ПИЛОТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 2007 года по МПК F16K17/32 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть применено в нефтегазодобывающей промышленности для автоматического перекрытия потока среды нефтяных и газовых скважин.

Известно отсечное устройство, содержащее запорный элемент с поршневым пневмоприводом и пилотный клапан со штоком, источник управляющей среды, клапаны, шарнирно-рычажные связи (а.с. №1028932, МПК F16K 17/32). Недостатком данной конструкции является недостаточная точность, узкий диапазон контролируемого давления в транспортируемой среде.

Технической задачей данной разработки является повышение надежности, точности, расширение диапазона контролируемого давления в транспортируемой среде.

Данная задача решается с помощью пилотного клапана, соединенного с запорным элементом и с источником управляющей среды, содержащего корпус со штуцерами входа, выхода, дренажа управляющей среды, подпружиненный отсекатель, подпружиненный шток с механизмом переключения, связанного посредством шарнирно-рычажной связи и мембранного узла с транспортируемой средой. Мембранный узел, в свою очередь, связан посредством шарнирно-рычажной связи с механизмами настройки клапана, настроенных как на понижение, так и на повышение давления, позволяющих контролировать давление в транспортирующей среде в определенном диапазоне. При изменении давления ниже минимального или выше максимального происходит срабатывание клапана на закрытие запорного элемента.

Устройство пилотного клапана пояснено чертежами: на фиг.1 показан пилотный клапан в разрезе; на фиг.2 - сечение А-А; на фиг.3 - вид Б.

Пилотный клапан, соединенный с запорным элементом (не показано), с источником управляющей среды (не показано), состоит из корпуса 1, со штуцерами входа 2, выхода 3 и дренажа 4, штока 5, подпружиненного пружиной 6. Механизм переключения клапана содержит гайку 7, закрепленную на конце штока 5, установленную в стакане 8, внутри которого имеется пружина 6 с опорой на шайбу 9. Сверху гайка 7 закрывается колпаком 10. С другой стороны шток 5 сочленен с отсекателем 11, подпружиненным пружиной 12, закрепленной на штуцере входа 2. Полость прохождения управляющей среды отделена от полости механизма переключения кольцом 13. Шток 5 взаимодействует со стопором 14. Давление транспортируемой среды воздействует на шток 5 через мембранный узел 15, контактирующий со стержнем 16 и через штифт 17 па рычаг 18, закрепленный на оси 19а, сочлененный через ось 19 с рычагом 20, который контактирует со стопором 14 и опорой 21, взаимодействующей с коромыслом 22, закрепленным с помощью оси 23. На обоих концах коромысла 22 установлены по опоре со сферической поверхностью 24 и 25, на которые опираются шайбы 26 и 27 механизма настройки (Б - механизм настройки на понижение давления; В - механизм настройки на повышение давления). Механизмы настройки состоят из пружин 28 и 29, установленных в гильзы 30 и 31, закрытых стаканами 32 и 33. На наружной поверхности гильз 30, 31 и стаканов 32, 33 имеются соответственные деления, образуя микрометрические винты, которые сверху закрываются колпаками 34 и 35.

В исходном состоянии к пилотному клапану подведены давление потока транспортируемой среды и давление рабочей среды запорного органа.

Пилотный клапан работает следующим образом: выставляется давление срабатывания клапана при понижении (механизм настройки Б) и при повышении давления (механизм настройки В). Взводится механизм переключения клапанов: потянув за гайку 7, предварительно сняв колпак 10, сжимают пружину 6. Взведение контролируется по увеличению зазора между гайкой 7 и стаканом 8. Вход для управляемого газа в штуцер 2 открыт. При понижении давления транспортируемой среды в шлейфе уменьшается усилие, действующее на мембрану мембранного узла 15, соответственно уменьшается усилие, действующее через стержень 16 на пружину 28. Пружина 28 разжимается и перемещает стержень 16 вниз, соответственно вниз переместится опора 21, которая, взаимодействуя с рычагом 18, закрепленным на оси 19а, поворачивает его вниз. Рычаг 18 взаимодействует с рычагом 20 косым срезом, в то же время оси соединены между собой осью 19. Оба рычага 18 и 20 поворачиваются по часовой стрелке как одно целое. Рычаг 18 взаимодействует со стопором 14, перемещая его вниз и освобождая шток 5. Шток 5 под действием пружины 6 перемещается и закрывает отсекателем 11 вход управляющей среды через штуцер 2 на штуцер выхода 3. Давление из штуцера 3 стравливается через штуцер 4. Запирающий элемент (не показан) перекрывает поток транспортируемой среды газа в шлейфе. При восстановлении давления транспортируемой среды в шлейфе увеличивается усилие на мембрану мембранного узла 15 и стержень 16, преодолевая усилие пружины 28, перемещается вверх. Для приведения пилотного клапана в рабочее положение необходимо вручную взвести механизм переключения клапана, сняв колпак 10 и потянув за гайку 7.

