понижения давления текучей среды предпочтительное соотношение площадей выходов 197В и 197А составляет 1,2:1. Квалифицированный специалист в данной области поймет, что можно применять и другие соотношения, не нарушая объема и сущности представленного устройства понижения давления текучей среды согласно изобретению. Например, предпочтительные соотношения площадей соседних выходов могут представлять собой множество дробных чисел, что позволяет избежать гармонического усиления звуковых тонов. В другом варианте такие соотношения могут базироваться на множестве простых чисел. Благодаря образованию множества выходов с дробными соотношениями площадей представленное устройство 100 понижения давления текучей среды распределяет выходной звуковой тон или частоту по более широкому спектру, тем самым практически устраняя специфический пиковый тон, обусловленный конкретной геометрией или размером площади выхода.
На Фиг.3 представлен другой вариант воплощения настоящего изобретения. Характерные тоны, соответствующие конкретной площади выхода, можно дополнительно рассеивать путем расположения выходов в неправильном порядке или по несимметричной схеме. Показанное на Фиг.2 устройство 100 понижения давления текучей среды имеет правильную или симметричную схему. Схема расположения в представленном устройстве 100 понижения давления текучей среды является функцией аналогичных проточных пластин 113, 117, собранных с поворотом этой же пластины вокруг оси x в процессе сборки. Показанное на Фиг.3 устройство 300 понижения давления текучей среды практически аналогично устройству 100 понижения давления текучей среды с тем отличием, что по меньшей мере две из проточных пластин 313 и 317 имеют отличающуюся геометрию выходов по окружности 305. То есть в отличие от устройства 100 понижения давления текучей среды, в котором при сборке применяется одна проточная пластина, в устройстве 300 понижения давления текучей среды применяется множество проточных пластин 313 и 317, спаренных с подобными накопительными пластинами 310, 315 и 319 для создания асимметричной и неповторяющейся схемы расположения. Это может слегка увеличить расходы на изготовление, однако дополнительные проточные пластины позволяют получить асимметричное расположение выходов благодаря различному расположению выходных областей, обеспечиваемому в процессе изготовления проточной пластины. Например, как показано на Фиг.3, выходы 397 А, 397 В, 397 F, 397 Н, 397 М, 397 О, 397 R и 397 Т имеют размеры, превышающие размеры выходов 397 С, 397 D, 397 E, 397 G, 397 I, 397 J, 397 K, 397 L, 397 N, 397 P, 397 Q, 397 S и 397 U. И в отличие от диффузора 100, показанного на Фиг.2, в этом диффузоре 300 применяется неповторяющееся расположение выходов, основанное на геометрии выходов проточных пластин 113 и 117. Предполагается, что дополнительное увеличение асимметричности (т.е. как площади выходов, так и их положения) по окружности 305 представленного устройства 300 создаст дополнительные препятствия взаимодействию и слиянию струй, тем самым способствуя дальнейшему снижению звука определенных тонов или пиковых частот. Очевидно, что квалифицированному специалисту в данной области будет понятно, что в устройстве понижения давления текучей среды, подобном описанным здесь, для качественного снижения пиковой частоты может применяться любое количество конструкций проточных пластин и/или размеров площадей выхода. Кроме того, для существенного ослабления звука определенных тонов или пиковых частот может быть полезным применение множества геометрических форм отдельных выходов.
На Фиг.4 показан другой вариант воплощения изобретения, применяемый в диффузоре. Диффузор 400 содержит полый цилиндр, имеющий множество проходов или «сквозных отверстий», начинающихся в центральной полости и представляющих собой прямые каналы для прохождения текучей среды к окружности 405 устройства. Подобно сборному пластинчатому диффузору по предыдущему варианту воплощения изобретения в диффузоре 400, показанном на Фиг.4, используются проходы, направленные неаксиально и предназначенные для разделения входящего потока текучей среды и отделения результирующих струй друг от друга с целью уменьшения взаимодействия и слияния струй для значительного снижения шума, создаваемого устройством. В частности, разделение потока текучей среды на меньшие струи смещает частоту результирующей звуковой энергии в сторону более высоких значений, на которых распространение звука менее эффективно, он легче подвергается ослаблению, и меньше энергии остается в звуковом диапазоне. Как было описано ранее, в традиционной конструкции устройства этого типа «с просверленными отверстиями» применяются выходы, имеющие практически одинаковые площади (т.е. сквозные отверстия просверлены маленьким сверлом), что делает устройство уязвимым для усиления тона на пиковой частоте, непосредственно обусловленной такими значениями площади выхода. Представленный вариант воплощения изобретения существенно ослабляет генерирование звука на пиковых частотах, благодаря применению выходов с различными площадями, расположенных таким образом, чтобы осуществлять дополнительное разделение струй между выходами с целью предотвращения их взаимодействия и последующего усиления звукового тона. Как показано на Фиг.4, выходы 402 и 403 с двумя разными размерами располагаются поочередно по окружности 405 диффузора 400. Такого разделения выходов, имеющих одинаковые размеры, достаточно для рассеивания результирующих выходящих струй с целью существенного уменьшения генерирования колебаний на пиковой частоте.
