КЛАПАН ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ Российский патент 2008 года по МПК F16K3/26 F16K39/02 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к отключающим устройствам с запорным элементом, совершающим скользящее движение вдоль седловой поверхности, имеющей форму поверхности тел вращения, и может быть использовано для установки на технологических линиях газовых промыслов для перекрытия и регулирования расхода транспортируемой среды.

Известен клапан запорно-регулирующий, в корпусе которого с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные со штоком, перемещаемым приводом, при этом первый затвор, запорный, выполнен в виде штока со ступенчатым поршнем с отверстиями и уплотнительной поверхностью, а второй, запорно-регулирующий, затвор, выполнен в виде охватывающей поршень ступенчатой втулки-плунжера с уплотнительной поверхностью, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, причем запорно-регулирующий затвор расположен соосно в седле с уплотнительной поверхностью и уплотнительным элементом, выполненном трубчатым с отверстиями, расположенными после уплотнительного элемента и уплотнительной поверхности по ходу потока среды, причем внутренний диаметр трубчатой части седла после уплотнительной поверхности сопрягается с наружным диаметром запорно-регулирующего затвора, при этом последний установлен с возможностью осевого перемещения ступенчатым поршнем штока вдоль трубчатой части седла от уплотнительной поверхности, причем в крайнем нижнем положении ступенчатый поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка-плунжер своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла (патент РФ №2267682, МПК F16K 3/24, 47/04, 17.05.2004).

Недостатком известного клапана является невозможность его использования при больших перепадах давления, когда одноступенчатое дросселирование регулируемого потока приводит к быстрому эрозионному износу седла и регулирующего органа.

Известен клапан запорно-регулирующий, содержащий корпус с входным и выходным каналами, в котором размещены два затвора: регулирующий, соединенный со штоком, перемещаемым приводом, и запорный, связанный со штоком, при этом клапан снабжен дополнительным затвором, седло которого закреплено в нижней части корпуса соосно со штоком, а запорный затвор выполнен тарельчатым, размещен на полом удлинении штока ниже регулирующего затвора по ходу потока среды, и его седло закреплено в корпусе соосно со штоком, причем в полом удлинении штока выполнены радиальные отверстия, расположенные над тарельчатым затвором, при этом регулирующий затвор выполнен многоступенчатым, а его ступени связаны со штоком с возможностью синхронного открытия всех седел затвора при перемещении штока (патент РФ №2162179, 7МПК F16K 1/44, 22.05.2000).

Недостатком известного клапана является сложность конструкции, снижающая надежность его работы.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является клапан запорно-регулирующий, в корпусе которого с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные со штоком, перемещаемым приводом, причем первый затвор, разгрузочный, выполнен в виде охватывающей шток ступенчатой втулки-плунжера, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, а разгрузочный затвор расположен соосно внутри второго, запорно-регулирующего, затвора и в крайнем нижнем положении взаимодействует с уплотнительным элементом и перекрывает разгрузочное отверстие в запорно-регулирующем затворе, который выполнен с уплотнительной поверхностью и размещен в седле с уплотнительным элементом, выполненном трубчатым с косыми отверстиями, расположенными до уплотнительного элемента по ходу потока среды, при этом внутренний диаметр трубчатой части седла до уплотнительного элемента сопрягается с наружным диаметром запорно-регулирующего затвора, причем последний установлен с возможностью осевого перемещения штоком через разгрузочный затвор вдоль трубчатой части седла от уплотнительного элемента, при этом запорно-регулирующий затвор за уплотнительной поверхностью выполнен трубчатым с радиальными отверстиями, через которые входной канал соединяется с выходным при открытом запорно-регулирующем затворе (патент РФ №2250407, 7МПК F16К 39/02, 1/54, 04.06.2003).

Недостатком известного клапана является низкая надежность, обусловленная тем, что при открытии запорно-регулирующего затвора уплотнительный элемент седла находится под полным перепадом давления, снижающим срок его службы.

Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого повышалась надежность и увеличивалась долговечность работы клапана.

Для достижения названного технического результата в корпусе клапана запорно-регулирующего с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные со штоком, перемещаемым приводом, причем первый затвор, разгрузочный, расположен соосно внутри второго, запорно-регулирующего, затвора и в крайнем нижнем положении взаимодействует с уплотнительным элементом и перекрывает разгрузочное отверстие в запорно-регулирующем затворе, который выполнен с уплотнительной поверхностью и размещен в седле с уплотнительным элементом, выполненном трубчатым с отверстиями, расположенными до уплотнительного элемента по ходу потока среды, при этом внутренний диаметр трубчатой части седла до уплотнительного элемента сопрягается с наружным диаметром запорно-регулирующего затвора, причем последний установлен с возможностью осевого перемещения штоком через разгрузочный затвор вдоль трубчатой части седла от уплотнительного элемента, при этом запорно-регулирующий затвор за уплотнительной поверхностью выполнен трубчатым с радиальными отверстиями.

