КЛАПАН ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ Российский патент 2001 года по МПК F16K1/44 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре высокого давления для загрязненных сред, например для регулирования расхода и перекрытия потока, отсепарированных из потока природного газа жидкостей, и может быть использовано в газодобывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Надежность работы запорно-регулирующей арматуры на установках комплексной подготовки газа к дальнему транспорту определяет безаварийность и стабильность работы установки и влияет на экономические показатели работы промыслов.

Условия работы запорно-регулирующей арматуры в условиях газовых промыслов очень "жесткие". Перепад давлений на регулирующих клапанах достигает 8,5 ≈ 13.0 МПа.

Рабочая среда - жидкость, выносимая газом из пласта, а также технологические жидкости, подаваемые в поток газа, содержат абразивные частицы - песок различных фракций, также выносимый газом из продуктивного пласта. Так, например, сбрасываемый из технологических аппаратов абсорбент, диэтиленгликоль, подаваемый в них для осушки газа, содержит до 20 г на литр твердых частиц.

Регулирующий клапан при таких условиях подвергается абразивной и кавитационной эрозии. Его стойкость при применении наиболее прочных материалов в реальных условиях составляет от нескольких дней до нескольких месяцев. Размытый клапан не способен поддерживать уровень жидкости, выполняющий роль гидрозатвора в аппаратах. Это может привести к прорыву газа в жидкостные линии и создать аварийную ситуацию.

С целью предотвращения прорыва газа в жидкостные линии в трубопроводе перед регулирующим клапаном устанавливают отсечной клапан.

С целью снижения перепада давлений на регулирующем клапане в трубопроводе устанавливают нерегулируемый дроссель, однако он обеспечивает перераспределение давлений только на номинальных расходах, при уменьшении расхода его работа становится неэффективной, и весь перепад реализуется на клапане.

Запорно-регулирующее устройство по SU 1753142 A2, кл. F 16 K 3/00, 07.08.92 (прототип), содержит корпус с входным и выходным каналами и седло с отверстием, в котором установлены управляемые воздействием передвижного штока, соединенного с приводом, регулирующий затвор в виде плоского шибера с отверстием и уплотнительными поверхностями и поворотный запорный затвор, связанный со штоком и представляющий собой две заслонки, одна из которых глухая с уплотнительной поверхностью, а другая - разгрузочная с уплотнительной поверхностью и отверстием.

Поворотный запорный затвор обеспечивает герметичное перекрытие отверстия в плоском шибере, после того как последний перекрывает отверстие в седле, обеспечивая таким образом герметичное закрывание всего устройства.

Запорно-регулирующее устройство обладает следующими недостатками:
1. Сложность поворотного запорного затвора, снижающая надежность его работы.

2. Обслуживание и ремонт требуют высокой квалификации обслуживающего персонала и трудоемки.

3. Поворотный запорный элемент требует значительного внутреннего объема корпуса, что приводит к существенному увеличению размеров и веса устройства.

4. Неуравновешенный регулирующий затвор - плоский шибер с отверстием прижимается давлением регулируемой среды к седлу со значительными усилиями, что требует больших перестановочных усилий и, соответственно, мощности привода.

Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а также повышение надежности и долговечности работы клапана и снижение энергоемкости.

Технический результат достигается тем, что известный клапан запорно-регулирующий, содержащий корпус с входным и выходным каналами, в корпусе размещены два затвора: регулирующий, соединенный со штоком, перемещаемым приводом, и запорный, связанный со штоком, снабжен дополнительным затвором, седло которого закреплено в нижней части корпуса соосно штоку, а запорный затвор выполнен тарельчатым, размещен на полом удлинении штока ниже регулирующего затвора по ходу потока среды, и его седло закреплено в корпусе соосно штоку, причем в полом удлинении штока выполнены радиальные отверстия, расположенные над тарельчатым затвором.

Кроме того, регулирующий затвор выполнен многоступенчатым, ступени которого связаны со штоком с возможностью синхронного открытия всех седел затвора при перемещении штока.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 изображен клапан запорно-регулирующий в разрезе;
на фиг. 2 - клапан, в котором регулирующий затвор выполнен многоступенчатым.

Клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами. В корпусе размещены регулирующий затвор, состоящий из седла 4 с отверстиями 5 и регулирующего элемента 6, соединенного со штоком 7, приводимым приводом, тарельчатого запорного затвора, состоящего из проходного седла 8 и тарельчатого элемента 9 с уплотнением 10, и дополнительного затвора, состоящего из седла 11 и торца полого удлинения 12 штока 7. Тарельчатый запорный затвор размещен на полом удлинении 12 штока 7 ниже регулирующего затвора по ходу потока среды. При этом его седло 8 закреплено в корпусе 1 соосно штоку 7. Седло 11 дополнительного затвора закреплено в нижней части корпуса 1 соосно штоку 7. В полом удлинении 12 штока 7 выполнены радиальные отверстия 13, расположенные над тарельчатым затвором. Кроме этого на удлинении 12 штока 7 закреплено упорное кольцо 14 и установлена пружина 15, поджимающая тарельчатый элемент 9 в сторону проходного седла 8.

