Редуктор давления
Редукторы давления предназначены для использования в трубопроводах под давлением для обеспечения переменного сопротивления потоку рабочей жидкости, такой как пар или вода, без использования подвижных частей. Редукторы давления имеют удлиненную наружную оболочку и внутреннюю гильзу, радиально удаленную внутрь от внешней оболочки. Внешняя оболочка состоит из внешней кольцевой стенки, имеющей открытый конец, и торцевой стенки напротив открытого конца. Внутренняя гильза и внешняя оболочка соединены возле открытого конца. Внутренняя гильза ограничивает канал, проходящий в полость, образованную внешней оболочкой, и имеет выпускное отверстие, отдаленное от торцевой стенки. Наружная кольцевая стенка и торцевая стенка перфорированы группой сквозных проточных отверстий, а гильза предпочтительно должна оставаться не перфорированной. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] 1. Область изобретения
[0002] Это изобретение в целом относится к редукторам давления, пригодным к использованию в технологических линиях под давлением, и, в частности, пригодным для использования в устройствах с переменным потоком, проходящим через редуктор давления.
[0003] 2. Уровень техники
[0004] Редукторы давления используются в линиях тока жидкости под давлением, таких как технологические трубопроводы на промышленных объектах, нефтехимических заводах, химических технологических линиях и т.п., для контролируемого понижения давления в трубах, клапанах или выпускных отверстиях в различных вариантах реализации. Одним из распространенных способов использования редуктора давления является его установка в точке выхода из технологической линии, находящейся под давлением, например, паропровода высокого давления, в атмосферу. В этом случае редуктор давления часто используется во избежание выпуска пара высокого давления непосредственно в окружающий воздух, что может привести к нежелательному шуму из-за отсутствия контроля вследствие быстрого падения давления между линией и окружающей атмосферой.
[0005] Редуктор давления может быть установлен в виде простого ограничителя в трубопроводе между выходом и клапаном или другой рабочей точкой. Выходные ограничители являются относительно недорогими устройствами, которые могут быть использованы для достижения дополнительного снижения давления в регулирующем клапане или трубопроводе высокого давления, например, паропроводе высокого давления, что может привести к уменьшению уровня шума и вибраций. К сожалению, постоянные ограничители, такие как диффузоры, часто эффективны только для создания необходимого перепада давления касательно одного параметра устройства (т.е. при одной скорости потока и перепада давления), так как коэффициент пропускной способности (ПС) диффузора является постоянным. Любые попытки варьировать ПС для различных условий потока до настоящего момента требовали увеличения сложности и стоимости путем добавления, например, подвижных частей, таких как заглушки и пружины.
[0006] В одном из возможных вариантов реализации выпускное отверстие сброса давления на паропроводе высокого давления часто оснащается преобразовательным клапаном для контроля высвобождения пара из паропровода и выброса его в окружающую атмосферу при существенно более низком давлении и температуре, чем давление и температура в паропроводе. В подобных вариантах реализации также часто желательно уменьшить или существенно исключить избыточный шум в виде свиста или шипения.
[0007] ФИГ. 1 иллюстрирует один известный преобразовательный клапан 10 для канала выпуска отработанного пара высокого давления, который включает редуктор давления 12 в виде контейнера с цилиндрической боковой стенкой 14 и торцевой стенкой 16, закрывающей выпускное отверстие клапана 18 от клапана избыточного давления 20. Торцевая стенка 16 цельная, а боковая стенка 14 содержит небольшие отверстия 22 для рассеивания энергии пара и снижения его давления на выходную сторону 24 редуктора давления 12. Редуктор давления 12 окружен кожухом 26, который направляет пар пониженного давления через охладительную секцию 28 перед выпуском в окружающую атмосферу. Этот тип редуктора давления наиболее эффективен в тех случаях, когда существует относительно постоянная или установившаяся интенсивность потока через небольшие отверстия. Однако эффективное использование редуктора давления 12, как правило, ограничено одним вариантом реализации устройства, так как редуктор давления поддерживает только предварительно выбранный перепад давления в ограниченном диапазоне интенсивности потока за счет статической конструкции области отверстий, через которые может выходить пар.
