РЕГУЛИРУЮЩАЯ ЗАДВИЖКА Российский патент 2002 года по МПК F16K1/12 F16K31/52 

Изобретение относится к области арматуростроения, а именно к регулирующим устройствам, применяемым при транспортировании жидкости или газа по трубопроводу, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для регулирования закачки воды в пласты при поддержании пластового давления, а также в химической, энергетической и других отраслях народного хозяйства.

Известен дроссельный узел, состоящий из корпуса, входного и выходного патрубков, штока с керамической иглой, керамического седла и маховика (1).

К недостаткам данной конструкции относятся:
- значительные потери давления на участке перехода жидкости через щель между седлом и иглой, обусловленные внезапным расширением проходного сечения за щелью;
- ограниченность применения по пропускной способности перекачиваемой жидкости, обусловленная тем, что повышение расхода через дроссельный узел вызывает резкое увеличение осевого усилия на шток иглы.

Наиболее близким до технической сущности к предлагаемой задвижке является дросселирующий клапан трубопровода, включающий корпус из 3-х частей, ходовой винт, находящийся в зацеплении с перпендикулярно расположенным штоком, направляющую втулку, обтекатель - запорный орган, потокоформирующий элемент и механический привод (2).

К основным недостаткам устройства относятся:
- неудовлетворительная надежность и малый срок службы, обусловленные наличием в конструкции винтовой передачи с перпендикулярно расположенными винтами и подшипниками качения, требующими защиты от перекачиваемой жидкости;
- сложность конструкции, объясняющая наличием механического привода, винтовой передачи и подшипников качения с защитными элементами от попадания в них перекачиваемой жидкости.

Задачей изобретения является создание регулирующей задвижки упрощенной конструкции, обладающей повышенными надежностью и сроком службы.

Указанная задача решается описываемым устройством, включающим входную и выходную части корпуса, седло, установленный с возможностью продольного хода запорный орган, неподвижный потокоформирующий элемент, заглушенный с одного конца, перпендикулярно расположенный к оси запорного органа приводной вал и привод.

Новым является то, что запорный орган размещен по обе стороны от оси приводного вала, причем со стороны выхода жидкости в нем выполнена цилиндрическая выборка, в которой установлен открытый конец потокоформирующего элемента и образующие между собой поршневую пару и замкнутую полость; приводной вал снабжен эксцентриково-ползунковым механизмом, размещенным в теле запорного органа; полость высокого давления сообщена с полостью низкого давления и полостью, образованной потокоформирующим элементом и запорным органом через вентили высокого давления.

На фиг.1 изображен продольной разрез предлагаемой задвижки.

На фиг.2 - продольный разрез по АА фиг.1
На фиг.3 - схема трубопроводов, сообщающих полости "а", "б" и "в" между собой.

Регулирующая задвижка (фиг.1) состоит из входной 1 и выходной 2 частей корпуса с присоединительными фланцами. Во входной части 1 размещено седло 3, зафиксированное от продольного перемещения втулкой 4. Внутри корпуса с возможностью продольного перемещения установлен запорный орган 5, который со стороны нагнетания отцентрирован направляющей решеткой 6, а с противоположной стороны выполнена цилиндрическая расточка 7, в которой размещен открытый конец потокоформирующего элемента 8 с образованием поршневой пары и замкнутой полости "б". Приводной вал 9, установленный перпендикулярно оси устройства и проходящий через запорный орган 5, снабжен эксцентриковой втулкой 10 и ползуном 11, а по концам - сальниковыми набивками 12 и ручками 13. Устройство имеет полости: входную "а" и выходную "в". Для сообщения полостей "а", "б" и "в" между собой (фиг.3) на трубопроводах 14 и 15 установлены вентили высокого давления 16 и 17. Корпус 1 снабжен штуцером 18, сообщенным с полостью "а", а корпус 2 - штуцерами 19 и 20, сообщаемыми соответственно с полостями "в" и "б".

