запорно-регулирующее устройство

Формула изобретения

1. Запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с соосно расположенными двумя последовательно открываемыми запорными органами, причем соосно с корпусом закреплен направляющий цилиндр для первого запорного органа, расположенного с возможностью перемещения относительно направляющего цилиндра и взаимодействия с седлом, а второй запорный орган выполнен в виде уменьшенной копии первого запорного органа и соединен с сервоприводом, при этом направляющий цилиндр второго запорного органа прикреплен к направляющему цилиндру первого запорного органа со стороны выхода потока, отличающееся тем, что первый запорный орган выполнен в виде перемещаемого по наружной поверхности направляющего цилиндра полого стакана с разгрузочными отверстиями в его дне, нагруженного возвратной пружиной, расположенной между его дном и корпусом, а второй запорный орган нагружен второй возвратной пружиной, расположенной между его дном и дном первого запорного органа, при этом направляющий цилиндр для первого запорного органа перфорирован проходными отверстиями, седло для первого запорного органа распложено со стороны выхода потока, а дно второго запорного органа соединено с сервоприводом через шток.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь сечений разгрузочных отверстий дна стакана первого запорного органа, по крайней мере, не меньше площади проходных отверстий направляющего цилиндра второго запорного органа, а соотношение площадей сечений проходных отверстий направляющих цилиндров для первого и второго запорных органов составляет 10 : 1 соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидропневмоавтоматики и может найти применение в установках, требующих дросселирования потоков с высокой точностью и в широком диапазоне по расходу, например, на газораспределительных станциях, обслуживающих потребителей природного газа в условиях значительного (до 1000-кратного) изменения газопотребления при сохранении постоянного давления в низконапорном газопроводе.

Известны запорно-регулирующие устройства с двумя последовательно открываемыми запорными органами, которые расположены соосно с корпусом.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков выбрано запорно-регулирующее устройство (а.с. СССР N 411258, М. кл. F 16 K 1/12, 1971), содержащее корпус с соосно расположенными двумя последовательно открываемыми запорными органами, причем соосно с корпусом закреплен направляющий цилиндр для первого запорного органа, расположенного с возможностью перемещения относительно направляющего цилиндра и взаимодействия с седлом, а второй запорный орган выполнен в виде уменьшенной копии первого запорного органа и соединен с сервоприводом, при этом направляющий цилиндр второго запорного органа закреплен с направляющим цилиндром первого запорного органа со стороны выхода потока.

Недостатком указанного устройства является то, что радиальные ребра крепления направляющих элементов для запорно-регулирующих органов размещены в высокоскоростном потоке сдросселированного газа, который может содержать механические примеси. Как показала практика, это приводит к их эрозионному износу, что снижает эксплуатационную надежность устройства в целом. Кроме того, наличие двух самостоятельных приводов значительно усложняет конструкцию запорно-регулирующего устройства.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и упрощение конструкции с сохранением достаточно высокой точности регулирования потоков в широком диапазоне их расходов.

Эта цель достигается тем, что в предложенном устройстве, в отличие от известного, первый запорный орган выполнен в виде перемещаемого по наружной поверхности направляющего цилиндра полого стакана с разгрузочными отверстиями в его дне, нагруженного возвратной пружиной, расположенной между его дном и корпусом, а второй запорный орган нагружен второй возвратной пружиной, расположенной между его дном и дном первого запорного органа, при этом направляющий цилиндр для первого запорного органа перфорирован проходными отверстиями, седло для первого запорного органа расположено со стороны выхода потока, а дно второго запорного органа соединено с сервоприводом через шток, причем площадь сечений разгрузочных отверстий дна стакана первого запорного органа, по крайней мере, не меньше площади проходных отверстий направляющего цилиндра второго запорного органа, а соотношение площадей сечений проходных отверстий направляющих цилиндров для первого и второго запорных органов составляет 10:1, соответственно.

На чертеже показан общий вид запорно-регулирующего устройства в разрезе.

Запорно-регулирующее устройство содержит корпус 1 с соосно расположенными двумя последовательно открываемыми запорными органами, причем соосно с корпусом 1 закреплен перфорированный со стороны выхода потока проходными отверстиями 2 направляющий цилиндр 3 для первого запорного органа, представляющего собой перемещаемый с наружной стороны цилиндра 3 полый стакан 4, со стороны выхода потока взаимодействующий с седлом 5, а с противоположной стороны дно стакана 4 с разгрузочными отверстиями 6 нагружено относительно корпуса 1 возвратной пружиной 7. Второй запорный орган, представляющий собой уменьшенную копию первого, своим неподвижным направляющим цилиндром 8 с проходными отверстиями 9 со стороны выхода потока закреплен с цилиндром 3 первого запорного органа. При этом полый стакан 10 со стороны выхода потока взаимодействует с седлом 11, а с противоположной стороны дно стакана 10 с разгрузочными отверстиями 12 нагружено относительно дна стакана 4 возвратной пружиной 13 и соединено штоком 14 с сервоприводом (на чертеже не показан).

Герметичность запирания отверстий 2 и 9 обеспечивается кольцевыми уплотнениями в седлах 5 и 11, соответственно.

Оба запорных органа разгружены от осевых сил давления, так как каждый из них имеет сравнительно малую площадь торцевых поверхностей, в результате перепад давления действует в основном на его боковые стенки. При этом площадь сечений разгрузочных отверстий 6 дна стакана 4 первого запорного органа должна быть, по крайней мере, не менее площади проходных отверстий 9 цилиндра 8 второго запорного органа, а оптимальное соотношение суммарных площадей сечений проходных отверстий 2 и 9 должно составлять 10:1, соответственно.

Предлагаемое устройство работает в следующей последовательности. По сигналу от пилота управления, настроенного на поддержание давления на выходе из устройства, стакан 10 второго запорного органа пропорционально открывает перекрытые ранее проходные отверстия 9, через которые газ поступает в полость выхода низкого давления. Таким образом, осуществляется работа устройства на малых расходах газа. При увеличении газопотребления стакан 10, перемещаясь вправо, в момент полного открытия проходных отверстий 9 наталкивается на дно стакана 4 первого запорного органа при полностью открытом втором запорном органе. Закрытие устройства осуществляется в обратном порядке: вначале запирается первый запорный орган, затем - второй запорный орган.

Таким образом, работа устройства носит двухступенчатый характер и обеспечивает достаточно высокую точность регулирования потоков в широком диапазоне их расходов.

При этом высокоскоростные потоки, которые могут содержать механические примеси, истекающие через радиальные проходные отверстия 2 и 9 в приосевую зону выходного трубопровода, взаимодействуют между собой таким образом, что механические (и прочие) частицы концентрируются преимущественно в приосевой зоне и при дальнейшем движении не оказывают сильного эрозионного воздействия на тактовые элементы устройства. За счет этого достигается повышение эксплуатационной надежности устройства в целом. С другой стороны, все основные элементы устройства и силового корпуса просты по конструкции, технологичны в использовании и при необходимости по мере износа могут быть легко и быстро заменены. Кроме того, использование одного привода для обоих запорных органов существенно упрощает конструкцию устройства.

Таким образом, достигается главная цель изобретения: повышение эксплуатационной надежности и упрощение конструкции с сохранением достаточно высокой точности регулирования потоков в широком диапазоне их расходов.