регулирующее устройство

Формула изобретения

1. Регулирующее устройство, содержащее корпус, седло, запорный орган, закрепленный на штоке с сальниковым уплотнением и маховиком в его верхней части, причем седло выполнено в виде втулки с проходным сечением, сужающимся к центру с обеих сторон, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде колена с удлиненным цилиндрическим участком и снабжен расположенным соосно с последним патрубком-цилиндром, в котором размещен поршень, закрепленный на штоке и образующий с сальниковым уплотнением надпоршневую полость, при этом седло установлено в удлиненном цилиндрическом участке корпуса, а запорный орган выполнен в виде двух сочлененных между собой конусных фигур, обращенных друг к другу своими основаниями, причем на его сужающемся участке, обращенном к штоку, размещена рабочая поверхность, а его сужающийся участок, расположенный с противоположной стороны штока, соединен с центрирующим элементом, при этом полости, расположенные над поршнем и под запорным органом, сообщены между собой.

2. Регулирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь кольцевого сечения сочлененных оснований запорного органа больше кольцевой площади поршня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области арматуростроения, а именно к регулирующим устройствам, применяемым при транспортировании жидкости и газа по трубопроводу и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для регулирования закачки воды в пласты при поддержании пластового давления, а также - в химической, энергетической и других отраслях народного хозяйства.

Известно устройство для регулирования гидравлических параметров транспортируемой жидкости, состоящее из корпуса, в котором расположен запорный орган, соединенный со шпинделем, находящимся в крышке-стойке, сальникового уплотнения и маховика [1].

К недостаткам данной конструкции относятся:

неудовлетворительная надежность и малый срок службы, обусловленные возникновением кавитации в зоне перехода жидкости из области высокого давления в область низкого, приводящей к интенсивному износу уплотнительных поверхностей. Это особо заметно при малых зазорах между седлом и запорным устройством;

применение подобного устройства ограничивается областью малых гидравлических параметров из-за больших усилий, имеющих место при перемещении запорного органа.

Известна также клиновая задвижка, включающая корпус с симметрично расположенными в нем дисковыми седлами, крышку-стойку с размещенными в ней шпинделем, клиновым запорным органом, сальниковой набивкой с крон-буксой и маховиком [2].

К основным недостаткам данного устройства относятся:

неудовлетворительная надежность и малый срок службы, обусловленные возникновением кавитации при переходе магистральной жидкости через задвижку, приводящей к интенсивному износу уплотнительных поверхностей;

ограниченная область применения из-за невозможности использования их в качестве регулятора давления, из-за их большой массы, трудоемкости их обслуживания, а также из-за высокой себестоимости их изготовления;

большие ремонтно-эксплуатационные расходы из-за высокой трудоемкости ремонтных работ (шлифовка и притирка в сборе уплотнительных поверхностей), малого межремонтного периода, необходимости привлечения для ремонтных работ и работ по обслуживанию задвижек высококвалифицированных специалистов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является регулирующее устройство, содержащее корпус, седло, запорный орган, закрепленный на штоке с сальниковым уплотнением и маховиком в его верхней части, причем седло выполнено в виде втулки с проходным сечением, сужающимся к центру с обеих сторон [3].

К недостаткам данной конструкции относятся:

неразгруженность штока от осевых сил, приводящих к необходимости приложения больших усилий на маховик;

высокие эксплуатационные расходы, обусловленные тем, что конструкция не позволяет производить замену сальникового уплотнения при открытом запорном органе и необходимостью частой замены штока ввиду износа его винтовой части;

значительные габаритные размеры и масса устройства, обусловленные необходимостью приложения значительных усилий на маховик.

Задачей изобретения является создание регулирующего устройства, обладающего небольшими габаритными размерами и массой, повышенными удобствами в обслуживании при минимальных эксплуатационных расходах.

Указанная задача решается регулирующим устройством, содержащим корпус, седло, запорный орган, закрепленный на штоке с сальниковым уплотнением и маховиком в его верхней части, причем седло выполнено в виде втулки с проходным сечением, сужающимся к центру с обеих сторон.