Работает задвижка следующим образом.

Положение "закрыто" - запорный орган 5 прижат к седлу 3. Это происходит при открытом вентиле 16 и закрытом 17, когда полости "а" и "б" сообщены между собой. В данном случае результирующая сила направлена в сторону седла 3 и она состоит из двух составляющих:
- из силы, возникающей от давления перекачиваемой жидкости на запорный орган;
- и силы, приложенной на запорный орган через эксцентриково-ползунковый механизм от внешней силы.

При этом осуществляется надежное разделение полостей "а" и "в" друг от друга.

Положение "открыто". Перед открытием задвижки вентиль 16 закрывается, а вентиль 17 открывается и полости "б" и "в" сообщаются между собой. В этом случае доля гидравлической силы, действующей на запорный орган 5 со стороны полости "б", уменьшается. Посредством приложения усилия на ручки 13 задвижки, а через них на эксцентриково-ползунковый механизм достигается перемещение запорного органа 5 в сторону полости "б". В результате между запорным органом 5 и седлом 3 образуется зазор, через который дросселируется перекачиваемая жидкость.

Положение "закрыто". Перед закрытием задвижки вентиль 17 закрывается, а вентиль 16 открывается. Полости "а" и "б" сообщаются между собой. В этом случае доля гидравлической силы, действующей на запорный орган 5 со стороны полости "б" меньше, чем силы со стороны полости "а". Однако по мере уменьшения зазора между седлом 3 и запорном органом 5 эти силы выравниваются. Перемещение запорного органа 5 в этом случае достигается за счет приложения на ручки 13 внешней среды.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой задвижки заключается в следующем:
- для закрытия и открытия регулирующей задвижки наравне с механическим усилием используется давление перекачиваемой среды, что значительно облегчает этот процесс;
- регулирующая задвижка содержит меньше узлов и деталей и более простой конструкции, обладает повышенными надежностью в работе и сроком службы.

Источники информации
1. Патент РФ 2080507 МПК F 16 К 47/16, 1997г. "Дроссельный узел".

2. Патент РФ 2082908, МПК F 16 К 1/12, 1997г. "Дросселирующий клапан трубопровода" прототип.

Изобретение предназначено для плавного регулирования перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе. Задвижка содержит входную и выходную части корпуса, седло, установленный с возможностью продольного хода запорный орган, неподвижный потокоформирующий элемент, заглушенный с одного конца, перпендикулярно расположенный к оси запорного органа приводной вал и привод. Запорный орган размещен по обе стороны от оси приводного вала. Со стороны, обращенной к выходной части корпуса, в нем выполнена цилиндрическая расточка. В последней установлен открытый конец потокоформирующего элемента с образованием поршневой пары и замкнутой полости. Приводной вал снабжен эксцентриково-ползунковым механизмом, размещенным в теле запорного органа. Полость высокого давления сообщена с полостью низкого давления и полостью, образованной потокоформирующим элементом и запорным органом, через вентили высокого давления. Изобретение позволяет упростить конструкцию задвижки и повысить надежность ее работы и срок ее службы. 3 ил.

Регулирующая задвижка, включающая входную и выходную части корпуса, седло, установленный с возможностью продольного хода запорный орган, неподвижный потокоформирующий элемент, заглушенный с одного конца, перпендикулярно расположенный к оси запорного органа приводной вал и привод, отличающаяся тем, что запорный орган размещен по обе стороны от оси приводного вала, причем со стороны, обращенной к выходной части корпуса, в нем выполнена цилиндрическая расточка, в которой установлен открытый конец потокоформирующего элемента с образованием поршневой пары и замкнутой полости, приводной вал снабжен эксцентриково-ползунковым механизмом, размещенным в теле запорного органа, а полость высокого давления сообщена с полостью низкого давления и полостью, образованной потокоформирующим элементом и запорным органом через вентили высокого давления.