На Фиг.5 показан другой вариант диффузора с просверленными отверстиями - диффузор 500, конструкция которого подобна конструкции диффузора, показанного на Фиг.4. Как показано на Фиг.5, диффузор 500 с просверленными отверстиями имеет конструкцию со сквозными отверстиями, в которой используются выходы с четырьмя разными размерами 502, 503, 504 и 505, расположенные в неповторяющемся порядке. То есть, в отличие от схемы повторяющегося расположения выходов двух разных размеров, показанной на Фиг.4, в показанном на Фиг.5 варианте воплощения изобретения выходы с четырьмя разными размерами расположены по неповторяющейся схеме. Например, основой такой неповторяющейся схемы может быть неповторяющийся интервал, такой как набор псевдослучайных чисел или последовательность простых чисел.
Здесь показаны и описаны варианты воплощения настоящего изобретения, считающиеся предпочтительными в настоящее время, однако квалифицированные специалисты в данной области смогут увидеть возможность выполнения различных изменений и модификаций этих вариантов, не выходя за пределы объема настоящего изобретения, определенные формулой изобретения, поданной в приложении. Например, специалисту обычного уровня компетенции должно быть понятно, что множество размеров выходов можно применять в сочетании с различными положениями выходов для уменьшения или ослабления множества пиковых частот, присутствующего в устройстве понижения давления текучей среды. То есть шумовой спектр может содержать одну или несколько пиковых частот. Применяя выходы различных размеров, расположенные на заданных интервалах, можно ослабить множество частот. Также следует понимать, что варианты воплощения изобретения, показанные на Фиг.1 и 2, можно не выходя за рамки объема настоящего изобретения модифицировать таким образом, чтобы каждая пластина содержала и проточные, и накопительные секторы, расположенные на одной и той же пластине. Кроме того, показанные на Фиг.4 и 5 варианты можно изготовлять из множества концентрических цилиндров для образования дополнительных ступеней понижения давления до выхода на наружную поверхность. Описанные здесь принципы можно в равной степени применять к текучим средам в газовой фазе, в жидкой фазе или в многофазном состоянии. Здесь описаны некоторые устройства, способы и готовые изделия, однако объем настоящего изобретения не ограничивается ими. Напротив, настоящее изобретение охватывает все устройства, способы и готовые изделия, охватываемые пунктами формулы изобретения как в явном виде, так и согласно доктрине эквивалентов.
1. Устройство понижения давления текучей среды, содержащее:
полый корпус, имеющий внутреннюю поверхность и наружную поверхность;
входную секцию, содержащую множество входов, расположенных на внутренней поверхности и оперативно связанных с наружной поверхностью посредством внутренних проточных каналов; и
выходную секцию, содержащую множество выходов, расположенных на наружной поверхности и оперативно связанных с внутренними проточными каналами для создания пути прохождения текучей среды от внутренней поверхности к наружной поверхности, при этом выходы образуют по меньшей мере первую выходную область и вторую выходную область, в которых расположение множества выходов предназначено существенно уменьшить взаимодействие выходящих струй, причем указанная первая выходная область имеет размеры, отличные от размеров второй выходной области.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полый корпус представляет собой штабель, состоящий по меньшей мере из двух кольцеобразных пластин, обеспечивающих по меньшей мере первую ступень понижения давления и вторую ступень понижения давления, радиально совмещенные относительно продольной оси.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полый корпус состоит по меньшей мере из первого полого цилиндра, обеспечивающего по меньшей мере первую ступень понижения давления.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходы располагаются на наружной окружности корпуса таким образом, что первая выходная область непосредственно граничит только со второй выходной областью.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расположение первой и второй выходных областей образует неповторяющуюся последовательность.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что порядок расположения множества выходов значительно снижает звук на пиковой частоте данного устройства понижения давления текучей среды.
