ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2006 года по МПК F16K3/02 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к отключающим устройствам с запорным элементом, совершающим скользящее движение вдоль седловой поверхности между впускным и выпускным каналами и с поворотным запорным элементом. Устройство может быть использовано для установки на технологических линиях газоконденсатных промыслов для регулирования расхода газового потока и автоматического перекрытия трубопровода при аварийном повышении или понижении давления в нем.

Известно запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с проходным каналом и седло, в котором установлены управляемые воздействием подвижного штока, соединенного с приводом, плоский шибер с отверстием и поворотный запорный элемент, расположенный вне зоны проходного отверстия, при этом шток снабжен охватывающей его втулкой, установленной с возможностью осевого перемещения совместно со штоком и ограниченной крайними положениями перемещения, при этом на втулке выполнен паз, находящийся во взаимодействии с запорным элементом (а.с. СССР №1203295, кл. F 16 K 3/00, 1984 г.).

Известно запорно-регулирующее устройство, в корпусе которого с проходным каналом и отверстием в седле установлены управляемый воздействием подвижного штока, соединенного с приводом, плоский шибер с отверстием и поворотный запорный орган типа заслонки, расположенный на оси вне зоны проходного канала, устанавливаемый в открытое положение самостоятельным приводом и фиксируемый в этом положении фиксирующим элементом (а.с. СССР №785579, кл. F 16 K 3/00, 1980 г.).

Недостатком известных запорно-регулирующих устройств является невозможность автоматического перекрытия трубопровода природного газа при аварийном повышении и падении давления в нем.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с проходным каналом, седло, плоский шибер с уплотнительными поверхностями и отверстием, соединенный штоком с приводом, поворотный запорный орган в виде заслонки, связанный с механизмом фиксации, при этом устройство снабжено кронштейном и чувствительным элементом, размещенным на корпусе, причем чувствительный элемент выполнен в виде подпружиненного штока с выступом на торце, а механизм фиксации выполнен в виде упоров, один из которых установлен на заслонке, перпендикулярно ей, а другой размещен на кронштейне с возможностью поворота и выполнен с пазом (а.с. СССР №1740841, кл. F 16 K 3/00, 16.03.90 г.).

Недостатком запорно-регулирующего устройства является низкая надежность, обусловленная тем, что давления срабатывания от повышения и понижения должны настраиваться в чувствительном элементе по давлению в трубопроводе за устройством, а автоматическое срабатывание происходит по давлению в корпусе устройства перед регулирующим органом, которое значительно выше из-за перепада давления на регулирующем органе, чем в трубопроводе за устройством.

Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого повышалась бы надежность работы устройства.

Для достижения названного технического результата запорно-регулирующее устройство содержит корпус с входным и выходным отверстиями и проходным каналом, седло, плоский шибер с уплотнительными поверхностями и отверстием, соединенный штоком с приводом, поворотный запорный орган в виде заслонки, размещенный на шибере и связанный с механизмом фиксации, при этом устройство снабжено чувствительным элементом, размещенным на корпусе параллельно приводу и выполненным в виде подпружиненного штока с выступом на конце, а механизм фиксации выполнен в виде двух упоров, один из которых установлен на заслонке, перпендикулярно ей.

Заявляемое запорно-регулирующее устройство отличается от прототипа тем, что подпружиненный шток выполнен с двумя поршнями, верхним и нижним, при этом нижний поршень расположен со стороны выступа после нижней части штока с образованием в корпусе чувствительного элемента двух полостей: нижней подпоршневой, соединенной с атмосферой, и нижней надпоршневой, соединенной с проходным каналом, причем площадь торца нижнего поршня надпоршневой полости равна площади сечения нижней части штока, а верхний поршень расположен со стороны пружины перед верхней частью штока с образованием верхней подпоршневой полости, соединенной с выходным отверстием, при этом в выступе штока перпендикулярно проходному каналу выполнен паз, в котором расположено, связанное с ним, короткое плечо другого упора, установленного на оси с возможностью поворота на ней, а его длинное плечо размещено с возможностью взаимодействия с упором на заслонке на всем диапазоне перемещения плоского шибера.