Заявляемый клапан запорно-регулирующий отличается от прототипа тем, что седло за уплотнительным элементом выполнено с глухим днищем, перед которым расположена трубчатая часть с радиальными отверстиями, по размеру и количеству идентичными радиальным отверстиям в трубчатой части запорно-регулирующего затвора и отверстиям в трубчатой части седла, расположенным до уплотнительного элемента по ходу потока среды, также выполненным радиальными, при этом наружный диаметр запорно-регулирующего затвора до уплотнительной поверхности выполнен ступенчатым, причем ступень меньшего диаметра расположена со стороны уплотнительной поверхности с образованием полости с трубчатой частью седла, которая через канал сообщается с полостью над ступенью большего диаметра, при этом седло за уплотнительным элементом перекрывает радиальные отверстия в трубчатой части запорно-регулирующего затвора, а трубчатая часть запорно-регулирующего затвора, в свою очередь, перекрывает радиальные отверстия в трубчатой части седла перед глухим днищем, причем запорно-регулирующий затвор обеспечивает одновременное открытие (перекрытие) всех радиальных отверстий в седле и затворе и соединяет (разъединяет) входной канал с выходным.

Предлагаемое изобретение изображено на чертеже, где изображен продольный разрез клапана в закрытом положении.

Клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами. В корпусе размещены два затвора, связанные со штоком 4, перемещаемым приводом 5.

Первый затвор, разгрузочный, выполнен в виде штока 6 с уплотнительной поверхностью 7 и буртом 8 и расположен соосно внутри второго, запорно-регулирующего, затвора 9 (в сборе) с уплотнительным элементом 10, разгрузочным отверстием 11, уплотнительной поверхностью 12 и трубчатой частью 13 с радиальными отверстиями 14, расположенной за уплотнительной поверхностью по ходу потока транспортируемой среды. В крайнем нижнем положении шток взаимодействует своей уплотнительной поверхностью с уплотнительным элементом и перекрывает разгрузочное отверстие, а в крайнем верхнем положении буртом прижимает запорно-регулирующий затвор к корпусу.

Запорно-регулирующий затвор размещен в седле 15 с уплотнительным элементом 16 и трубчатой частью 17 с радиальными отверстиями 18, расположенными до уплотнительного элемента по ходу потока транспортируемой среды. Седло за уплотнительным элементом выполнено с глухим днищем 19, перед которым расположена трубчатая часть 20 с радиальными отверстиями 21, по размеру и количеству идентичными радиальным отверстиям в трубчатой части запорно-регулирующего затвора и радиальным отверстиям в трубчатой части седла, расположенным до уплотнительного элемента по ходу потока среды. Наружный диаметр запорно-регулирующего затвора до уплотнительной поверхности выполнен ступенчатым, причем ступень 22 меньшего диаметра расположена со стороны уплотнительной поверхности с образованием полости 23 с трубчатой частью седла, которая через канал 24 сообщается с полостью 25 над ступенью 26 большего диаметра. Внутренний диаметр трубчатой части седла до уплотнительного элемента и наружный диаметр ступени большего диаметра запорно-регулирующего затвора выполнены сопрягаемыми. Седло за уплотнительным элементом перекрывает радиальные отверстия в трубчатой части запорно-регулирующего затвора, трубчатая часть которого, в свою очередь, перекрывает радиальные отверстия в трубчатой части седла перед глухим днищем. Запорно-регулирующий затвор установлен с возможностью осевого перемещения штоком через разгрузочный затвор вдоль трубчатых частей седла от уплотнительного элемента, при этом он обеспечивает одновременное открытие (перекрытие) всех радиальных отверстий в трубчатых частях седла и затворе. В крайнем нижнем положении он взаимодействует своей уплотнительной поверхностью с уплотнительным элементом седла и отделяет выходной от входного канала клапана.

Клапан работает следующим образом. В исходном положении (закрыто) шток 6 находится в крайнем нижнем положении и своей уплотнительной поверхностью 7 прижимается к уплотнительному элементу 10 запорно-регулирующего затвора 9, герметично перекрывая разгрузочное отверстие 11.

Запорно-регулирующий затвор 9 под действием давления транспортируемой среды своей уплотнительной поверхностью 12 прижимается к уплотнительному элементу 16 седла 15, герметично перекрывая поток транспортируемой среды из входного канала 2 в выходной 3.