[0008] ФИГ. 2 иллюстрирует другой известный преобразовательный клапан 30, который преодолевает отмеченное выше ограничение на объем потока путем добавления внутри редуктора давления 12 заглушки 32, выполненной с возможностью перемещения вдоль боковой стенки 14 для открытия малых отверстий 22 в большей или меньшей степени в зависимости от интенсивности прохождения потока пара через клапан. Соединение 34 соединяет заглушку 32 со штоком клапана 36 таким образом, чтобы заглушка 32 открывалась и/или закрывалась параллельно с открытием или закрытием главного плунжера клапана 38. В этом варианте устройства заглушка 32 автоматически регулируется с целью закрытия большего количества малых отверстий 22 при более низкой интенсивности потока и открытия большего количества малых отверстий 22 при более высокой интенсивности потока в ответ на движение главного плунжера клапана 38. Таким образом, с помощью редуктора давления 12 можно поддерживать относительно постоянный перепад давления при широком диапазоне интенсивности потоков давления. Хотя указанная конструкция эффективна при увеличении эффективности рабочего диапазона редуктора, добавление движущихся частей представляет различные проблемы в проектировании, установке и обслуживании устройства преобразовательного клапана 30.
[0009] Автор настоящего изобретения попытался преодолеть по крайней мере некоторые из вышеуказанных ограничений, касающихся редукторов давления, для их использования при различной интенсивности потоков, что станет очевидным из последующего описания. Разумеется, в устройстве, описываемом в данном изобретении, могут дополнительно или альтернативно реализовываться и другие способы использования, полезные свойства и преимущества.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] В соответствии с одним вариантом устройства редуктор давления для трубопровода под давлением содержит внешнюю оболочку и кольцевую гильзу. Внешняя оболочка состоит из кольцевой боковой стенки и торцевой стенки. Кольцевая боковая стенка содержит внутреннее пространство, а также первый и второй концы. Первый конец содержит отверстие, ведущее во внутреннее пространство, а торцевая стенка располагается поперек второго конца. Кольцевая боковая стенка имеет первую длину от первого до второго конца. Кольцевая гильза проходит во внутреннее пространство от первого конца кольцевой боковой стенки и содержит впускное отверстие, соединенное с первым концом кольцевой боковой стенки, выпускное отверстие, расположенное во внутреннем пространстве на расстоянии от торцевой стенки, и канал, ведущий от впускного к выпускному отверстию. Кольцевая гильза проходит во внутреннее пространство на вторую длину, которая меньше, чем первая длина. Кольцевую гильзу окружает кольцевой зазор, расположенный между кольцевой боковой стенкой и кольцевой гильзой. Второй зазор расположен между торцевой стенкой и выпускным отверстием кольцевой гильзы. Первая группа отверстий располагается в торцевой стенке, а вторая группа отверстий располагается в кольцевой боковой стенке. По крайней мере первое из второй группы отверстий располагается противоположно кольцевой гильзе вдоль второй длины.
[0011] В соответствии с другим вариантом устройства клапанный узел для трубопровода под давлением содержит клапан и редуктор давления, функционально соединенные выпускным отверстием клапана. Клапан имеет корпус, ограничивающий канал, который ведет от впускного к выпускному отверстию клапана, а также управляющий элемент потока, приспособленный для выборочного открытия и/или закрытия доступа. Редуктор давления содержит внешнюю оболочку и кольцевую гильзу. Внешняя оболочка содержит кольцевую боковую стенку, ограничивающую внутреннее пространство, и торцевую стенку. Кольцевая боковая стенка имеет первый конец, второй конец, а также длину один, равную расстоянию от первого до второго конца. Первый конец содержит отверстие, ведущее во внутреннее пространство и функционально соединенное с выпускным отверстием клапана для приема жидкости из выпускного отверстия клапана, причем торцевая стенка расположена поперек второго конца. Кольцевая гильза проходит во внутреннее пространство от первого конца кольцевой боковой стенки и имеет впускное отверстие, соединенное с первым концом кольцевой боковой стенки, и выпускное отверстие, расположенное на расстоянии от торцевой стенки. Выпускное отверстие проходит во внутреннее пространство на вторую длину от первого конца кольцевой боковой стенки, при этом вторая длина два меньше, чем первая длина. Между кольцевой боковой стенкой и кольцевой гильзой существует кольцевой зазор, а между выпускным отверстием кольцевой гильзы и торцевой стенкой внешней оболочки существует осевой зазор. В торцевой стенке располагается также первая группа отверстий, а в боковой стенке располагается вторая группа отверстий. По крайней мере первое отверстие из второй группы отверстий располагается противоположно кольцевой гильзе вдоль длины два.
[0012] Другие варианты и преимущества станут очевидными после рассмотрения последующего подробного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0013] ФИГ. 1 иллюстрирует вид сбоку в частичном поперечном сечении редуктора давления в преобразовательном клапане для использования в технологическом паропроводе в соответствии с известным уровнем техники.
[0014] ФИГ. 2 иллюстрирует вид сбоку в частичном поперечном сечении редуктора давления в преобразовательном клапане для использования в технологическом паропроводе в соответствии с другим известным уровнем техники.