7. Устройство понижения давления текучей среды, содержащее:
полый корпус, имеющий внутреннюю окружность и наружную окружность;
множество входов, расположенных на внутренней окружности и оперативно связанных с наружной окружностью посредством внутренних проточных каналов; и множество выходов, расположенных на наружной окружности и оперативно связанных с внутренними проточными каналами для обеспечения пути прохождения текучей среды от внутренней окружности к наружной окружности, при этом выходы содержат по меньшей мере выход первого размера и выход второго размера, и при этом размеры выходов подобраны таким образом, что скорость первой струи, выходящей из выхода первого размера на заданном радиальном расстоянии от наружной окружности значительно отличается от скорости второй струи, выходящей из выхода второго размера, причем выход первого размера характеризуется первым размером, а выход второго размера характеризуется вторым размером, при этом указанные размеры отличаются друг от друга.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что полый корпус представляет собой штабель, состоящий по меньшей мере из двух кольцеобразных пластин, обеспечивающих по меньшей мере первую ступень понижения давления и вторую ступень понижения давления, совмещенные в радиальном направлении относительно продольной оси.
9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что полый корпус состоит по меньшей мере из первого полого цилиндра, обеспечивающего по меньшей мере первую ступень понижения давления.
10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что выходы располагаются на наружной окружности корпуса таким образом, что первая выходная область непосредственно граничит только со второй выходной областью.
11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что расположение первой и второй выходных областей образует неповторяющуюся последовательность.
12. Устройство по п.7, отличающееся тем, что порядок расположения множества выходов значительно снижает звук на пиковой частоте данного устройства понижения давления текучей среды.
13. Устройство по п.7, отличающееся тем, что выходы включают выход третьего размера.
14. Устройство понижения давления текучей среды, содержащее:
полый корпус, имеющий внутреннюю окружность и наружную окружность;
множество входов, расположенных на внутренней окружности и оперативно связанных с наружной окружностью посредством внутренних проточных каналов; и
множество выходов, расположенных на наружной окружности и оперативно связанных с внутренними проточными каналами для обеспечения пути прохождения текучей среды от внутренней окружности к наружной окружности, при этом выходы содержат по меньшей мере выход первого размера и выход второго размера, и при этом выходы расположены на наружной окружности корпуса таким образом, чтобы по меньшей мере выход первого размера и по меньшей мере выход второго размера располагались в порядке, предназначенном для существенного ослабления звука на пиковой частоте, создаваемого данным устройством понижения давления текучей среды, причем выход первого размера характеризуется первым размером, а выход второго размера характеризуется вторым размером, при этом указанные размеры отличаются друг от друга.
15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что полый корпус представляет собой штабель, состоящий по меньшей мере из двух кольцеобразных пластин, обеспечивающих по меньшей мере первую ступень понижения давления и вторую ступень понижения давления, совмещенные в радиальном направлении относительно продольной оси.
16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что полый корпус состоит по меньшей мере из первого полого цилиндра, обеспечивающего по меньшей мере первую ступень понижения давления.
17. Устройство по п.14, отличающееся тем, что выходы располагаются на наружной поверхности корпуса таким образом, что выход первого размера непосредственно граничит только с выходом второго размера.
18. Устройство по п.14, отличающееся тем, что расположение выхода первого размера и выхода второго размера образует неповторяющуюся последовательность.
19. Устройство по п.14, отличающееся тем, что выходы включают выход третьего размера.
20. Устройство по п.14, отличающееся тем, что порядок расположения множества выходов значительно снижает звук на второй пиковой частоте данного устройства понижения давления текучей среды.
21. Устройство по п.14, отличающееся тем, что выходы располагаются на наружном периметре корпуса таким образом, что первая выходная область непосредственно граничит только со второй выходной областью.
22. Устройство по п.14, отличающееся тем, что расположение первой и второй выходных областей образует неповторяющуюся последовательность.
