клапан запорно-регулирующий

Формула изобретения

Клапан запорно-регулирующий, в корпусе которого с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные с штоком, перемещаемым приводом, отличающийся тем, что первый затвор, разгрузочный, выполнен в виде охватывающей шток ступенчатой втулки-плунжера, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, причем 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, причем внутренний диаметр трубчатой части седла до уплотнительного элемента сопрягается с наружным диаметром запорно-регулирующего затвора, при этом последний установлен с возможностью осевого перемещения штоком через разгрузочный затвор вдоль трубчатой части седла от уплотнительного элемента, причем запорно-регулирующий затвор за уплотнительной поверхностью выполнен трубчатым с радиальными отверстиями, через которые входной канал соединяется с выходным при открытом запорно-регулирующем затворе.

Описание изобретения к патенту

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 транспортируемой среды.

Известно запорно-регулирующее устройство, в корпусе которого с проходным отверстием в седле установлены плоский шибер с уплотнительными поверхностями и отверстием и поворотный запорный элемент, фиксируемый в открытом положении, причем поворотный запорный элемент установлен вне зоны проходного отверстия, а уплотнительные поверхности шибера и седла герметизированы на всем диапазоне регулирования, при этом шток снабжен охватывающей его ступенчатой втулкой, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, причем на ступени меньшего диаметра выполнен паз, поворотный запорный орган установлен с возможностью взаимодействия с указанным пазом (а.с. №1203295, МПК 4 кл. F 16 К 3/00, приор. 05.07.84).

Известно запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с входным и выходным каналами и седло с отверстием, в котором установлены управляемые воздействием передвижного штока, соединенного с приводом, регулирующий затвор в виде плоского шибера с отверстием и уплотнительными поверхностями и поворотный запорный затвор, соединенный со штоком и представляющий собой две заслонки, одна из которых - глухая с уплотнительной поверхностью, а другая - разгрузочная с уплотнительной поверхностью и отверстием (патент СССР №1753142 А2, кл. F 16 К 3/00, 07.08.92).

Недостатком этих запорно-регулирующих устройств является сложность поворотного запорного органа, снижающая надежность его работы.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является 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 с 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 с штоком, причем в полом удлинении штока выполнены радиальные отверстия, расположенные над тарельчатым затвором (патент РФ №2162179, 7 МПК F 16 К 1/44, 22.05.2000).

Недостатком клапана запорно-регулирующего является сложность конструкции, обусловленная наличием трех затворов: одного регулирующего и двух запорных, причем дополнительный (разгрузочный) затвор выполнен таким образом, что при использовании клапана с электроприводом для обеспечения герметичности затвора требуется точная настройка конечного выключателя электропривода.

Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого упрощалась бы конструкция устройства и повышалась надежность его работы.

Для достижения названного технического результата в корпусе клапана запорно-регулирующего с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные с штоком, перемещаемым приводом.

Заявляемый клапан запорно-регулирующий отличается от прототипа тем, что первый затвор - разгрузочный - выполнен в виде охватывающей шток ступенчатой втулки-плунжера, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, причем 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, причем внутренний диаметр трубчатой части седла до уплотнительного элемента сопрягается с наружным диаметром запорно-регулирующего затвора, при этом последний установлен с возможностью осевого перемещения штоком через разгрузочный затвор вдоль трубчатой части седла от уплотнительного элемента, причем запорно-регулирующий затвор за уплотнительной поверхностью выполнен трубчатым с радиальными отверстиями, через которые входной канал соединяется с выходным при открытом запорно-регулирующем затворе.

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

Клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами. Внутри корпуса размещены два затвора (в сборе), связанные с штоком 4, управляемым приводом 5. Шток выполнен ступенчатым с уплотнительным элементом 6 и буртом 7. Первый затвор - разгрузочный - выполнен в виде охватывающей шток ступенчатой втулки-плунжера 8 с уплотнительным элементом 9 и уплотнительной поверхностью 10, выполненной с разными эффективными площадями сечения на торцах, в результате чего ступенчатая втулка-плунжер имеет возможность осевого перемещения совместно со штоком, в котором имеется канал 11, сообщенный с атмосферой. Подвижность ступенчатой втулки-плунжера ограничена крайними положениями перемещения (верхним и нижним).

