Регулирующий клапан Советский патент 1986 года по МПК G05D16/06 

лом установлено кольцо, по периметру которого расположены подпружиненные сильфоны, внутренняя полость которых сообщается с атмосферой. В корпусе выполнены 2 патрубка, один из которых соединен с газовым пространством реэервуара, а другой - с входом компрессора и через задвижку с выходом емкости высокого давления. Кв..драты диаметров седел клапана относятся как ве;тичииы максимальноИзобретение относится к армату- ростроению и может быть использовано для регулирования давлений в газовых пространствах емкостей, в ча- :тности в системах газоуравнивания резервуаров при транспорте и хранении нефти на нефтепромыслах и нефтебазах.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На чертеже показан регулирующий клапан, установленный на газоуравнительной линии.

Регулирующий клапан содержит корпус 1, в котором расположены меньшее седло 2 и большее седло 3. Седла 2 и 3 перекрываются затвором 4, соединенным штоком 5 с мембранным чувствительным элементом 6, верхняя часть которого соединяется с газовым пространством резервуара 7, k нижняя контактирует с пружиной 8. Между затвором 4 и меныш1М седлом 2 установлено кольцо 9, по периметру которого расположены подпружиненные сильфоны 10, прикрепленные одним торцом к кольцу 9, а другим - к корпусу 1. Внутренняя полость сильфонов 10 сообщается с атмосферой.

В корпусе 1 со стороны меньшего седла 2 вьтолнен патрубок 11, а со .стороны большего седла 3 - патрубок 12. Патрубок 11 соединен с газовым пространством резервуара 7, а патрубок 12 подсоединён к входу компрессо ра 13 и, через задвижку 14, к выходу емкости 15 высокого давления.

го разрежения к мяксинальному давлению, образующихся в корпусе клапана. Регулирующий клапан обладает многофункциональным действием, что позволяет применять его для регулирования давления в газовых пространствах емкостей, эксплуатирующихся в режиме периодической закачки-выкачки продукта без дополнительных уст- pofiCTB и прокладки дистанционных пиний управления. 1 ил.

Регулирующий клапан работает в двух циклах.

При цикле опорожнения резервуара (давление в нем снижается) открывается задвижка 14 и в газовое пространство резервуара 7 подается компенсирующий газ из емкости 15 высокого давления. Газ по пат рубку 12 посту- пает в корпус 1 и, пройдя два открытых седла 3 и 2, через патрубок 11 заполняет газовое пространство резервуара 7. При достижении в резервуаре 7 максимального давления (верх- НИИ предел заданного давления) мембрана 6 преодолевает сопротивление пружины 8 и перемещает шток 5 с зат- вором 4 до прижима его к кольцу 9. При этом пружины сильфонов 10 частич- но сжимаются, что приводит к росту гидравлических сопротивлений между затвором 4 и седлом 2. Увеличивающееся давление в корпусе сжимает сильфоны 10 таким образом, что плос- кость поверхности кольца 9 становится Н1гже кромки седла 2. При этом затвор 4 плотно перекрывает отверстие седла 2, прекращая доступ газа в резервуар.

Сила прижатия затвора 4 к седлу 2 определяется площадью мембраны 6, величиной усилия пружины 8, давлением газ.ч в корпусе 1 , площадью отверстия нижнего седла 2. После перекрытия седла 2 давление в корпусе 1 полностью сжимает сильфоны 10 и диск 9 не контактирует с затвором 4. Отрыв затвора 4 от седла 2 происходит

при падении давления до заданного минимума, т.е. после прижатия тарелки затвора Д к седлу 2. На участок поверхности тарелки,.равный площади отверстия, действует давление газовой линии. В этом случае для работы клапана в цикле опорожнения резервуара необходимо соблюдение следующего неравенства:

р s;-F,-p;.s,-8, (1)

где PJ. - максимальное давление газа в емкости 15 высокого давления;

Sj, - площадь нижнего отверстия; F - сила давления пружины в

сжатом состоянии; Рр - минимальное заданное значение в газовом пространстве резервуара 7;

S - эффективная площадь мембраны клапана;

о - потери усилия при движении щтока на трение в сальнике Сила давления пружины F в сжатом состоянии определяется из выражения

H

(2)

где Р - максимальное заданное значение давления в газовом пространстве резервуара 7. Неравенство (I) можно заменить уравнением, уменьшив правую часть выражения на 5-10%. Потери на трение в сальнике можно не учитывать ввиду их незначительной величины.

Подставив формулу (2) в (1) и решив уравнение относительно диаметра, имеем

D .()i0.