[0015] ФИГ. 3 иллюстрирует вид сбоку в частичном поперечном сечении клапанного узла с редуктором давления в соответствии с принципами данного изобретения.
[0016] ФИГ. 4 иллюстрирует в поперечном сечении детально редуктор давления, представленный на ФИГ. 3.
[0017] ФИГ. 5 иллюстрирует в поперечном сечении детально редуктор давления, приспособленный для автономного использования в любом трубопроводе.
[0018] ФИГ. 6-8 иллюстрируют в поперечном сечении редукторы давления с вариантами конструкции в соответствии с данным изобретением, с возможностью их использования в клапанном узле или трубопроводе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0019] В некоторых вариантах реализации описываемые здесь редукторы давления предназначаются для использования в трубопроводах под давлением для обеспечения переменного сопротивления потока рабочей жидкости, такой как пар или вода, предпочтительно без установки каких-либо подвижных частей. Редукторы давления выполнены с возможностью использования внутренней гидродинамики с целью изменения количества проточных каналов, через которые будет протекать рабочая жидкость, что в некоторых случаях может поддерживать постоянный перепад давления на редукторе при относительно широком диапазоне объемов потока. Таким образом, на основании статической конфигурации редуктора давления жидкость будет протекать через меньшее количество проточных каналов при более низкой интенсивности потока и через большее количество проточных каналов - при более высокой интенсивности потока, тем самым эффективно изменяя ПС редуктора в ответ на изменение интенсивности проходящего через него потока.
[0020] В предпочтительных вариантах реализации редукторы давления имеют удлиненную наружную оболочку, окруженную наружной периферийной стенкой, имеющей два конца, один из которых открывается на впускной стороне, а торцевая стенка располагается противоположно другому концу на выпускной стороне. В середине внешней оболочки находится прокладка или гильза, расположенная радиально вовнутрь от наружной периферийной стенки. Гильза соединена с внешней периферийной стенкой вблизи открытого конца и проходит от открытого конца к выпускному отверстию, расположенному на расстоянии от торцевой стенки. Гильза содержит сквозное отверстие, проходящее в полость, образованную внешней оболочкой, через открытый конец внешней оболочки. Внешняя периферийная стенка и конец стенки перфорированы посредством множества проходящих через нее проточных отверстий. Кольцевая стенка гильзы предпочтительно не перфорируется, то есть гильза состоит из цельной кольцевой стенки или трубки и предпочтительно не имеет проточных отверстий, проходящих через наружную периферийную стенку, на впускной стороне соединения между гильзой и внешней периферийной стенкой.
[0021] При низкой интенсивности потока, или минимальной эффективной пропускной способности редуктора давления, предполагается, что большая часть жидкости протекает непосредственно через проточные отверстия в торцевой стенке диффузора, а гильза блокирует поток через проточные отверстия во внешней периферийной стенке, расположенной противоположно гильзе. Однако при увеличении скорости потока пропускная способность отверстий в торцевой стенке достигнет своего предела, и жидкость будет вынуждена перемещаться обратно на вход вдоль внешней стороны гильзы и вытекать через отверстия, противоположные гильзе. При дальнейшем наращивании интенсивности потока проточные отверстия последовательно достигают предела пропускания выпускного отверстия гильзы по направлению к верхней части гильзы, и жидкость потечет в обратном направлении вдоль внешней периферийной стенки, противоположной гильзе, до момента достижения всеми проточными отверстиями предела максимально эффективной пропускной способности редуктора давления. Поток жидкости будет течь в обратном направлении соразмерно уменьшению от максимально эффективной пропускной способности назад к минимально эффективной пропускной способности. Таким образом, редуктор давления эффективно увеличивает пропускную способность системы, одновременно обеспечивая относительно постоянное поэтапное падение давления без использования каких-либо движущихся механических частей для изменения потенциала проточных отверстий потому, что ПС изменяется в зависимости от интенсивности потока.
[0022] ФИГ. 3-4 иллюстрируют редуктор давления 40 согласно первому варианту. Редуктор давления 40 пригоден для использования в трубопроводе под давлением, например, трубопроводе высокого давления или, как показано на чертежах, в паровом преобразовательном клапане 42 или в других устройствах и позициях вдоль трубопровода, имеющего давление, превышающее атмосферное, или давление, равное давлению окружающей атмосферы. Как хорошо видно из детального изображения на ФИГ. 4, редуктор давления 40 содержит внешнюю оболочку 44, предпочтительно имеющую форму цилиндрического контейнера, содержащего кольцевую боковую стенку 46, окружающую внутреннее пространство 48, которая имеет первый конец 50 и второй конец 52. Первый конец 50 содержит отверстие 54, ведущее во внутреннее пространство, и торцевую стенку 56, расположенную поперек второго конца кольцевой боковой стенки 46. Кольцевая боковая стенка имеет первую длину, обозначаемую L1, равную расстоянию от первого конца 50 до второго конца 52.