Предлагаемое изобретение изображено на чертеже, где на фиг.1 изображен продольный разрез устройства в открытом положении, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Запорно-регулирующее устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями и проходным каналом 4. В корпусе соосно проходному каналу установлены неподвижное седло 5 с отверстием 6 и уплотнительный элемент 7. В седле между направляющими 8 установлен плоский шибер 9 с уплотнительными поверхностями 10, 11 и отверстием 12, вкладыш 13 с отверстием 14 и уплотнительный элемент 15, герметизирующий уплотнительную поверхность 11 шибера и седло на всем диапазоне регулирования. Шибер связан со штоком 16 привода 17. На шибере вне зоны отверстия на оси 18, расположенной в кронштейне 19, установлен поворотный запорный орган 20 типа заслонки с уплотнительным элементом 21.

Запорный орган в открытом положении связан с механизмом фиксации, выполненным в виде двух упоров, один из которых - упор 22 - установлен на заслонке, перпендикулярно ей.

В корпусе параллельно движению шибера расположен чувствительный элемент 23, выполненный в виде нагруженного пружинами 24, 25 штока 26 с выступом 27 на конце.

Подпружиненный шток выполнен с двумя поршнями: верхним 28 и нижним 29. Нижний поршень расположен со стороны выступа после нижней части 30 штока и образует с корпусом чувствительного элемента две полости: нижнюю подпоршневую 31, соединенную с атмосферой, и нижнюю надпоршневую 32, соединенную с проходным каналом, причем площадь торца нижнего поршня надпоршневой полости равна площади сечения нижней части штока. Верхний поршень расположен со стороны пружины перед верхней частью 33 штока и образует с корпусом чувствительного элемента верхнюю подпоршневую полость 34, соединенную с выходным отверстием. Усилие от давления в нижней надпоршневой полости на нижний поршень компенсируется усилием от давления в проходном канале на нижнюю часть штока. Таким образом, на шток 26 действуют усилие от давления в выходном 3 отверстии, с одной стороны, и усилия пружин 24, 25, с другой стороны.

В выступе штока перпендикулярно проходному каналу выполнен паз 35. В пазе выступа штока расположено связанное с ним осью 36 короткое плечо другого упора 37. Упор 37 установлен на оси 38 с возможностью поворота на ней. Длинное плечо упора 37 размещено с возможностью взаимодействия с упором 22 в открытом положении заслонки на всем диапазоне перемещения плоского шибера.

Пределы срабатывания чувствительного элемента от понижения и повышения давления от допустимого устанавливаются колпаками 39, 40.

Устройство работает следующим образом.

При необходимости регулирования расхода транспортируемой среды, например газового потока, подают соответствующий сигнал на привод 17, который начинает перемещать шток 16 вниз. Шток 16 перемещает плоский шибер 9 с вкладышем 13 относительно седла 5, в результате чего отверстие 6 в седле 5 частично перекрывается шибером 9 и происходит регулирование расхода газового потока. При этом поворотный запорный орган 20 перемещается вместе с шибером 9, а его упор 22 скользит по упору 37, удерживая запорный орган 20 в открытом положении. Упор 37 в свою очередь удерживается в радиальном положении штоком 26 чувствительного элемента 23.

При повышении давления в выходном 3 отверстии корпуса 1 устройства выше установленного колпаком 40 шток 26 выталкивается наружу, преодолевая усилие пружины 25 и поворачивая упор 37 на оси 38. В результате длинное плечо упора 37 освобождает упор 22 поворотного запорного органа 20, который под собственным весом поворачивается на оси 18 кронштейна 19 и опускается на уплотнительную поверхность 10 шибера 9, перекрывая отверстие 12 и прекращая подачу газового потока.

При понижении давления в выходном 3 отверстии корпуса 1 устройства ниже установленного колпаком 39 усилие пружины 24 преодолевает выталкивающее усилие штока 26, перемещает его внутрь корпуса 1 и поворачивает упор 37 на оси 38. В результате длинное плечо упора 37 освобождает упор 22 поворотного запорного органа 20, который под собственным весом поворачивается на оси 18 кронштейна 19 и опускается на уплотнительную поверхность 10 шибера 9, перекрывая отверстие 12 и прекращая подачу газового потока.

