РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2004 года по МПК G05D7/01 F16K1/38 F16K47/06 

Изобретение относится к регулирующим устройствам, применяемым при транспортировании жидкости 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.

Известно запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус, регулирующий орган, выполненный в виде пустотелой иглы с отверстиями на ее поверхности, и снабженное уплотнением, выполненным из эластичного материала в виде конусообразного элемента, нажимной конусообразной втулки и пружины, соосно расположенных между собой, с конусообразным уплотнительным элементом и иглой [1].

Недостатками устройства являются:

- неудовлетворительная точность регулирования, обусловленная тем, что изменение проходного сечения дросселирующих отверстий происходит за счет взаимодействия пружины, конусообразных эластичного элемента и втулки, обладающих соответствующей инерционностью;

- наличие вибрации и шума, возникающих при взаимных ударах элементарных струек жидкости после выхода их из дросселирующих отверстий;

- сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования расхода в напорном трубопроводе, включающее корпус с патрубками, седло, запорный орган, закрепленный на штоке с основным сальниковым уплотнением и маховиком в верхней части [2].

Устройство имеет следующие недостатки:

- низкая надежность в работе, обусловленная тем, что оно имеет множество подвижных уплотняемых соединений, последнее приводит также к усложнению конструкции;

- наличие вибрации и шума, возникающих при попадании потока из отверстий малого диаметра в большое пространство, где происходят взаимные ударения элементарных струек между собой.

Задачей изобретения является создание устройства, обладающего более простой конструкцией, минимальной вибрацией и шумом, более надежного в работе.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, включающим корпус, седло, запорный орган, закрепленный на штоке с основным сальниковым уплотнением и маховиком в верхней части.

Новым является то, что корпус имеет соосные цилиндрические расточки, убывающие в диаметре в сторону движения жидкости и соединенные между собой конусной поверхностью, являющейся продолжением конусной поверхности седла; корпус разъемно соединен с коленом, через которое пропущен шток, снабженный дополнительным сальниковым уплотнением, установленным в патрубке, соединенном жестко с коленом в месте пропуска штока; запорный орган выполнен в виде конусообразного винта со ступенчатой наружной поверхностью, причем входной и выходной участки имеют большую конусность, чем средний участок, образующий с конусными поверхностями седла и корпуса клиновой зазор, и снабжен винтовой канавкой прямоугольного или трапецеидального сечения, в которой установлена винтовая спираль с прямоугольным или трапецеидальным профилем, скошенная по наружному диаметру под конус, идентичный конусу седла и корпуса.

Новым также является то, что регулирующее устройство снабжено диском, закрепленным жестко на штоке у маховика, находящимся в кинематической связи с ползуном, установленным с возможностью свободного перемещения в направлении хода штока.

Сущность заявляемого регулирующего устройства поясняется чертежами.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе; на фиг.2 - узел А фиг.1 крупным планом.

Регулирующее устройство состоит из корпуса 1 (фиг.1), выполненного в виде цилиндрического патрубка с фланцами и снабженного соосными цилиндрическими расточками 2 и 3 (фиг.2), соединенными между собой конусной поверхностью 4.

Внутри корпуса 1 установлены седло 5 с конусной поверхностью 6 и запорный орган 7 в виде конусообразного винта со ступенчатой наружной поверхностью, имеющей участки: цилиндрический 8 и конусные 9, 10 и 11. Последние совместно с конусными поверхностями 4 и 6 образуют конусный клиновый зазор 12. Участки 9 и 11 имеют большую конусность, чем средний участок 10. Запорный орган 7 выполнен с винтовой канавкой 13 прямоугольного или трапецеидального сечения, в которой установлена винтовая спираль 14 прямоугольного или трапецеидального профиля, скошенная по наружному диаметру под конус, идентичный конусу 6 седла 5 и конусу 4 корпуса 1. Последний разъемно соединен с коленом 15 (фиг.1), через которое пропущен шток 16. В патрубке 17, приваренном к колену 15 соосно штоку 16, расположено дополнительное сальниковое уплотнение 18, а выше его, в переходнике 19, - основное сальниковое уплотнение 20, которое поджимается накидной гайкой 21.

С одного конца шток 16 соединяется с запорным органом 7 и имеет ограничительный буртик 22, а на другом конце - с маховиком 23 и диском 24, жестко установленными на штоке. На патрубке 17 закреплены направляющие втулки 25, охватывающие ползун 26, кинематически связанный с диском 24.