и TJ 7р:

(3)

где D - диаметр нижнего отверстия седла.

В зтом случае при снижении давления в газовом пространстве резервуара до величины Р (заданное максимальное давление) происходит отрыв затвора А от седпа 2 и перемещение штока в верхиее положение. Однако верхнее седло 3 не перекрывается затвором А, так как на поверхность тарелки затвора 4 действует давление сжатого газа, поступающего из газоуравнительной системы.

При цикле наполнения продукта в резервуаре 7 задвижку 14 закрывают

2527664

и включают компрессор 13. Упелгтчива- ющийся уровень жидкости вытесняет газ из газового пространства ре-з€р- вуара. Вытесняемый газ через патру- 5 бок 11, седла 2 и 3 и патрубок 12 поступает на вход ко трессоря 13, где сжимается по давления,при котором происходит конденсация газа (это

позволяет в 300-360 раз уменьшить О объем газосборника по сравнению с объемом газового пространства резервуара) . Сконденсированный газ стека- .ет в емкость 15 высокого давления. В случае, когда производительность 5 компрессора больше, чем скорость вытесняемого газа, давление в газовом пространстве резервуара падает ниже заданного минимума. Затвор 4 под действием пружины 8 прижимается к 20 седлу 3, отсоединяя газовое пространство резервуара от входа компрессора, и тем самым предотвращает создание вакуума в резервуаре. Отрыв затвора 4 от седла 3 происходит при достижении давлением в резервуаре заданного максимального значения. Условия отрыва определяются неравенством

30 .-Fp-F, (4)

где Р - максимальное значение величины вакуума, образующегося в полости клапана при работе компрессора; 35 FP - сила давления пружины в раз жатом состоянии; S - площадь верхнего отверстия седла.

25

40

Сила давления пружины „ в разжатом состоянии определяется из выражения

,.S,,

(5)

Проведя аналогичные преобразования , получим

D , (6)

где Т - диаметр верхнего отверстия

седла.

Если в момент наполнения резервуара будб т несвоевременно включен компрессор (компрессор должен быть включен одновременно с началом цикла заполнения резервуара), то давление в газовом пространстве резервуара может увеличиться до своего максимального значения (Рр). Однако закрытия клапана, т.е. перекрытия за- трором 4 отверстия седла 2, не произойдет, так.как пружины сильфонов 10 не дадут опуститься поверхности кольца 9 ниже кромок седла 2,

Сила пружины сильфона в разжатом состоянии должна удовлетворять следующему неравенству:

,.r; , . (7)

где F - сила пружины сильфона в разжатом состоянии; п - количество пружин. Диаметр сильфона должен быть равен:

D

(8)

где D - диаметр сильфона;

йР - перепад давления газа на

клапане;

F - сила пружины сильфона в момент перекрытия седла 2.

При соблюдении соотношений. представленных в формулах (3), (6) ч (8), остальные конструктивные размеры клапана определяются по известным методикам. Клапан приобретает такие свойства, которые позволяют использовать его в системах газоуравнивания.

Основное соотношение клапана, т.е. соотношение диаметровседел, получается путем деления выражения по формуле (3) на выражение по формуле (6) и возведения в квадрат правой и левой частей полученного уравнения:

V IL

4 S,)(0,«TO,9l

C9)

или

D

1

р; р;

(10)

Из выражения (1П) следует, что для выполнения клапаном его функций необходимо, чтобы квадраты диаметров седел относились как величины максимального разрежения и максимального давления, образующихся в Kopnyde клапана.

Формула изобретения

Регулирующий клапан, содержащий корпус с двумя патрубками, в котором расположены мембраны, чувствительный злемент, шток и затвор, размещенный между двумя седлами, выполненными с различными диаметрами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, между затвором и меньшим седлом установлено кольцо, по периметру которого расположены подпружиненные сильфоны, закрепленные одним торцом с кольцом, а другим - с корпусом, внутренняя полость сильфонов сообщена с атмосферой, причем квадраты диаметров седел относятся как величины максимального разрежения к максимальному давлению, обра- в корпусе клапана.

fjfffffffffffffijffff

-.,/гт«

fff ffrr

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано для регулирования давлений в газовых пространствах емкостей, в частности в системах газоуравнивания резервуаров при транспорте и хранении нефти на нефтепромыслах и нефтебазах. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Регулирующий клапан содержит корпус, в котором расположены меньшее седло и большее седло. Седла перекрываются затвором, соединенным штоком с мембраной, верхняя часть которой соединена с газовым пространством резервуара, а нижняя контактирует с прУ- жиной. Между затвором и меньшим седg (Л д 05 О)