[0023] Редуктор давления 40 также содержит внутреннюю кольцевую гильзу 58, которая проходит во внутреннее пространство 48 от первого конца 50 кольцевой боковой стенки 46. Кольцевая гильза 58 имеет удлиненный цилиндрический корпус, содержащий впускное отверстие 62, выпускное отверстие 64 и канал 63, такой как, например, сквозное отверстие, ведущее от впускного отверстия 62 к выпускному отверстию 64. Впускное отверстие 62 должно предпочтительно иметь одинаковую протяженность с отверстием 54, а кольцевая гильза 58 должна предпочтительно соединяться с первым концом 50 кольцевой боковой стенки 46, прилегающей к впускному отверстию 62. В представленном варианте устройства фланец 60 проходит наружу в радиальном направлении от цилиндрического корпуса на впускном отверстии 62 и прикрепляется к внутренней поверхности или верхнему краю кольцевой стенки 64 на первом конце 50, например, с помощью сварных швов, крепежа и/или клеящего вещества. (Все ссылки на определенные направления, например, вверх, вниз, влево, вправо, и т.д., приводятся в ссылках на чертежи в целях удобства, и не являются исчерпывающими.) Однако внутренняя кольцевая гильза 58 может быть закреплена в положении, находящемся в пределах внутреннего пространства 48 наружной оболочки 44 в любом варианте устройства, достаточном для обеспечения непосредственного тока жидкости во входное отверстие 62 кольцевой гильзы 58 таким образом, чтобы предотвратить попадание жидкости в наружную оболочку 44 любым путем, кроме прохождения через кольцевую гильзу 58. Выпускное отверстие 64 размещено противоположно впускному отверстию 62 вдоль оси канала и на расстоянии от торцевой стенки 56. Кольцевая гильза 58 проходит во внутреннее пространство 48 наружной оболочки 44 на вторую длину L2 от первого конца 50, которая меньше, чем первая длина L1, тем самым образуя зазор 67 между выпускным отверстием 64 и торцевой стенкой 56, которая может иметь осевое расстояние G1, идущий от выпускного отверстия 64 к торцевой стенке 56 вдоль оси канала 63. Кольцевая гильза 58 также располагается радиально внутрь от кольцевой боковой стенки 46, образуя кольцевой зазор 65, окружающий кольцевую гильзу 88 между кольцевой боковой стенкой 46 и кольцевой гильзой 58. Кольцевой зазор 65 предпочтительно располагается по меньшей мере на радиальном расстоянии G2 между кольцевой боковой стенкой 46 и кольцевой гильзой 58, достаточном для обеспечения тока жидкости в направлении против потока от выпускного отверстия 64 в кольцевой зазор 65 между кольцевой гильзой 58 и кольцевой боковой стенкой 46 по направлению к первому концу 50 кольцевой боковой стенки 46. Как будет подробно объяснено далее, радиальное расстояние G2 может быть постоянным вдоль длины L2, или радиальное расстояние G2 может изменяться вдоль длины L2.
[0024] Внешняя оболочка 44 перфорирована первой группой отверстий 66а или сквозными отверстиями в торцевой стенке 56, и второй группой отверстий 66b, расположенной в кольцевой боковой стенке 46. По меньшей мере одно, а предпочтительно несколько, отверстий 66а, проходящих через торцевую стенку 56, должны быть аксиально выровнены противоположно выпускному отверстию 64 кольцевой гильзы 58. Кроме того, по крайней мере одно, а предпочтительно несколько отверстий 66b, проходящих через кольцевую боковую стенку 46, располагаются вдоль длины L2 радиально противоположно кольцевой гильзе 58. Отверстия 66b предпочтительно проходят через кольцевую боковую стенку 46 в радиальном направлении противоположно кольцевой гильзе 58 вдоль длины L2 на различных расстояниях от выпускного отверстия 64. В одном варианте реализации изобретения отверстия 66b располагаются в форме круговых рядов, располагающихся в осевом направлении вдоль длины кольцевой боковой стенки 46 от второго конца 52 по направлению к концу 50; однако отверстия 66а, 66b могут быть расположены в другом или случайном порядке, предпочтительно с расположением нескольких отверстий на разных расстояниях в осевом направлении от выпускного отверстия 64 вдоль кольцевой боковой стенки 46 противоположно кольцевой гильзе 58.