Ступенчатая втулка-плунжер расположена соосно внутри второго - запорно-регулирующего затвора 12 (в сборе) с уплотнительным элементом 13, разгрузочным отверстием 14, уплотнительной поверхностью 15 и трубчатой частью 16 с радиальными отверстиями 17, расположенной за уплотнительной поверхностью по ходу потока транспортируемой среды.

В крайнем нижнем положении ступенчатая втулка-плунжер взаимодействует своей уплотнительной поверхностью с уплотнительным элементом и перекрывает разгрузочное отверстие, а в крайнем верхнем ограничена запорно-регулирующим затвором.

Запорно-регулирующий затвор размещен в седле 18 с уплотнительным элементом 19, выполненном трубчатым с косыми отверстиями 20, расположенными до уплотнительного элемента по ходу потока транспортируемой среды. Внутренний диаметр трубчатой части седла до уплотнительного элемента и наружный диаметр запорно-регулирующего затвора до уплотнительной поверхности выполнены сопрягаемыми. Запорно-регулирующий затвор установлен с возможностью осевого перемещения штоком через ступенчатую втулку-плунжер вдоль трубчатой части седла от уплотнительного элемента и фиксации его в крайнем нижнем положении. 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 4 находится в своем крайнем нижнем положении внутри ступенчатой втулки-плунжера 8, имея с ней зазоры как со стороны торца, так и со стороны бурта 7.

Запорно-регулирующий затвор 12 под действием давления транспортируемой среды своей уплотнительной поверхностью 15 прижимается к уплотнительному элементу 19 седла 18, герметично перекрывая поток транспортируемой среды из входного канала 2 в выходной 3.

Ступенчатая втулка-плунжер 8 под действием давления транспортируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах своей уплотнительной поверхностью 10 прижимается к уплотнительному элементу 13 запорно-регулирующего затвора 12, герметично перекрывая разгрузочное отверстие 14.

При необходимости открытия клапана и регулирования расхода транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 5, который начинает перемещать шток 4 вверх до упора в ступенчатую втулку-плунжер 8. После этого шток 4 совместно с ней перемещается до момента соприкосновения ступенчатой втулки-плунжера 8 с запорно-регулирующим затвором 12 от уплотнительного элемента 13, открывая разгрузочное отверстие 14 для прохода среды, находящейся над запорно-регулирующим затвором 12, для его разгрузки. При дальнейшем движении шток 4 со ступенчатой втулкой-плунжером 8 перемещают запорно-регулирующий затвор 12 вдоль трубчатой части седла 18 от уплотнительного элемента 19, открывая проход транспортируемой среде из входного канала 2 через косые отверстия 20 и далее через радиальные отверстия 17 трубчатой части 16 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 12, обеспечивающее соответствующий расход транспортируемой среды через косые отверстия 20 и радиальные отверстия 17. Сопряжение наружного диаметра запорно-регулирующего затвора 12 и внутреннего диаметра седла 18 позволяет дросселировать поток транспортируемой среды через косые отверстия 20 седла 18 и радиальные отверстия 17 трубчатой части 16 запорно-регулирующего затвора 12 одновременно, при этом перепад давления оптимально распределяется между обеими ступенями по всему ходу запорно-регулирующего затвора 12.

При необходимости перекрытия потока транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 5, который начинает перемещать шток 4 вниз. Ступенчатая втулка-плунжер 8 под действием давления транспортируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах перемещается вниз вместе со штоком 4. В свою очередь, запорно-регулирующий затвор 12 под действием перепада давления среды также перемещается вниз вместе со штоком 4 и ступенчатой втулкой–плунжером 8. Их совместное перемещение продолжается до тех пор, пока запорно-регулирующий затвор 12 своей уплотнительной поверхностью 15 не достигнет уплотнительного элемента 19 седла 18, герметично перекрывая его, а шток 4 и ступенчатая втулка-плунжер 8 продолжат свое движение вниз. Их совместное перемещение продолжается до тех пор, пока ступенчатая втулка-плунжер 8 своей уплотнительной поверхностью 10 не достигнет уплотнительного элемента 13, герметично перекрывая разгрузочное отверстие 14 запорно-регулирующего затвора 12, а шток 4 продолжит свое движение вниз. Перемещение штока 4 продолжается до тех пор, пока он не достигнет своего крайнего нижнего положения, соответствующего выключенному приводу.

Благодаря упрощению конструкции клапана обеспечивается повышение надежности его работы.