При работе на понижение давления пружина 29 выключена из работы, так как опора 25 опирается на корпус, т.е. опора 25 имеет ограничение движения снизу.

При повышении давления транспортируемой среды в шлейфе увеличивается усилие, действующее на мембрану 15, соответственно увеличивается усилие, действующее через стержень 16 на пружину 29. Стержень 16 перемещается вверх, взаимодействуя с рычагом 18 через штифт 17, поворачивает последний вверх. Рычаг 18 скреплен с рычагом 20 осью 19. В то же время рычаг 20 от перемещения вверх удерживается винтом 19б. Таким образом при перемещении рычага 18 вверх рычаг 20 проворачивается вокруг точки контакта винта 19б и пластины 19в. Свободный конец рычага 20 взаимодействует со стопором 14, перемещая его вниз и освобождая шток 5. Шток 5 под действием пружины 6 перемещается вместе с отсекателем 11, закрывая проход управляющей среды со штуцера 2 входа на штуцер 3 выхода. Давление из штуцера 3 выхода стравливается через штуцер 4.

При восстановлении давления транспортируемой среды в шлейфе уменьшается усилие на мембрану узла 15 и стержень 16, под действием пружины 29 перемещается вниз. Для приведения пилотного клапана в рабочее положение необходимо вручную взвести механизм переключения, потянув за гайку 7, предварительно сняв колпак 10.

При работе на повышение давления пружина 28 выключена из работы, так как коромысло 22 выступом упирается в корпус 1, т.е. опора 24 имеет ограничение движения сверху.

Таким образом, конструкция данного пилотного клапана надежна, обладает высокой степенью точности регулирования давления в транспортируемой среде, кроме того расширяет диапазон контролируемого давления.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для применения в нефтегазодобывающей промышленности для автоматического перекрытия потока среды нефтяных и газовых скважин. Пилотный клапан связан с запорным элементом и с источником управляющей среды. Пилотный клапан содержит корпус со штуцерами входа, выхода и дренажа, шток, шарнирно-рычажные связи. Подпружиненный шток с подпружиненным отсекателем имеет механизм переключения и связан с транспортируемой средой через мембранный узел. Этот мембранный узел соединен посредством шарнирно-рычажной связи помимо подпружиненного штока с механизмами настройки клапана. Механизмы настройки реагируют на понижение и на повышение давления в транспортируемой среде в шлейфе. Они связаны посредством шайб и опор со сферической поверхностью и установлены на противоположных концах коромысла. Коромысло закреплено на оси и взаимодействует с шарнирно-рычажной связью. Изобретение направлено на повышение надежности, точности и расширение диапазона контролируемого давления в транспортируемой среде. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Пилотный клапан, связанный с запорным элементом и с источником управляющей среды, содержащий корпус со штуцерами входа, выхода и дренажа, шток, шарнирно-рычажные связи, отличающийся тем, что подпружиненный шток с подпружиненным отсекателем имеет механизм переключения и связан с транспортируемой средой через мембранный узел, соединенный посредством шарнирно-рычажной связи помимо подпружиненного штока с механизмами настройки клапана, реагирующими на понижение и на повышение давления в транспортируемой среде в шлейфе, связанными посредством шайб и опор со сферической поверхностью, установленными на противоположных концах коромысла, закрепленного на оси, которое взаимодействует с шарнирно-рычажной связью.2. Пилотный клапан по п.1, отличающийся тем, что опора со сферической поверхностью механизма настройки на понижение давления транспортируемой среды в шлейфе имеет ограничение в перемещении сверху, а опора со сферической поверхностью механизма настройки на повышение давления транспортируемой среды в шлейфе имеет ограничение в перемещении снизу.