[0025] Кольцевая боковая стенка 46 и кольцевая гильза 58 должны предпочтительно располагаться так, чтобы заставить жидкость течь через выпускное отверстие 64 перед прохождением через внешнюю оболочку 44. Кольцевая гильза 58 предпочтительно не должна быть перфорирована, то есть должна оставаться твердой вдоль всей своей длины. Кроме того, любая часть кольцевой боковой стенки 46, расположенной выше по направлению течения жидкости от соединения кольцевой гильзы 58 с кольцевой боковой стенкой 46, также не перфорирована с целью предотвращения прохождения жидкости через кольцевую боковую стенку 46 перед прохождением через кольцевую гильзу 58.
[0026] Как показано на ФИГ. 3-4, редуктор давления 40 предпочтительно имеет круглое поперечное сечение и содержит круглую цилиндрическую внешнюю оболочку 44 и круглую цилиндрическую кольцевую гильзу 58, причем кольцевая гильза 58 располагается коаксиально с кольцевой боковой стенкой 46 вдоль продольной оси 68. В этом варианте реализации изобретения кольцевая гильза 58 параллельна кольцевой боковой стенке 46. Однако, как будет более подробно описано здесь в дальнейшем, в соответствии с настоящим изобретением могут использоваться другие формы редуктора 40. Кроме того, как лучше всего иллюстрирует ФИГ. 4, торцевая стенка 56 имеет в основном плоскую форму перпендикулярно оси 68 с легким изгибом или закругленным углом между плоской поверхностью торцевой стенки 56 и цилиндрической поверхностью кольцевой боковой стенки 46.
[0027] В процессе работы во время прохождения жидкости 70 под давлением через впускное отверстие клапана 72 и через клапан 42, заглушка клапана 74 может обеспечить регулировку переменной интенсивности потока от полностью закрытого положения, при котором поток отсутствует, до полностью открытого положения, при котором жидкость свободно протекает через клапан 42 и вытекает из выпускного отверстия клапана 76. Первый конец 50 кольцевой боковой стенки 46 прикреплен к выпускному отверстию клапана 76 таким образом, что текучая среда под давлением, например, пар, выходящий из клапана, обязательно направляется через отверстие 54 и впускное отверстие 62 через редуктор давления 40. Без ограничения какими-либо теоретическими положениями считается, что при низкой интенсивности потока жидкость под давлением протекает через кольцевую гильзу 58 из выпускного отверстия 64 и непосредственно через первую группу отверстий 66а через торцевую стенку 56 наружного корпуса 44 без обратного протекания какого-либо значительного количества жидкости вдоль кольцевой стенки 46 и из любой другой группы отверстий 66b. При увеличении скорости потока и достижении пропускной способности первой группы отверстий 66а избыток жидкости под давлением протекает в виде встречного или обратного потока вдоль кольцевого зазора 65 между кольцевой гильзой 58 и кольцевой боковой стенкой 46 к первому концу 50, постепенно вытекая через отверстия 66b, расположенные в кольцевой боковой стенке 46. С увеличением интенсивности потока для редуктора 40 избыток жидкости под давлением протекает все дальше и дальше вдоль кольцевого зазора 65 из выпускного отверстия 64 обратно к первому концу 50 до момента достижения всеми отверстиями 66b, расположенными во внешней оболочке 44, своей максимальной пропускной способности. После того, как с помощью редуктора давления 40 интенсивность потока уменьшается, поток жидкости под давлением также отступает назад и вниз вдоль кольцевого зазора 65 так, что жидкость перестает вытекать через отверстия 66b, расположенные наиболее удаленно от ближних, а затем жидкость прекращает вытекать через последующие отверстия, и так далее, пока жидкость не станет снова вытекать фактически только через отверстия 66а.
[0028] Клапанный узел, иллюстрируемый на ФИГ. 3, является преобразовательным клапаном 42; однако редуктор давления 40 может использоваться также и с другими клапанными узлами. Преобразовательный клапан 42 содержит корпус клапана 78, который имеет проточный канал для жидкости 80, проходящий от впускного отверстия клапана 72 к выпускному отверстию клапана 76. Элемент регулировки потока, такой как заглушка 74, выполнен с возможностью выборочного открытия и/или закрытия канала потока жидкости 80 в любой достаточной степени. Преобразовательный клапан 42 также предпочтительно содержит охлаждающий кожух 82, окружающий и выходящий за пределы конца редуктора давления 40, наиболее удаленного от центра. Преобразовательный клапан 42 также предпочтительно содержит один или несколько клапанных патрубков впрыскиваемой воды 84, проходящих в охлаждающий кожух 82 и установленных для распыления воды в полость внутри охлаждающего кожуха, который находится в гидравлической связи с редуктором давления 40. Таким образом, пар, например, проходя через преобразовательный клапан 42 и редуктор давления 40, впоследствии проходит через охлаждающий кожух 82 и охлаждается водной пылью водяных струй, распыляемых через клапанные патрубки впрыскиваемой воды 84, перед выходом из выпускного отверстия 86.
