запорно-регулирующее устройство

Формула изобретения

Запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с рабочей полостью, входным и выходным каналами, подвижный шток, соединенный с приводом, регулирующий плоский шибер с отверстием, взаимодействующий с седлом, установленным в корпусе со стороны выходного канала, при этом оно снабжено дополнительным седлом, выполненным в виде ступенчатой подвижной в осевом направлении втулки с уплотнительной поверхностью и расположенным во входном канале, а также двухпозиционным клапанным распределителем, причем последний каналами связан с кольцевым зазором, образованным поверхностями ступенчатой втулки и корпуса, и рабочей полостью корпуса и попеременно связан с входным и выходным каналами, отличающееся тем, что шток выполнен ступенчатым, а двухпозиционный клапанный распределитель представляет собой охватывающую шток ступенчатую втулку с разными эффективными площадями сечения на торцах и уплотнительными поверхностями, расположенными на торцах ступеней большего и меньшего диаметров, контактирующими с соответствующими седлами, при этом в канале, связывающем клапанный распределитель с рабочей полостью корпуса, установлен обратный клапан.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к отключающим устройствам с запорным элементом, совершающим скользящее движение вдоль седловой поверхности между впускным и выпускным каналами, и может быть использовано для установки на технологических линиях газовых промыслов для перекрытия и регулирования потока 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, установленный вне зоны проходного отверстия, а уплотнительные поверхности шибера и седла герметизированы на всем диапазоне регулирования (а.с. №.785579, 3 МПК F16К 3/00, приоритет от 17.10.75 г.).

Недостатком этого запорно-регулирующего устройства является использование двух приводов для запирания и регулирования транспортируемой среды, что усложняет конструкцию, управление и снижает надежность работы устройства.

Известно запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с проходным каналом с расположенным в нем седлом, плоским шибером с отверстием, установленным с возможностью перемещения посредством подвижного штока привода, поворотный запорный элемент, состоящий их двух сопряженных друг с другом заслонок, одна из которых, разгрузочная, выполнена с отверстием, причем заслонки установлены на оси, расположенной вне зоны проходного канала и перпендикулярной оси движения подвижного штока с возможностью фиксации в открытом положении. Подвижный шток выполнен ступенчатым, а ось снабжена кинематически связанным с заслонками выступом, установленным с возможностью взаимодействия с большей ступенью подвижного штока. (а.с. №1643836, 5 МПК F16К 3/00, приор. 30.05.88 г.).

Известно запорно-регулирующее устройство, в корпусе которого с проходным отверстием в седле установлены плоский шибер с уплотнительными поверхностями и отверстием, соединенный со штоком привода, и поворотный запорный элемент, фиксируемый в открытом положении, установленный вне зоны проходного отверстия, а уплотнительные поверхности шибера и седла герметизированы на всем диапазоне регулирования. Шток снабжен охватывающей его ступенчатой втулкой, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, причем на ступени меньшего диаметра выполнен паз, а поворотный запорный элемент установлен с возможностью взаимодействия с указанным пазом (а.с. №1203295, 4 МПК F16К 3/00, приоритет от 05.07.84 г.).

Недостатком этих устройств является сложность конструкции, снижающая надежность работы устройства.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с рабочей полостью, входным и выходным каналами, подвижный шток, соединенный с приводом, регулирующий плоский шибер с отверстием, взаимодействующий с седлом, установленным в корпусе со стороны выходного канала, причем оно снабжено дополнительным седлом, выполненным в виде ступенчатой подвижной в осевом направлении втулки с уплотнительной поверхностью и расположенным во входном канале, при этом устройство снабжено двухпозиционным клапанным распределителем с хвостовиком, установленным параллельно штоку, снабженному упором, контактирующим с хвостовиком, причем клапанный распределитель каналами связан с рабочей полостью корпуса и кольцевым зазором, образованным поверхностями ступенчатой втулки и корпуса, и попеременно связан с входным и выходным каналами (a.c. №1583685 5 МПК F16K 3/00, 04.04.88).

Недостатком устройства является его низкая надежность, обусловленная наличием сложного по конструкции клапанного распределителя.

Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого обеспечивалась бы надежность работы, улучшалась ремонтопригодность и увеличивалась долговечность устройства.

Для достижения названного технического результата в корпусе запорно-регулирующего устройства с рабочей полостью, входным и выходным каналами расположены подвижный шток, соединенный с приводом, регулирующий плоский шибер с отверстием, взаимодействующий с седлом, установленным в корпусе со стороны выходного канала, при этом оно снабжено дополнительным седлом, выполненным в виде ступенчатой подвижной в осевом направлении втулки с уплотнительной поверхностью и расположенным во входном канале, а также двухпозиционным клапанным распределителем, причем последний каналами связан с кольцевым зазором, образованным поверхностями ступенчатой втулки и корпуса, и рабочей полостью корпуса и попеременно связан с входным и выходным каналами.

Заявляемое запорно-регулирующее устройство отличается от прототипа тем, что шток выполнен ступенчатым, а двухпозиционный клапанный распределитель представляет собой охватывающую шток ступенчатую втулку с разными эффективными площадями сечения на торцах и уплотнительными поверхностями, расположенными на торцах ступеней большего и меньшего диаметров, контактирующими с соответствующими седлами, при этом в канале, связывающем клапанный распределитель с рабочей полостью корпуса, установлен обратный клапан.

Предлагаемое изобретение изображено на чертеже, где изображен продольный разрез устройства в закрытом положении.