При необходимости открытия клапана и регулирования расхода транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 5, шток 4 которого перемещает шток 6 с уплотнительной поверхностью 7 вверх от уплотнительного элемента 10 запорно-регулирующего затвора 9, открывая разгрузочное отверстие 11 для прохода среды, находящейся в полости 22 над запорно-регулирующим затвором 9 для его разгрузки и в полости 20 для разгрузки уплотнительного элемента 16 седла 15 перед открытием запорно-регулирующего затвора 9. При дальнейшем движении шток 6 буртом 8 упирается в запорно-регулирующий затвор 9 (в сборе) и перемещает его вдоль трубчатых частей 17, 20 седла 15 от уплотнительного элемента 16, открывая проход транспортируемой среде из входного канала 2 через радиальные отверстия 18, полость 23 и далее через радиальные отверстия 14 и 21 в выходной канал 3. Регулирование расхода транспортируемой среды осуществляется перемещением штока 4 до необходимого положения и его остановкой. Каждому положению штока 4 соответствует определенное положение запорно-регулирующего затвора 9, обеспечивающее соответствующий расход транспортируемой среды через радиальные отверстия 18, 14 и 21, при этом перепад давления поровну распределяется между тремя ступенями регулирования по всему ходу запорно-регулирующего затвора 9.

При необходимости перекрытия потока транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 5, шток 4 которого перемещает шток 6 вниз к уплотнительному элементу 10 запорно-регулирующего затвора 9, закрывая уплотнительной поверхностью 7 разгрузочное отверстие 11 и перемещая запорно-регулирующий затвор 9 к уплотнительному элементу 16 седла 15. Совместное перемещение штока 6 и запорно-регулирующего затвора 9 продолжается до тех пор, пока запорно-регулирующий затвор 9 своей уплотнительной поверхностью 12 достигнет уплотнительного элемента 16 седла 15, герметично перекрывая его, а шток 6 своей уплотнительной поверхностью 7 опустится на уплотнительный элемент 10, герметично перекрывая разгрузочное отверстие 11 запорно-регулирующего затвора 9. Данное положение штока 6 соответствует крайнему нижнему положению штока 4 и выключенному приводу.

Благодаря тому, что при открытии запорно-регулирующего затвора уплотнительный элемент седла находится в разгруженном состоянии, т.е. перепад давления на нем отсутствует, а при регулировании расхода транспортируемой среды перепад давления поровну распределяется между тремя ступенями регулирования, повышается надежность и увеличивается долговечность работы клапана.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для перекрытия и регулирования расхода транспортируемой среды. В корпусе клапана размещены два затвора. Первый затвор, разгрузочный, расположен соосно внутри второго, запорно-регулирующего, затвора. Наружный диаметр запорно-регулирующего затвора выполнен ступенчатым. Затвор размещен в седле с уплотнительным элементом. Седло выполнено с глухим днищем, перед которым расположены трубчатые части с радиальными отверстиями. Благодаря тому, что при открытии запорно-регулирующего затвора уплотнительный элемент седла находится в разгруженном состоянии, а при регулировании расхода транспортируемой среды перепад давления поровну распределяется между тремя ступенями регулирования по всему ходу запорно-регулирующего затвора, повышается надежность и увеличивается долговечность работы клапана. 1 ил.

Клапан запорно-регулирующий, в корпусе которого с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные со штоком, перемещаемым приводом, причем первый затвор, разгрузочный, расположен соосно внутри второго, запорно-регулирующего, затвора и в крайнем нижнем положении взаимодействует с уплотнительным элементом и перекрывает разгрузочное отверстие в запорно-регулирующем затворе, который выполнен с уплотнительной поверхностью и размещен в седле с уплотнительным элементом, выполненном трубчатым с отверстиями, расположенными до уплотнительного элемента по ходу потока среды, при этом внутренний диаметр трубчатой части седла до уплотнительного элемента сопрягается с наружным диаметром запорно-регулирующего затвора, причем последний установлен с возможностью осевого перемещения штоком через разгрузочный затвор вдоль трубчатой части седла от уплотнительного элемента, при этом запорно-регулирующий затвор за уплотнительной поверхностью выполнен трубчатым с радиальными отверстиями, отличающийся тем, что седло за уплотнительным элементом выполнено с глухим днищем, перед которым расположена трубчатая часть с радиальными отверстиями, по размеру и количеству идентичными радиальным отверстиям в трубчатой части запорно-регулирующего затвора и отверстиям в трубчатой части седла, расположенным до уплотнительного элемента по ходу потока среды, также выполненным радиальными, при этом наружный диаметр запорно-регулирующего затвора до уплотнительной поверхности выполнен ступенчатым, причем ступень меньшего диаметра расположена со стороны уплотнительной поверхности с образованием полости с трубчатой частью седла, которая через канал сообщается с полостью над ступенью большего диаметра, при этом седло за уплотнительным элементом перекрывает радиальные отверстия в трубчатой части запорно-регулирующего затвора, а трубчатая часть запорно-регулирующего затвора, в свою очередь, перекрывает радиальные отверстия в трубчатой части седла перед глухим днищем, причем запорно-регулирующий затвор обеспечивает одновременное открытие (перекрытие) всех радиальных отверстий в седле и затворе и соединяет (разъединяет) входной канал с выходным.