[0029] ФИГ. 5 иллюстрирует редуктор давления 40, адаптированный для использования вдоль трубопровода 90, удаленного от клапана. В этой среде редуктор давления 40 прикрепляется к фланцу 92 с проходящим через него центральным проточным отверстием 94. Фланец 92 выполнен с возможностью установки между противоположными секционными фланцами 96a, 96b способом, хорошо известным в данной области техники. Проточное отверстие 94 совмещено с выпускным отверстием 62 внутренней кольцевой гильзы 58 и расположено так, чтобы поток жидкости под давлением протекал от напорной стороны трубопровода через поточное отверстие 94, внутреннюю кольцевую гильзу 58 и выходил из выпускного отверстия 64, а оттуда через отверстия 66a, 66b, расположенные на выпускной стороне редуктора давления 40, вышеописанным способом. Другие части редуктора 40 являются по существу идентичными описанным ранее и в целях краткости не описываются здесь повторно.
[0030] В любом из приведенных примерных способов использования, проиллюстрированных на ФИГ. 3-5, секция трубы 90 и/или кожуха 82, окружающего редуктор давления 40, располагается радиально наружу от кольцевой боковой стенки 46 на расстояние для образования кольцевого зазора, достаточного для прохождения жидкости, протекающей через отверстия 66a, 66b, через кольцевое пространство или зазор между ними и далее на выход.
[0031] ФИГ. 6 иллюстрирует несколько измененную конструкцию редуктора давления 40a. Редуктор давления 40a по существу аналогичен редуктору 40, за исключением того, что внутренняя кольцевая гильза 58 обладает по меньшей мере конической наружной кольцевой поверхностью 100 так, что кольцевая гильза 58 расположена радиально на расстоянии от кольцевой боковой стенки 46, причем расстояние один d1 непосредственно примыкает к впускному отверстию 62, а расстояние два d2 превышает расстояние один d2 на выпускном отверстии 64. Таким образом, в этой конструкции кольцевой зазор 65, образованный между кольцевой гильзой 58 и кольцевой боковой стенкой 46, имеет коническую форму с целью сужения при возвратном движении жидкости от выпускного отверстия 64 обратно к первому концу 50 кольцевой боковой стенки 46. Как проиллюстрировано на правой половине ФИГ. 6, конический кольцевой зазор 65 может быть сформирован кольцевой гильзой 58 конической формы таким образом, что внутренний диаметр гильзы также имеет клиновидную форму, как и наружный диаметр гильзы; однако также могут использоваться и другие формы. Например, как проиллюстрировано на левой половине ФИГ. 6, гильза 58 может иметь форму поперечного сечения, так, чтобы внутренний диаметр гильзы был фактически постоянным вдоль длины гильзы при постоянно меняющемся наружном диаметре.
[0032] ФИГ. 7 иллюстрирует другой редуктор давления 40b, содержащий наружную оболочку 44, которая содержит кольцевую боковую стенку 46, имеющую внутреннее пространство 48, первый конец 50, второй конец 52, и неперфорированную внутреннюю кольцевую гильзу 58, которая проходит во внутреннее пространство 48 от первого конца 50 и радиально расположена внутри на расстоянии от кольцевой боковой стенки 46. Все указанное в значительной степени сходно с вышеописанным редуктором давления 40. Отличием от редуктора давления 40, однако, является то, что редуктор давления 40b содержит торцевую стенку 56b, расположенную поперек второго конца 52 кольцевой боковой стенки 46, в котором торцевая стенка 56b имеет форму полусферы с радиусом r, который также соответствует радиусу кольцевой боковой стенки 46. Как и в редукторе давления 40, внешняя оболочка 44 кольцевой боковой стенки 46 и торцевой стенки 56b содержит группу отверстий 66a, 66b. Редуктор давления 40b функционирует фактически таким же образом, как и вышеописанный редуктор давления 40.
