РЕГУЛЯТОР РАСХОДА РАБОЧЕГО ТЕЛА Российский патент 1997 года по МПК G05D7/01 

Изобретение относится к устройствам регулирования расхода рабочего тела и может быть использовано для регулирования расхода газа, нефти и других рабочих тел в магистралях подачи, в том числе в условиях, когда тело загрязнено и имеет в своем составе инородные включения, например, при подаче природного газа в магистрали из скважины.

Изобретение может быть широко использовано в любых отраслях техники, в частности, в нефтегазовой, добывающей и перерабатывающей промышленностях, химической промышленности, машиностроении и т.п.

Известен регулятор расхода, имеющий корпус с входным и выходным отверстием и главным каналом, регулировочным органом в виде головки и седла, седло расположено в главном канале, а головка канала может поворачиваться вокруг оси, поперечной главному каналу, приводя поверхность головки канала в контакт с седлом [1]
Известен также регулятор расхода с регулировочным органом в виде клапана, выполненного в виде пары седло тарель, в корпусе регулятора установлена перегородка, делящая его внутреннюю полость на входную и выходную, шток седла связан с приводом [2]
Недостатки известных решений заключаются в том, что в них отсутствует разгрузка регулировочного органа по давлению, что увеличивает потребную энергетику; они подвержены автоколебаниям; при эксплуатации для загрязненных рабочих тел, например, природный газ, нефть, в известных решениях отсутствует защита от попадания на направляющие поверхности инородных частиц, что приводит к эрозии этих поверхностей и, как следствие, уменьшает их ресурс работы и надежность; кроме того, известные регуляторы неремонтнопригодны, так как необходим их демонтаж из системы трубопроводов в случае неисправности.

Задачей изобретения является уменьшение потребной энергии с одновременным увеличением ресурса работы, надежности и ремонтопригодности.

Задача решается тем, что в регулятор расхода рабочего тела, содержащий корпус с входным и выходным фланцами, перегородкой внутри корпуса, образующей входную и выходную полости, регулировочный орган в виде седла и тарели со штоком, связанным с приводом, введена цилиндрическая гильза с перфорацией на боковой поверхности, проходящая через отверстие в перегородке в форме диска, установленного герметично в шаровидном корпусе, плоскость которого расположена под углом 45 к оси входного и выходного фланцев корпуса, а ось гильзы перпендикулярна этой оси, тарель со стороны входной полости взаимодействует с первым поршнем, а со стороны выходной полости со вторым поршнем, при этом поршни герметично и неподвижно закреплены на штоке, а направляющие диаметры поршней равны посадочному диаметру тарели и седла, при этом внутри гильзы смонтировано устройство защиты направляющих поверхностей поршней, а также введено устройство подачи ингибитора гидратообразований, сообщенное с направляющими поверхностями поршней.

Устройство защиты направляющих поверхностей состоит из острой кромки съемного фланца, установленного в выходной полости соосно гильзе, образующего герметичное соединение с корпусом и контактирующего с поршнем, а также острой кромки кольца, установленного в входной полости между корпусом и направляющей поверхностью второго поршня, кроме того, между съемными фланцем и первым поршнем, а также между корпусом и вторым поршнем установлены лепестковые втулки.

Устройство подачи ингибитора гидратообразований выполнено в виде последовательно сообщенных фильтра, трубопроводов с тройником, обратных клапанов и каналов подвода ингибитора.

Обратный клапан выполнен в виде подпружиненных шарниров и имеет дроссельное отверстие.

Дроссельное отверстие обратного клапана, установленного в выходной полости, вдвое меньше дроссельного отверстия обратного клапана, установленного во входной полости.

На чертеже изображен предлагаемый регулятор расхода рабочего тела, общий вид.

Регулятор расхода рабочего тела состоит из корпуса 1 шаровидной формы с входным 2 и выходным 3 фланцами. В корпусе герметично установлена перегородка 4 в форме диска, образующая со стороны входного входную, а со стороны выходного фланца выходную полости. Перегородка 4 установлена под углом 45 к оси соосных входного и выходного фланцев. Внутри корпуса введена цилиндрическая гильза 5, ось которой перпендикулярна оси фланца. Боковая образующая поверхность гильзы 5 перфорирована. Гильза 5 пропущена через сквозное отверстие в перегородке 4. Внутри гильзы 5 установлено седло 6, закрепленное с помощью втулки 7, зацентрированной в гильзе и опирающейся одним торцем на седло 6, а другим на съемный фланец 8.

Соосно с седлом 6 в гильзе 5 размещена тарель 9, установленная на штоке 10 с помощью поршней 11 и 12, втулки 13 и гайки 14.

Соосность регулировочного органа тарель-седло обеспечивается тем, что поршень 11 центрируется в корпусе 1, а поршень 12 съемным фланцем 8, при этом поршень 12 и фланец 8 соосны. Направляющие диаметры поршней 11 и 12 равны посадочным диаметрам седла 6 и тарели 9.

Шток 10 с помощью шарнирного соединения 15 связан с приводом 16, создающим линейное перемещение тарели 9 относительно седла 6.

Привод может быть как ручным, так и автоматическим, например, электропривод.

Герметичность внутренних полостей по отношению к окружающей среде по наружним направляющим диаметрам поршней 11 и 12 обеспечивается с помощью резиновых колец 17, по внутренним диаметрам этих поршней с помощью резиновых колец 18.

Направляющие поверхности поршней 11 и 12 снабжены устройством защиты направляющих поверхностей поршней, оно выполнено в виде лепестковых втулок 19 и 20 и острых кромок кольца 21 и съемного фланца 8, загерметизированного в корпусе с помощью прокладки 33.