Новым является то, что корпус выполнен в виде колена с удлиненным цилиндрическим участком и снабжен расположенным соосно последнему патрубком-цилиндром, в котором размещен поршень, закрепленный на штоке и образующий с сальниковым уплотнением надпоршневую полость, при этом седло установлено в удлиненном цилиндрическом участке корпуса, а запорный орган выполнен в виде двух сочлененных между собой конусных фигур, обращенных друг к другу своими основаниями, причем на его сужающемся участке, обращенном к штоку, размещена рабочая поверхность, а его сужающийся участок, расположенный с противоположной стороны штока, соединен с центрирующим элементом, при этом полости, расположенные над поршнем и под запорным органом, сообщены между собой.

Новым также является то, что площадь кольцевого сечения сочлененных оснований запорного органа больше кольцевой площадки поршня.

На чертеже изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.

Оно состоит из корпуса 1 в виде колена с удлиненным цилиндрическим участком 2, в котором размещено седло 3, выполненное в виде втулки с проходным сечением, плавно сужающимся к центру с обеих сторон и поджатое снизу втулкой 4. Корпус 1 снабжен патрубком-цилиндром 5, расположенным соосно удлиненному цилиндрическому участку 2, через место изгиба корпуса пропущен шток 6, соединенный в нижней части через муфту 7 с запорным органом 8, выполненным в виде сочлененных между собой конусных фигур, обращенных друг к другу своими основаниями.

Сужающийся участок запорного органа, обращенный к штоку, является рабочей поверхностью, а сужающийся участок - с противоположной стороны штока, соединен с центрирующим элементом 9. В патрубке-цилиндре 5 на штоке 6 установлен поршень 10, образующий с заглушкой 11 подпоршневую полость "в", а с сальниковым уплотнением 12 - надпоршневую полость "б". Сальниковое уплотнение 12 зажато с обеих сторон кронбуксами 13 с помощью гайки 14. На верхний торец патрубка-цилиндра 5 посажена пята 15, являющаяся опорой для ступицы маховика 16, входящей в зацепление с резьбовой втулкой 17, закрепленной на штоке 6.

Надпоршневую полость "б" и полость "г" под запорным органом сообщены между собой трубкой 18 с вентилем высокого давления 19.

Поршень 10 зафиксирован со стороны маховика 16 буртиком 20.

Устройство выполнено так, что площадь кольцевого сечения сочлененных оснований запорного органа 8 больше кольцевой площадки поршня 10.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Перекачиваемая жидкость по магистральному трубопроводу движется в направлении устройства и попадая в ее полость "а" направляется через зазор между седлом 3 и запорным органом 8 в полость "г" и дальше по магистральному трубопроводу.

При положении "открыто" усилия на запорный орган направлены вниз (по направлению движения жидкости), а усилия на поршень - вверх, при этом результирующая сила направлена вниз благодаря тому, что площадь кольцевого сечения сочлененных оснований запорного органа больше кольцевой площадки поршня.

Положение "среднее".

Усилия на запорный орган направлены вниз, а усилия на поршень верх, а результирующая сила направлена вниз, но она меньше, чем в первом случае.

При операции закрытия устройства поворотом маховика 16, поднимается шток 6 вверх и вместе с ним запорный орган 8.

Происходит это при небольшом усилии поворота маховика 16. При этом усилия на запорный орган направлены вниз, усилие на поршень вверх, а результирующая сила всегда направлена вниз.

Следует подчеркнуть, что усилия, прилагаемые к маховику, при уменьшении зазора между седлом и запорным органом снижаются.

При замене сальникового уплотнения вентиль 19 закрывается, тем самым отсекается надпоршневая полость патрубка-цилиндра от полости магистрального трубопровода.

Применение предлагаемого устройства позволит:

повысить удобства в обслуживании благодаря малым усилиям, прилагаемым к маховику;

снизить эксплуатационные расходы, объясняющиеся тем, что замену сальникового уплотнения можно производить при открытом запорном органе и, кроме того, не требуется частая замена штока;

снизить габаритные размеры и массу, обусловленные разгруженностью штока.

Источники информации

1. Аналог. А.с. N 836430, МКИ F16K 1/02,1981 г.

2. Аналог. Д.Ф. Гуревич и др. Справочник по арматуре для газо- и нефтепроводов. Л.: Недра, 1988 г.

3. Прототип. Заявка PCT WO 90/15944 А2, кл. F 16 К 1/08, 27.12.1990 г.