[0033] ФИГ. 8 иллюстрирует дополнительный вариант устройства редуктора давления 40c, в котором кольцевой зазор 65 между кольцевой гильзой 58 и кольцевой боковой стенкой 46 имеет коническую форму, начиная с широчайшей точки на выпускном отверстии 64 гильзы 58, сужаясь к самой узкой точке, прилегающей к первому концу 50 боковой стенки с коническим сужением кольцевой боковой стенки 46, а не на наружной поверхности кольцевой гильзы 58. Кроме того, стенка 56b имеет форму полусферы с радиусом r аналогично редуктору давления 40b, проиллюстрированному на ФИГ. 7. В этом варианте реализации изобретения кольцевая боковая стенка 46 предпочтительно должна обладать формой усеченного конуса, имеющего первый радиус r1 от продольной оси 68 на первом конце 50 и второй радиус r2 на втором конце 52, при этом радиус r2 больше, чем радиус r1. Редуктор давления 40c также содержит группу отверстий 66а, 66b, расположенные на внешней оболочке 44, как в кольцевой боковой стенке 46, так и торцевой стенке 56c. Редуктор давления 40c функционирует фактически таким же образом, как и вышеописанный редуктор давления 40. Каждый из редукторов давления, 40a и 40c, имеет конический кольцевой зазор 65, проходящий от более широкого измерения, прилегающего к выпускному отверстию 64 до более узкого измерения, прилегающего к первому концу 50 кольцевой боковой стенки 46, при том, что такой конический кольцевой зазор имеет возможность влиять на гидродинамику и изменение коэффициента ПС редукторов давления.
[0034] Примерные формы наружной оболочки 44 и внутренней кольцевой гильзы 58, описываемые в отношении подробных чертежей, могут изменяться различными способами в пределах принципов настоящего изобретения. Например, несмотря на то, что описанные здесь редукторы давления обычно соосно упорядочиваются вдоль единой оси и фактически циркулярны в поперечном сечении, т.е. имеют круглую цилиндрическую или круглую коническую форму, изобретение не ограничивается такими формами и постоянными геометрическими характеристиками. Так, например, в соответствии с общими принципами настоящего изобретения редуктор давления может иметь внутреннюю кольцевую гильзу, не располагающуюся соосно с внешней оболочкой, или обладать некруглой формой поперечного сечения, такой как овал, квадрат или другой многоугольник, а также другими неправильными геометрическими формами, которые также находятся в пределах общих принципов настоящего изобретения.
[0035] Редукторы давления, описанные здесь, могут быть изготовлены из любых подходящих материалов, таких как сталь или нержавеющая сталь, элементы которых могут быть собраны с помощью соответствующей сварки или других видов соединения, известных в данной области техники. Отверстия могут образовываться любым удобным способом, например, путем сверления или литья. Описанные здесь редукторы давления могут иметь любой удобный размер и разные размерные величины в зависимости от конкретной цели применения. Одним из ожидаемых видов применения описываемых здесь редукторов давления является их применение в системах промышленных трубопроводов, а размеры габаритов будут адаптироваться соответствующим образом для использования в таких трубопроводах и клапанах.
[0036] Без ограничения какими-либо теоретическими положениями считается, что в отличие от предыдущих известных редукторов давления некоторые представленные здесь варианты реализации изобретения могут обеспечить наличие эффективного регулируемого ограничивающего пространства, через который будет протекать жидкость под давлением в зависимости от интенсивности потока с применением редуктора давления без использования каких-либо движущихся частей. Таким образом, без ограничения какими-либо теоретическими положениями, дополнительно считается, что в некоторых вариантах реализации изобретения эффективный уровень ПС редукторов давления может изменяться в ответ на изменение интенсивности потока жидкости без использования каких-либо подвижных частей, исключительно в зависимости от интенсивности потока жидкости, проходящей через редукторы давления.
ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
[0037] Описываемые здесь редукторы давления особенно хорошо подходят для использования в качестве переменных ограничителей выходного потока для вариантов применения, таких как кондиционирование пара, когда желательным является наличие ограничения выходного потока, охватывающее несколько различных рабочих режимов. Тем не менее, редукторы давления также могут использоваться в трубопроводах, обладающих постоянными рабочими режимами.
[0038] Многочисленные усовершенствования редукторов давления будут очевидны специалистам в данной области техники с учетом вышеприведенного описания. Соответственно, это описание следует рассматривать в качестве иллюстративного и представленного с целью позволения специалистам в данной области техники реализовывать и использовать изобретение, а также обучать использованию наилучших вариантов осуществления указанного. Исключительные права на все усовершенствования, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения, защищены.