Клапан на фиг. 2 содержит многоступенчатый регулирующий затвор с "n" количеством седел 4 с отверстиями 5 и "n" количеством регулирующих элементов 6, образующий "n" ступеней, соединенный со штоком 7 таким образом, чтобы обеспечить синхронное открытие отверстий 5 во всех седлах при перемещении штока 7. Оптимально "n" равно 3-5 и выбирается в зависимости от перепада давлений на клапане.

Клапан работает следующим образом.

В исходном положении (закрыто) отверстия 5 седла 4 перекрыты регулирующим элементом 6, тарельчатый элемент 9 с уплотнением 10 пружиной 15 и давлением регулируемой среды прижат к седлу 8, торец удлинения 12 штока 7 прижат к седлу 11. Протока среды нет.

При открывании клапана привод перемещает шток 7 вверх, торец удлинения 12 отходит от седла 11, регулируемая среда, находящаяся в полости А, через отверстия 13 получает выход в выходной канал 2. При этом тарельчатый элемент 9 прижат к седлу 8, регулирующий элемент 6 перекрывает отверстия 5. Утечки по зазору элемента 6 и седла 4 сбрасываются через отверстия 13 и полое удлинение 12 штока 7. Давление в полости А падает. При дальнейшем движении штока 7 упорное кольцо 14, закрепленное на нем, упирается в тарельчатый элемент 9 и отводит его от седла 8, после чего регулирующий элемент 6 начинает открывать отверстия 5 в седле 4. Происходит регулирование количества протекающей среды.

При закрывании клапана шток 7 перемещается вниз, регулирующий элемент 6 перекрывает отверстия 5, перекрывается основной поток среды. При дальнейшем движении штока 7 тарельчатый элемент 9 с уплотнением 10 "садится" в седло 8. Утечки среды через зазор элемента 6 и седла 4 сбрасываются через отверстия 13 в выходной патрубок 2. Движением штока 7 сжимается пружина 15 и поджимает тарельчатый элемент 9 к седлу 8, обеспечивая уплотнение затвора. При этом давление среды в полости А близко к давлению в выходном патрубке 2. При дальнейшем перемещении штока его торец "садится" на седло 11 и прекращается проток среды через клапан. Давление в полости А возрастает до давления на входе в клапан. Клапан закрыт.

Регулирующий затвор клапана уравновешен от перепада давлений на нем регулируемой среды и для перемещения затвора не требует больших усилий, что значительно снижает мощность привода. При этом внутренний диаметр корпуса клапана не превышает диаметра седла регулирующего затвора.

Экономическая эффективность от использования клапана по сравнению с ранее используемыми может быть получена:
1. За счет повышения надежности, стабильности работы установок межремонтного периода и срока службы в условиях газовых промыслов.

2. Снижение трудоемкости по обслуживанию и ремонту.

3. Снижение расхода энергии для работы привода клапана (электрической, расхода сжатого воздуха).

Изобретение относится к трубопроводной арматуре высокого давления для загрязненных сред и предназначено для регулирования расхода и перекрытия потока. Клапан содержит корпус с входными и выходными каналами. В корпусе размещены два затвора: регулирующий затвор, соединенный с штоком, перемещаемым приводом, и запорный затвор, связанный с штоком. Клапан снабжен дополнительным затвором. Седло дополнительного затвора закреплено в нижней части корпуса соосно с штоком. Запорный затвор выполнен тарельчатым, размещен на полом удлинении штока ниже регулирующего затвора, и его седло закреплено в корпусе соосно с штоком. В полом удлинении штока выполнены радиальные отверстия над тарельчатым затвором. Изобретение обеспечивает повышение надежности и долговечности клапана и снижение энергоемкости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Клапан запорно-регулирующий, содержащий корпус с входным и выходным каналами, в корпусе размещены два затвора: регулирующий, соединенный с штоком, перемещаемым приводом, и запорный, связанный с штоком, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным затвором, седло которого закреплено в нижней части корпуса соосно с штоком, а запорный затвор выполнен тарельчатым, размещен на полом удлинении штока ниже регулирующего затвора по ходу потока среды и его седло закреплено в корпусе соосно с штоком, причем в полом удлинении штока выполнены радиальные отверстия, расположенные над тарельчатым затвором. 2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что регулирующий затвор выполнен многоступенчатым, его ступени связаны с штоком с возможностью синхронного открытия всех седел затвора при перемещении штока.