РАЗГРУЖЕННЫЙ ДИСКОВЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН Российский патент 2006 года по МПК F16K39/04 F16K3/08 

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

Надежность работы регулирующей арматуры в газодобывающей промышленности, на установках комплексной подготовки газа (УКПГ) к дальнему транспорту определяет безаварийность и стабильность работы установки и влияет на экономические показатели работы газовых промыслов.

Условия работы регулирующих затворов (клапанов) в условиях газовых промыслов очень "жесткие". Перепад давлений на затворах регулирующих устройств в технологическом цикле достигает 8,0-13,0 МПа, а на затворах регулирующих устройств скважин 25 МПа.

На затворах регулирующих устройств создаются большие усилия прижимающие золотник к седлу.

Большие усилия приводят к быстрому износу рабочих поверхностей золотника и седла и требуют больших перестановочных усилий и соответственно мощности привода.

Известно устройство для регулирования потока среды (DT 2413312 A1, F 16 K 3/09, 39/04, опубл. 02.10.75) «Кран регулирующий» наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому (прототип). В соответствии с описанием DE 2413312 A1 на фиг.1 изображен разрез крана запорного с двумя сверлениями 2, 3 во фланце для подключения входа и выхода к плате и вращающимся (поворотным) диском-золотником 7, с двумя симметричными отверстиями 8, 9 и свободной полостью 6, а также возможным третьим отверстием 10, в соответствии с п.2 патента. Регулируемая среда поступает в кран через вход 2, отверстие 8 в полость 6, из полости 6 через отверстие 9 на выход 3, или наоборот 3-9 вход, а 6-8-2 выход. Вход и выход размещены симметрично относительно оси поворота золотника на общем диаметре. При закрывании, открывании крана, силы действующие на поворотный диск, золотник, будут иметь равные величины, но противоположно направленные, что создает опрокидывающий момент на золотнике, компенсируемый поверхностью 14 крышки 4. В устройстве имеется геометрическая симметрия - фиг.2, но нет симметрии потоков среды, а при входе среды через третье отверстие 10 нет и геометрической симметрии. Золотник в противопоставленном устройстве не уравновешен.

Недостатком такого крана является то, что потоки в симметричных регулирующих отверстиях поворотного дискового затвора имеют противоположное направление и нагружают регулирующий золотник моментом сил, для компенсации которого в конструкции клапана предусматривается круговой уступ, к которому поджимается один край золотника, а второй край к фланцу, вызывая сопротивление повороту золотника вокруг оси и создавая усилие на приводе.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и долговечности работы регулирующего затвора.

Это достигается тем, что разгруженный дисковый регулирующий клапан содержит корпус с входным и выходным каналами, дисковый затвор с дросселирующими окнами, образованный седлом и золотником, связанным через шпиндель с приводом, и промежуточную полость. В дисковом затворе - седле и золотнике - выполнены две пары симметричных дросселирующих окон, причем промежуточная полость одной парой симметричных дроссельных окон соединена с каналом входа, а другой парой симметричных окон - с каналом выхода.

Этим достигается полная разгрузка золотника.

Кроме того, регулируемая среда последовательно проходит двойное дросселирование, что снижает перепад давления на одной паре дросселирующих окон вдвое. Снижение перепада давлений на дросселирующих окнах увеличивает стойкость запорного органа против кавитационной и абразивной эрозии затвора.

Изобретение изображено на чертежах, где на фиг.1 и 2 изображен разгруженный дисковый регулирующий клапан.

Дисковый затвор, состоящий из седла 1 и золотника 2, размещен в корпусе 3. Корпус 3 имеет входной канал 4 и выходной канал 10. В дисковом затворе выполнены две пары симметричных дросселирующих окон 6 и 8. Входной канал 4 соединен каналами 5 с парой симметричных дросселирующих окон 6 в седле и золотнике, выходящими в промежуточную полость 7.

Через другую пару симметричных дросселирующих окон 8 промежуточная полость 7 соединена каналами 9 с выходным каналом 10.

Золотник 2 связан через шпиндель с приводом.

Клапан работает следующим образом. При открытом клапане регулируемая среда через входной канал 4, каналы 5 подводится к дросселирующим окнам 6 седла 1 и золотника 2, через которые выбрасывается в промежуточную полость 7, создавая перепад давлений ΔP₁=P₁-P₂. Из промежуточной полости 7 регулируемая среда через дросселирующие окна 8 и каналы 9 выбрасывается в выходной канал 10, создавая перепад давлений ΔР₂=Р₂-Р₃. При равенстве площадей дросселирующих окон 6 и 8 для несжимаемой регулируемой среды перепады давлений ΔP₁ и ΔP₂ будут равными.

Перепад ΔP₁ отжимает золотник 2 от седла 1, а перепад ΔР₂ прижимает золотник 2 к седлу 1.

Таким образом поставленная цель выполняется, а технический результат достигается.

В настоящее время разрабатывается конструкция регулирующего устройства для дросселирования жидкостей сбрасываемых из сепараторов установок низкотемпературной сепарации газа для Северных месторождений газа (Уренгой, Ямбург).

Экономическая эффективность от использования изобретения может быть получена:

1. За счет повышения надежности и увеличения срока службы регулирующих устройств.

2. Снижения расхода энергии для привода регулирующего устройства.

3. Снижения трудоемкости по обслуживанию и ремонту.

4. Улучшения условий работы технологических аппаратов, трубопроводов, арматуры вследствие двухступенчатого дросселирования потока жидкости, позволяющего снизить уровень кавитации.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре высокого давления для загрязненных сред и предназначено для дросселирования потока жидкостей, отсепарированных из потока природного газа в процессе его осушки и очистки для дальнего транспорта. Разгруженный дисковый регулирующий клапан содержит корпус с входным и выходным каналами, дисковый затвор с дросселирующими окнами и промежуточную полость. Дисковый затвор образован седлом и золотником. Золотник связан через шпиндель с приводом. В дисковом затворе - седле и золотнике - выполнены две пары симметричных дросселирующих окон. Промежуточная полость одной парой симметричных дросселирующих окон соединена с входным каналом. Другой парой симметричных окон промежуточная полость соединена с выходным каналом. Изобретение направлено на повышение надежности и долговечности работы регулирующего клапана, снижение энергоемкости привода, улучшение условий работы установки и удешевление клапана вследствие простоты конструкции. 2 ил.

Разгруженный дисковый регулирующий клапан, содержащий корпус с входным и выходным каналами, дисковый затвор с дросселирующими окнами, образованный седлом и золотником, связанным через шпиндель с приводом, и промежуточную полость, отличающийся тем, что в дисковом затворе - седле и золотнике - выполнены две пары симметричных дросселирующих окон, причем промежуточная полость одной парой симметричных дросселирующих окон соединена с входным каналом, а другой парой симметричных окон - с выходным каналом.