Распределитель потока Советский патент 1992 года по МПК G05D7/01 

СО

С

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для ввода ингибиторов гидратообразования и коррозии на скважинах и других объектах нефтяной и химической промышленности. Цель изобретения - повышение надежности распределителя потока. Распределитель потока содержит корпус 1 с входным и выходным каналами, в котором размещен гидродвигатель в виде гидроцилиндра 2, поршень которого соединен через шток с зубчатой рейкой 5, клапанный распределитель в виде подпружиненных клапанов 33, связанных через толкатели с наклонным вращающимся кулачком 30, причем приводной вал 26 кулачка связан через шестерню с зубчатой рейкой 5, и командо- аппаратв виде коаксиально расположенных первого и второго клапанов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для ввода ингибиторов гидра- тообразования и коррозии на скважинах и других объектах нефтяной и химической промышленности, особенно где отсутствуют источники энергии.

Известен распределитель потока жидкости, содержащий корпус с расположенными в нем гидравлическим шестеренчатым двигателем и механизмом распределения потока, выполненным в виде водила, жестко соединенного с валом шестеренчатого двигателя, с наклонным к оси вращения вала кулачком, и клапанного распределителя с клапанами, подпружиненные толкатели которых установлены с возможностью взаимодействия с кулачком.

Однако наличие шестеренчатого двигателя в распределителе делает невозможным распределение водных или спиртовых

растворов, например, ингибиторов на кустах газовых скважин, из-за повышенного износа трущихся поверхностей.

Известен распределитель потока жидкости, содержащий расположенные в корпусе гидравлический двигатель и механизм распределения потока в виде водила с наклонным кулачком, а также клапанный распределитель с подпружиненными клапанами, толкатели которых установлены с возможностью взаимодействия с кулачком. Гидравлический двигатель выполнен в виде гидроцилиндра с поршнем, связанным с зубчатой рейкой, причём подпоршневая полость двигателя содержит командоаппа- рат в виде золотника с серьгой и его привода, состоящего из установленной враспор продольно изогнутой пружины и штанги переключения пружины, закрепленной на поршне.

XI

|ЧЭ

XI

GJ

Однако надежность работы золотников с такими жидкостями, как например, ингибиторы, также оказывается недостаточной.

Целью изобретения является повышение надежности распределителя.

С этой целью командоаппарат в виде коаксиально расположенных первого и второго клапанов, причем штоковая полость гидроцилиндра соединена через первый клапан с бесштоковой полостью, которая соединена через полый шток второго клапана с перепускным каналом, а между бесштоковой полостью и перепускным каналом установлен элемент задержки открытия первого клапана в виде поршня, подпружи- ненного со стороны перепускного канала. Кроме того, перед входным каналом установлен регулируемый дроссель, вход которого соединен с перепускным каналом через переливной клапан.

Исключение золотниковой пары повышает срок службы распределителя, уменьшает затраты на обслуживание.

Кроме того, введение элемента задержки открытия первого клапана создает уело- вия герметичного закрытия выходного клапана, что обеспечивает работоспособность устройства на несжимаемых жидкостях.

На фиг. 1 представлен распределитель потока, разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I - элемент задержки открытия первого клапана; на фиг. 4 - узел

11- второй клапан, разрез.

Распределитель потока содержит кор- пус 1 с входным (Вход) и выходными (Выход) каналами, гидродвигатель, выполненный в виде гидроцилиндра.2 с поршнем 3, соединенным штоком 4 с зубчатой рейкой 5. Полость гидроцилиндра 2 делится поршнем 3 на штоковую Б и бесштоковую В полости. Поршень 3 с нижнего торца имеет седло 6 (из резины).

На нижнем торце гидроцилиндра 2 смонтирован стакан 7, в полости которого находится подвижная каретка 8 с пружиной 9. На верхнем торце каретки 8 смонтирован первый клапан 10 командоаппарата. В верхнем конце стакана 7 выполнено клапанное седло 11. В полости каретки 8 расположена пустотелая тяга 12, оканчивающаяся сверху вторым клапаном 13 командоаппарата, расположенным коаксиально первому клапану 10.

Клапан 13 снизу имеет фигурный выступ для упора в верхний торец 14 каретки 8. Тяга

12снизу снабжена упором 15 (регулятор рабочего хода) для взаимодействия с нижним торцом каретки 8. Снизу стакан 7 закрыт крышкой 16, имеющей выход, соединенный с перепускным каналом 17.

Бесштоковая полость В соединена с перепускным каналом 17 через элемент задер- жки открытия первого клапана 10, состоящий из цилиндра 18, поршня 19, пружины 20.

Штоковая Б и бесштоковая В полости соединены со входным каналом Вход каналами 21 и 22 через регулируемый дроссель 23.

Между входом и выходом гидродвигателя установлен переливной клапан 24, вход которого через канал 25 подключен ко Входу и дросселю 23, а выход соединен с выходом гидродвигателя и перепускным каналом 17. Клапанный распределитель выполнен в полости корпуса 1 и состоит из установленного на подшипниках приводного вала 26, имеющего шестерню 27, находящуюся в зацеплении с зубчатой рейкой 5 гидродвигателя.

Правый конец вала 26 имеет водило 28 и закреплен в корпусе 1 с помощью промежуточной опоры 29, которая разделяет полость корпуса на камеры Г и Д и имеет каналы для жидкости.