Устройство содержит корпус 1 с рабочей полостью 2, входной 3 и выходной 4 каналы. В корпусе со стороны выходного канала установлено неподвижное седло 5 с отверстием 6 и уплотнительный элемент 7. В неподвижном седле установлены регулирующий плоский шибер 8 с уплотнительными поверхностями 9 и 10 и отверстием 11, вкладыш 12 и уплотнительный элемент 13, герметизирующий уплотнительную поверхность шибера и седло на все диапазоне регулирования. Шибер связан с подвижным штоком 14, выполненным ступенчатым, соединенным с приводом 15.

Внутри корпуса со входном канале расположено дополнительное седло, представляющее собой ступенчатую подвижную в осевом направлении втулку 16 с разными эффективными площадями сечения на торцах, уплотнительной поверхностью 17 и уплотнительными элементами 18-21.

Устройство снабжено двухпозиционным клапанным распределителем 22, представляющим собой охватывающую шток ступенчатую втулку 23 с разными эффективными площадями сечения на торцах и уплотнительными поверхностями 24, 25, расположенными на торцах ступеней большего и меньшего диаметров соответственно и контактирующими с соответствующими седлами 26, 27 с кольцевыми каналами 28 и 29 соответственно.

Зона 30 между седлами сообщена каналом 31 в обеих рабочих позициях ступенчатой втулки 23 с кольцевым зазором 32, образованным поверхностями ступенчатой втулки 16 и корпуса и каналом 33 с обратным клапаном 34 с рабочей полостью корпуса. Причем в одном из рабочих положений зона между седлами соединена каналом 35 одновременно с выходным каналом корпуса, а в другой рабочей позиции - каналом 36 с входным каналом корпуса.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении (закрыто) ступенчатый шток 14 с шибером 8 находятся в крайнем верхнем положении. При этом ступенчатая втулка 23 своей уплотнительной поверхностью 25 прижата штоком 14 к седлу 27, перекрывая кольцевой канал 29, а кольцевой зазор 32 соединен каналами 31 и 35 с выходным каналом 4 корпуса 1. Подвижная ступенчатая втулка 16 с уплотнительной поверхностью 17 и уплотнительными элементами 18-21 под действием давления транспортируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах прижата к уплотнительной поверхности 10 шибера 8 и взаимодействует с ней вне зоны проходного отверстия 11, прекращая подачу среды, разъединяя рабочую полость 2 и входной канал 3 корпуса 1.

При необходимости открытия устройства подают соответствующий сигнал на привод 15, который начинает перемещать ступенчатый шток 14 вниз. Ступенчатая втулка 23 под действием давления транспортируемой среды, поступающей из входного канала 3 через канал 36 в кольцевой канал 29, из-за разных эффективных площадей сечения на торцах перемещается вниз вместе со штоком 14. При этом уплотнительная поверхность 25 втулки 23 отходит от седла 27, соединяя через каналы 36, 29, 31 кольцевой зазор 32 и через канал 33 и обратный клапан 34 рабочую полость 2 с входным каналом 3 корпуса 1.

Одновременно с этим ступенчатая втулка 23 своей уплотнительной поверхностью 24 прижимается к седлу 26, перекрывая кольцевой канал 28, разъединяя кольцевой зазор 32 и канал 31 с кольцевым каналом 28, каналом 35 и выходным каналом 4 корпуса 1. В результате этого рабочая полость 2 корпуса 1 через канал 33 и обратный клапан 34 заполняется транспортируемой средой, выравнивая давление внутри и снаружи подвижной ступенчатой втулки 16, т.е. выравнивая давление в рабочей полости 2, кольцевом зазоре 32 и входном канале 3 корпуса 1. При этом подвижная ступенчатая втулка 16 с уплотнительной поверхностью 17 и уплотнительными элементами 18-21 под действием давления транспортируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах перемещается от уплотнительной поверхности 10 шибера 8 в открытое положение, соединяя рабочую полость 2 с входным каналом 3 корпуса 1, причем шток 14 продолжает свое движение вниз.

После того как шток 14 пройдет холостой ход в шибере 8, он перемещает шибер 8 с вкладышем 12 и уплотнительным элементом 13 относительно седла 5, в результате чего проходное отверстие 6 в седле 5 частично открывается шибером 8 и происходит регулирование количества транспортируемой среды.

При необходимости перекрытия потока транспортируемой среды подают соответствующий (максимальный или минимальный) по величине сигнал на привод 15, который начинает перемещать шток 14 вверх, полностью перекрывая проходное отверстие 6 в седле 5. При дальнейшем движении вверх штока 14 он упирается в ступенчатую втулку 23 и перемещает ее вверх. При этом уплотнительная поверхность 24 втулки 23 отходит от седла 26, соединяя кольцевой зазор 32 и канал 31 с кольцевым каналом 28, каналом 35 и выходным каналом 4 корпуса 1.

Одновременно с этим ступенчатая втулка 23 своей уплотнительной поверхностью 25 прижимается к седлу 27, перекрывая кольцевой канал 29, разъединяя кольцевой зазор 32 и канал 31 с кольцевым каналом 29, каналом 36 и входным каналом 3 корпуса 1. В результате этого давление в кольцевом зазоре 32 падает до давления в выходном канале 4 корпуса 1, а подвижная втулка 16 с уплотнительной поверхностью 17 и уплотнительными элементами 18-21 под действием давления транспортируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах перемещается к уплотнительной поверхности 10 шибера 8 и взаимодействует с ней вне зоны проходного отверстия 11, прекращая подачу среды, разъединяя рабочую полость 2 и входной канал 3 корпуса 1. Среда, оставшаяся в рабочей полости 2, через отверстие 11 шибера 8 и отверстие 6 седла 5 выйдет в выходной канал 4 корпуса 1.

Благодаря упрощению конструкции клапанного распределителя улучшается ремонтопригодность, увеличивается долговечность и повышается надежность работы устройства.