Кроме того, регулятор расхода рабочего тела снабжен устройством ввода ингибитора гидратообразований, например, метанола в зону направляющих поверхностей поршней 11 и 12.

Это устройство выполнено в виде последовательно сообщенных фильтра 26, трубопроводов 28 с тройником 27, обратных клапанов 22 и 23 с шариками 24, подпружиненными пружинами 25, выходные дроссельные отверстия которых 29 и 30 сообщены каналами подвода ингибитора 32 и 31.

Выравнивание расходов ингибитора обеспечивается тем, что дроссельные отверстия в обратном клапане 22 больше, чем такое же отверстие в обратном клапане 23.

Регулятор расхода рабочего тела работает следующим образом.

Для изменения расхода рабочего тела с помощью привода 16 создается линейное перемещение штока 10. Жестко закрепленная на нем тарель 9, занимая различные положения по отношению к седлу 6, изменяет расход рабочего тела со входа на выход от практически нулевого до максимального значений.

Наличие перфорированной гильзы 5 на входе дробит входной поток рабочего тела на отдельные струи, исключая возможные автоколебания, улучшая динамические свойства всей системы, что уменьшает потребную энергетику. Впрыск ингибитора гидратообразований в зону направляющих поверхностей по каналам фильтр 26, тройник 27, трубопроводы 28, обратные клапаны 22 и 23, каналы подвода ингибитора 31, 32 обеспечивает жидкую смазку пар трения и одновременно препятствует проникновению твердых включений рабочего тела в щелевые зазоры между поршнями 11 и 12 и направляющими поверхностями корпуса 1 и съемного фланца 8, что обеспечивает долговечность устройства и способствует энергосбережению, а также снижает вероятность льдообразования в зоне тарель-седло.

Наличие обратных клапанов 22 и 23 препятствует попаданию высокого давления рабочего тела в систему подачи ингибитора в случае ее отключения.

Наличие съемного фланца 8 позволяет демонтировать детали без разборки всего регулятора и отстыковки его от подводящих рабочее тело трудопроводов, что обеспечивает его ремонтопригодность.

Все детали предлагаемого регулятора промышленно освоены, и их изготовление не представляет технологической трудности.

Особые требования предъявляются к поверхности взаимодействия пары тарель-седло, которая должна выполняться из высокопрочной стали, уменьшающей эрозию при работе с загрязненным рабочим телом.

Изобретение относится к устройствам регулирования расхода рабочего тела и может быть использовано в нефтегазовой, добывающей и перерабатывающей промышленностях, химической промышленности, машиностроении и т.п., в том числе в условиях, когда рабочее тело содержит в своем составе инородные включения. Предлагаемый регулятор содержит корпус с входным и выходным фланцами и перегородкой, образующей внутри корпуса входную и выходную полости, регулировочный орган в виде седла и тарели, связанной с помощью штока с приводом, отличающийся тем, что в него введена цилиндрическая гильза с перфорацией на боковой поверхности, проходящая через отверстие в перегородке, выполненный в форме диска, установленного герметично в шаровидном корпусе, плоскость перегородки расположена под углом 45^o к оси соосных входного и выходного фланцев корпуса, а ось гильзы перпендикулярна этой оси, при этом тарель со стороны входной полости взаимодействует с первым поршнем, а со стороны выходной полости - со вторым поршнем, причем поршни герметично и неподвижно закреплены на штоке, при этом регулятор снабжен устройствами защиты направляющих поверхностей поршня и подачи ингибитора гидратообразования. Изобретение дает возможность уменьшить энергопотребление, увеличить надежность, ресурс работы регулятора, а также обеспечить его ремонтопригодность, 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Регулятор расхода рабочего тела, содержащий корпус с входным и выходным фланцами и перегородкой, образующей внутри корпуса входную и выходную полости, регулировочный орган в виде седла и тарели, связанной с помощью штока с приводом, отличающийся тем, что в него введена цилиндрическая гильза с перфорацией на боковой поверхности, проходящая через отверстие в перегородке, выполненной в форме диска, установленного герметично в шаровидном корпусе, плоскость перегородки расположена под углом 45^o к оси соосных входного и выходного фланцев корпуса, а ось гильзы перпендикулярна этой оси, при этом тарель со стороны входной полости опирается на первый поршень, а со стороны выходной полости через втулку на второй поршень, прижатый с помощью втулки и гайки к штоку, тарель и поршни расположены внутри гильзы, поршни герметично и неподвижно закреплены на штоке, а направляющие диаметры поршней равны посадочному диаметру тарели и седла, при этом внутри гильзы смонтировано устройство защиты направляющих поверхностей поршней и введено также устройство подачи ингибитора гидратообразований, сообщенные с направляющими поверхностями поршней. 2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что устройство защиты направляющих поверхностей поршней состоит из острой кромки съемного фланца, установленного в выходной полости соосно гильзе, образующего герметичное соединение с корпусом и контактирующего с поршнем, а также острой кромки кольца, установленного во входной полости между корпусом и направляющей поверхностью второго поршня, между съемным фланцем и первым поршнем, а также между корпусом и вторым поршнем установлены лепестковые втулки. 3. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что устройство подачи ингибитора гидратообразования выполнено в виде последовательно сообщенных фильтра, являющегося входным элементом устройства подачи ингибитора, трубопроводов с тройником, обратных клапанов и каналов подвода ингибитора. 4. Регулятор по п.3, отличающийся тем, что обратный клапан выполнен в виде подпружиненного шарика и имеет дроссельное отверстие. 5. Регулятор по п. 4, отличающийся тем, что дроссельное отверстие обратного клапана, установленного в выходной полости, вдвое меньше дроссельного отверстия обратного клапана, установленного во входной полости.