Регулирующее устройство во фланцевых стыках имеет самоуплотняющиеся манжеты 27, прижимное кольцо 28, а на штоке на участке его входа в колено - подшипниковую втулку 29.

Работает регулирующее устройство следующим образом.

При полностью закрытом запорном органе 7 перекачиваемая среда в полости “а” находится в покое, т.е. движение жидкости отсутствует. Поворотом маховика 23 запорный орган 7 отходит от седла 5, и в результате между ними на суженом участке конусного клинового зазора 12 образуется дросселирующая щель, и перекачиваемая среда устремляется по винтовому каналу, образованному корпусом 1, седлом 5, запорным органом 7 и винтовой спиралью 14 в полость “б”, сохраняя при этом вращательно-поступательное движение.

При большем удалении запорного органа 7 от седла 5 увеличивается зазор между ними, а также дросселирующая щель на узком участке седла 5. Это приводит к увеличению расхода перекачиваемой жидкости через устройство.

Когда ограничительный буртик 22 коснется подшипниковой втулки 29, запорный орган 7 займет крайнее верхнее положение, и дросселирующая щель будет иметь максимальную величину (площадь), ограниченную конусными поверхностями 4 и 9 и поверхностями 30 и 31 (фиг.2).

Регулирование расхода жидкости в сторону ее снижения достигается обратным действием, ориентируясь на площадь щели, нанесенной на ползуне 26, которая косвенно характеризует расход через дросселирующую щель.

При замене основного сальникового уплотнения 20 дополнительное сальниковое уплотнение 18 зажимают и производят необходимые работы, после чего его опять расслабляют.

Предлагаемое устройство позволяет:

- упростить конструкцию, а именно свести к минимуму количество подвижных уплотняемых соединений, и благодаря этому повысить надежность в работе;

- добиться резкого снижения уровня вибрации и шума благодаря тому, что поток жидкости движется закрученным вдоль периферийной зоны, начиная от входа и до выхода из дросселирующей щели, тем самым сокращаются удары элементарных струек между собой при выходе из щели; отмеченное выше позволит также снизить потери давления на участке дросселирующей щели.

Источники информации

1. А.С. №1624410, МКИ 5 G 05 D 7/01, 1991 (аналог).

2.А.С. №1783483, МКИ 5 G 05 D 7/00, 1993 (прототип).

Изобретение может быть использовано для регулирования расхода жидкости, перекачиваемой по трубопроводу. Устройство содержит корпус, разъемно соединенный с коленом, через которое пропущен шток, соединенный с одного конца с запорным органом, расположенным в корпусе. Запорный орган выполнен в виде конусообразного винта со ступенчатой наружной поверхностью и снабжен винтовой канавкой прямоугольного или трапецеидального сечения, в которой установлена винтовая спираль с прямоугольным или трапецеидальным профилем, скошенная по наружному диаметру под конус, идентичный конусу седла и корпуса. Шток имеет основное и дополнительное сальниковые уплотнения. Регулирующее устройство надежно в работе, обладает минимальной вибрацией и шумом, позволяет снизить потери давления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Регулирующее устройство, включающее корпус, седло, запорный орган, закрепленный на штоке с основным сальниковым уплотнением и маховиком, отличающееся тем, что корпус имеет соосные цилиндрические расточки, убывающие в диаметре в сторону движения жидкости и соединенные между собой конусной поверхностью, являющейся продолжением конусной поверхности седла; корпус разъемно соединен с коленом, через которое пропущен шток, снабженный дополнительным сальниковым уплотнением, установленным в патрубке, соединенном жестко с коленом в месте пропуска штока; запорный орган выполнен в виде конусообразного винта со ступенчатой наружной поверхностью, причем входной и выходной участки имеют большую конусность, чем средний участок, образующий с конусными поверхностями седла и корпуса клиновой зазор, и снабжен винтовой канавкой прямоугольного или трапецеидального сечения, в которой установлена винтовая спираль с прямоугольным или трапецеидальным профилем, скошенная по наружному диаметру под конус, идентичный конусу седла и корпуса.2. Регулирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено диском, закрепленным жестко на штоке у маховика, находящимся в кинематической связи с ползуном, установленным с возможностью свободного перемещения в направлении хода штока.