При необходимости перекрытия газового потока подают максимальный по величине сигнал на привод 17, шток 16 которого перемещает шибер 9 в крайнее нижнее положение. При этом плоский шибер 9 в конечном положении почти полностью перекрывает отверстие 6 в седле 5, уменьшая подачу газового потока. Давление в выходном 3 отверстии корпуса 1 устройства понижается почти до нуля, при этом усилие пружины 24 преодолевает выталкивающее усилие штока 26, перемещает его внутрь корпуса 1 и поворачивает упор 37 на оси 38. В результате длинное плечо упора 37 освобождает упор 22 поворотного запорного органа 20, который под собственным весом поворачивается на оси 18 кронштейна 19 и опускается на уплотнительную поверхность 10 шибера 9, перекрывая отверстие 12 и прекращая подачу газового потока.

Открытие поворотного запорного органа 20 осуществляется вручную.

Благодаря тому, что автоматическое срабатывание устройства происходит по давлению в выходном отверстии корпуса за регулирующим органом, повышается надежность работы устройства.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к отключающим устройствам с запорным элементом, совершающим скользящее движение вдоль седловой поверхности между впускным и выпускным каналами и с поворотным запорным элементом, и предназначено для установки на технологических линиях газоконденсатных промыслов для регулирования расхода газового потока и автоматического перекрытия трубопровода при аварийном повышении или понижении давления в нем. Запорно-регулирующее устройство содержит корпус с входным и выходным отверстиями и проходным каналом, седло, плоский шибер с уплотнительными поверхностями и отверстием. Шибер соединен штоком с приводом. Поворотный запорный орган в виде заслонки размещен на шибере и связан с механизмом фиксации. Чувствительный элемент размещен на корпусе параллельно приводу и выполнен в виде подпружиненного штока с выступом на конце. Механизм фиксации выполнен в виде двух упоров. Один из упоров установлен перпендикулярно ей на заслонке. Подпружиненный шток выполнен с двумя поршнями: верхним и нижним. Нижний поршень расположен со стороны выступа после нижней части штока с образованием в корпусе чувствительного элемента двух полостей: нижней подпоршневой, соединенной с атмосферой, и нижней надпоршневой, соединенной в проходным каналом. Площадь торца нижнего поршня надпоршневой полости равна площади сечения нижней части штока. Верхний поршень расположен со стороны пружины перед верхней частью штока с образованием верхней подпоршневой полости. Полость соединена с выходным отверстием. В выступе штока перпендикулярно проходному каналу выполнен паз. В пазу расположено связанное с ним короткое плечо другого упора. Последний установлен на оси с возможностью поворота на ней. Его длинное плечо размещено с возможностью взаимодействия с упором на заслонке на всем диапазоне перемещения плоского шибера. Изобретение направлено на повышение надежности работы устройства благодаря тому, что автоматическое срабатывание устройства происходит по давлению в выходном отверстии корпуса за регулирующим органом. 2 ил.

Запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с входным и выходным отверстиями и проходным каналом, седло, плоский шибер с уплотнительными поверхностями и отверстием, соединенный штоком с приводом, поворотный запорный орган в виде заслонки, размещенный на шибере и связанный с механизмом фиксации, при этом устройство снабжено чувствительным элементом, размещенным на корпусе параллельно приводу и выполненным в виде подпружиненного штока с выступом на конце, а механизм фиксации выполнен в виде двух упоров, один из которых установлен на заслонке перпендикулярно ей, отличающееся тем, что подпружиненный шток выполнен с двумя поршнями, верхним и нижним, при этом нижний поршень расположен со стороны выступа после нижней части штока с образованием в корпусе чувствительного элемента двух полостей: нижней подпоршневой, соединенной с атмосферой, и нижней надпоршневой, соединенной с проходным каналом, причем площадь торца нижнего поршня надпоршневой полости равна площади сечения нижней части штока, а верхний поршень расположен со стороны пружины перед верхней частью штока с образованием верхней подпоршневой полости, соединенной с выходным отверстием, при этом в выступе штока перпендикулярно проходному каналу выполнен паз, в котором расположено связанное с ним короткое плечо другого упора, установленного на оси с возможностью поворота на ней, а его длинное плечо размещено с возможностью взаимодействия с упором на заслонке на всем диапазоне перемещения плоского шибера.