Водило 28 имеет наклонный вращающийся кулачок 30, вершина которого лежит в точке пересечения его собственной оси с осью вращения вала 26 (точка Е).

По окружности вращения кулачка 30 выполнены подпружиненные клапаны, состоящие из толкателей 31, пружин 32 и шариков 33.

Перепускной канал 17 соединен с камерой Д.

Распределитель работает следующим образом.

В исходном состоянии все полости распределителя заполнены жидкостью.

Жидкость со Входа через дроссель 23 по каналам 21 и 22 под рабочим давлением подается сразу в штоковую Б и бесштоковую В полости гидродвигателя, так как в этот момент первый клапан 10 и седло 11 находится в разомкнутом состоянии. Вследствие того, что клапан 13 замкнут с седлом 6, полость В разобщена с выходом-каналом 17- и давление в полости В достигает входного. В силу того, что диаметр (площадь сечения) тяги 12 меньше диаметра (площади сечения) штока 4, при равенстве давления рабочей среды в полостях Б и В поршень 3 со штоком 4 начинает двигаться вверх, а поршень 19 элемента задержки смещается вправо, сжимая пружину 20. При движении штока 4 рейка 5 вращает шестерню 27 и следовательно, вал 26. При этом приходит в движение водило 28, кулачок 30 которого совершает качание вокруг точки Е без вращения. Полный ход штока 4 поворачивает вал 26 на 360°, т.е.

кулачок 30 совершает полное качание вокруг точки Е, поочередно надавливая на толкатели 31, которые, сдвигаясь вправо, отрывают от седла шарики 33, при этом жидкость, выдавленная штоком 4 из камеры Г, поступает в камеру Д и через клапаны на Выход из распределителя. Таким образом, за полное свое качание кулачок 30 поочередно надавит все толкатели 31 и введет порции жидкости в каждый выходной канал. Причем порции введенной жидкости по объему пропорциональны времени и величине открытия клапана (шарика 33).

Тяга 12 (клапан 13) вместе с поршнем 4 идет вверх до тех пор, пока упор 15 тяги 12 не упрется в нижний торец каретки 8. В это время клапан 13 останавливается, а поршень 3 продолжает движение вверх, т.е. происходит размыкание клапана 13 с седлом 6. В образующуюся щель между клала- ном 13 и седлом 6 жидкость устремляется из полости В по внутреннему каналу тяги 12 на выход из гидродвигателя и далее по перепускному каналу 17 поступает в камеру Д и через клапаны (шарики 33) на Выход из распределителя. Следовательно, давление в полости В падает до выходного и каретка 8 устремляется вверх под действием пружины 9, при этом клапан 10 смыкается с седлом 11. Одновременно поршень 19 эле- мента задержки открытия клапана 10 под действием пружины 20 также смещается влево, вытесняя жидкость в полость В (т.е. возвращается в исходное состояние).

Наступает такое состояние устройства, при котором рабочая жидкость со входа может попасть только в штоковую полость Б. Поэтому под давлением этой рабочей среды, которая давит на поршень 3 сверху, пор- шень устремляется вниз, выдавливая жидкость по внутреннему каналу тяги 12 и перепускному каналу 17 в камеру делителя Д, которая через клапаны поступает на Выход распределителя. При этом движении вниз шток 4 рейкой 5 поворачивает вал 26 и, соответственно кулачок 30, в обратную сторону на 360° (или кратно 360°). При этом жидкость аналогично описанному выше поочередно вдавливается в каждый выходной канал (Выход).

По ходу движения поршня 3 вниз клапан 13 также смещается вниз до тех пор, пока своим фигурным выступом не упрется в верхний торец 14 каретки 8. В этот момент клапан 13 закроется и будет сдавливаться резиновое седло 6.

Жидкость в бесштоковой полости В начинает сжиматься (давление растет). Поскольку полость В оказывается замкнутой, возрастающее давление жидкости давит на

поршень 19 элемента задержки и смещает его вправо, сжимая пружину 20. Таким образом элемент задержки позволяет клапану 13 закрыться полностью (герметично).

Поршень, продолжая смещаться вниз, упирается нижним выступом в клапан 13, который, в свою очередь, давит на торец 14 каретки 8 и смещает каретку 8 вниз, преодолевая сопротивление пружины 9. При этом клапан 10 отрывается от сёдла 11. (Сработала линия задержки открытия клапана 10). В. этот момент полость В сообщается с каналом 22 и в ней опять поднимается давление до входного.

В силу указанной выше дифференци- альности, поршень 3 начинает вновь двигаться вверх и весь процесс повторяется. Данная последовательность выполняется до тех пор, пока на вход подается жидкость.

С целью ограничения количества движений поршня, т.е. увеличения срока службы распределителя за счет уменьшения интенсивности износа всех его элементов, поршневой клапан - переливной клапан 24-настраивается таким образом, чтобы поршень 3 двигался со скоростью 1-2 двойных ходов в минуту, а остальной поток жидкости шел через клапан 24 непосредственно в камеру Д по перепускному каналу 17.

Формула изо б р е т е н и я

каналом установлен регулируемый дроссель, вход которого соединен с пе/4 х4

репускным каналом через переливной клапан.

I

фигЛ