1. Редуктор давления для трубопровода под давлением, содержащий:
внешнюю оболочку, содержащую кольцевую боковую стенку и торцевую стенку, при этом кольцевая боковая стенка ограничивает внутреннее пространство, имеет первый конец и второй конец, притом что первый конец образует отверстие во внутреннее пространство, кольцевая боковая стенка имеет первую длину от первого конца до второго конца, а торцевая стенка располагается поперек второго конца;
кольцевую гильзу, проходящую во внутреннее пространство от первого конца кольцевой боковой стенки, имеющую цельную боковую стенку, впускное отверстие, соединенное с первым концом кольцевой боковой стенки, выпускное отверстие, расположенное во внутреннем пространстве и на расстоянии от торцевой стенки, и канал, ведущий от впускного отверстия к выпускному отверстию, при этом кольцевая гильза проходит во внутреннее пространство на вторую длину, меньшую, чем первая длина;
кольцевой зазор, окружающий кольцевую гильзу, расположенный между кольцевой боковой стенкой и кольцевой гильзой;
второй зазор между торцевой стенкой и выпускным отверстием кольцевой гильзы;
первую группу отверстий в торцевой стенке; и
вторую группу отверстий в кольцевой боковой стенке, при этом по меньшей мере первое из второй группы отверстий расположено напротив кольцевой гильзы вдоль второй длины,
причем кольцевая гильза расположена так, чтобы заставлять жидкость, протекающую через редуктор давления, течь через выпускное отверстие кольцевой гильзы перед прохождением через внешнюю оболочку.
2. Редуктор давления по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере второе из второй группы отверстий расположено между первым отверстием и впускным отверстием.
3. Редуктор давления по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кольцевая гильза присоединена к кольцевой боковой стенке, прилегающей к первому концу.
4. Редуктор давления по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кольцевая гильза содержит кольцевой фланец, окружающий впускное отверстие и прикрепленный к внутренней поверхности кольцевой боковой стенки на первом конце.
5. Редуктор давления по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кольцевая боковая стенка между первым концом и впускным отверстием кольцевой гильзы не содержит отверстий.
6. Редуктор давления по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кольцевая гильза параллельна кольцевой боковой стенке.
7. Редуктор давления по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кольцевая гильза радиально удалена от кольцевой боковой стенки, при этом первая длина является смежной с впускным отверстием, а вторая длина - с выпускным отверстием, и вторая длина меньше первой длины.
8. Редуктор давления по п. 1 или 2, отличающийся тем, что кольцевая гильза имеет коническую наружную поверхность вдоль второй длины противоположно кольцевой боковой стенке.
9. Редуктор давления по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждое отверстие из второй группы отверстий, проходящих через кольцевую боковую стенку, имеет ось, выровненную перпендикулярно оси кольцевой боковой стенки.
10. Редуктор давления по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по крайней мере некоторые отверстия из второй группы отверстий имеют оси, выровненные не перпендикулярно оси кольцевой боковой стенки.
11. Клапанный узел для трубопровода под давлением, содержащий:
клапан, содержащий корпус, который имеет канал, проходящий от впускного отверстия клапана к выпускному отверстию клапана, а также управляющий элемент потока, приспособленный для выборочного открытия и/или закрытия канала;
редуктор давления, функционально соединенный с выпускным отверстием клапана, содержащий:
внешнюю оболочку, имеющую кольцевую боковую стенку, окружающую внутреннее пространство, и торцевую стенку, при этом кольцевая боковая стенка имеет первый конец, второй конец и первую длину от первого конца до второго конца, причем первый конец проникает во внутреннее пространство, функционально соединенное с выпускным отверстием клапана, для приема жидкости из выпускного отверстия клапана, а также торцевую стенку, расположенную поперек второго конца;
кольцевую гильзу, проникающую во внутреннее пространство от первого конца кольцевой боковой стенки, содержащую цельную боковую стенку, впускное отверстие, соединенное с первым концом кольцевой боковой стенки, и выпускное отверстие на расстоянии от торцевой стенки, при этом выпускное отверстие проходит во внутреннее пространство на вторую длину от первого конца кольцевой боковой стенки, а вторая длина меньше первой длины;
кольцевой зазор между кольцевой боковой стенкой и кольцевой гильзой;
осевой зазор между выпускным отверстием кольцевой гильзы и торцевой стенкой внешней оболочки;
первую группу отверстий в торцевой стенке; и
вторую группу отверстий в боковой стенке, при этом по крайней мере первое из второй группы отверстий расположено напротив кольцевой гильзы вдоль второй длины,
причем кольцевая гильза расположена так, чтобы заставлять жидкость, протекающую через редуктор давления, течь через выпускное отверстие кольцевой гильзы перед прохождением через внешнюю оболочку.
12. Клапанный узел по п. 11, отличающийся тем, что клапан содержит паровой преобразовательный клапан.
13. Клапанный узел по п. 11 или 12, дополнительно содержащий охлаждающий кожух, окружающий редуктор давления, и клапанный патрубок впрыскиваемой воды, установленный на охлаждающий кожух и выполненный с возможностью распыления воды в полость, находящуюся в гидравлическом сообщении с редуктором давления.
14. Клапанный узел по п. 11 или 12, дополнительно содержащий секцию трубы, функционально соединенную с выпускным отверстием клапана, в котором секция трубы окружает редуктор давления и радиально удалена от редуктора давления.
