регулирующее устройство

Формула изобретения

Регулирующее устройство, содержащее корпус, в проходном канале которого размещены верхняя и нижняя поворотные заслонки, установленные на двух поворотных осях, связанных шестернями с приводным механизмом, выполненным в виде штока с кольцевым выступом в центральной части, размещенного внутри корпуса вне зоны проходного канала и снабженного охватывающей его снизу втулкой-рейкой, отверстия в которой выполнены ступенчатыми, сопрягаемыми с поверхностями штока и его кольцевого выступа, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях и взаимодействующей с шестерней поворотной оси нижней поворотной заслонки, отличающееся тем, что кольцевой выступ штока сверху выполнен в виде зубчатой рейки, взаимодействующей с шестерней поворотной оси верхней поворотной заслонки, диаметр делительной окружности которой в два раза больше, чем у шестерни поворотной оси нижней поворотной заслонки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к отключающим устройствам с поворотными запорными элементами, и может быть использовано для установки на технологических линиях газовых промыслов для регулирования расхода природного газа.

Известна дроссельная заслонка, содержащая корпус с проходным каналом, в котором на осях вращения установлены по крайней мере два регулирующих органа с лопатками, перекрывающими друг друга в закрытом положении заслонками, причем оси вращения регулирующих органов расположены в разных поперечных сечениях канала (а.с. №667746, F 16 К 1/22, 1979 г.).

Известен регулирующий поворотный затвор, в проходном канале корпуса которого установлен запорный орган, состоящий из ряда параллельно расположенных заслонок с приводным механизмом в виде шестеренчатой передачи, связывающий поворотные оси заслонок (патент США №3084715, НКИ 137-601, 1960 г.).

Известна заслонка, имеющая прямоугольный корпус, который ограничивает отверстие, и ряд лопаток, которые с возможностью вращения установлены в корпусе на параллельных осях, отстоящих друг от друга, и с помощью которых лопатки соединены с системой управления, обеспечивающей их одновременный поворот в закрытое, открытое или частично открытое положение в корпусе (патент США №3771559, НКИ 137-601, 1973 г.).

Недостатком известных устройств является низкая точность регулирования, в особенности в диапазоне малых расходов рабочей среды из-за одновременного поворота заслонок в процессе регулирования.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является регулирующее устройство, содержащее корпус, в проходном канале которого размещены поворотные заслонки, установленные на двух поворотных осях, связанных шестернями с приводным механизмом, выполненным в виде штока, размещенного внутри корпуса вне зоны проходного канала, и двух втулок-реек, подвижно установленных на штоке с возможностью взаимодействия с шестернями, а в корпусе установлены ограничители перемещения, причем в центральной части штока выполнен кольцевой выступ, а отверстия во втулках-рейках выполнены ступенчатыми, сопрягаемыми с поверхностями штока и его кольцевого выступа (патент РФ №1548569, F 16 К 3/04, 1987 г.).

Недостатком устройства является его низкая надежность, обусловленная отсутствием жесткой кинематической связи между приводным механизмом (штоком) и шестерней поворотной оси верхней поворотной заслонки, что при открытии устройства под большим перепадом давления 2,5-3,0 МПа на регулирующем органе может привести к тому, что при перемещении штока вниз усилие верхней втулки-рейки может оказаться недостаточно для поворота верхней поворотной заслонки, в результате чего она останется на месте и не произойдет регулирования расхода транспортируемой среды.

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

Для достижения названного технического результата в проходном канале корпуса регулирующего устройства размещены верхняя и нижняя поворотные заслонки, установленные на двух поворотных осях, связанных шестернями с приводным механизмом, выполненным в виде штока с кольцевым выступом в центральной части, размещенного внутри корпуса вне зоны проходного канала и снабженного охватывающей его снизу втулкой-рейкой, отверстия в которой выполнены ступенчатыми, сопрягаемыми с поверхностями штока и его кольцевого выступа, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях и взаимодействующей с шестерней поворотной оси нижней поворотной заслонки.

Заявляемое регулирующее устройство отличается от прототипа тем, что кольцевой выступ штока сверху выполнен в виде зубчатой рейки, взаимодействующей с шестерней поворотной оси верхней поворотной заслонки, диаметр делительной окружности которой в два раза больше, чем у шестерни поворотной оси нижней поворотной заслонки.

Предлагаемое изобретение изображено на чертежах, где на фиг.1 изображен поперечный разрез устройства в закрытом положении; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - схема положения верхней и нижней поворотных заслонок в процессе регулирования расхода.

Регулирующее устройство содержит корпус 1 с проходным каналом 2, в котором размещены верхняя 3 и нижняя 4 поворотные заслонки, установленные на поворотных осях 5 и 6 соответственно, связанных шестернями 7 и 8 с приводным механизмом. Приводной механизм выполнен в виде штока 9 с кольцевым выступом 10 в центральной части, размещенного внутри корпуса вне зоны проходного канала. На штоке снизу подвижно установлена втулка-рейка 11, взаимодействующая с шестерней поворотной оси нижней поворотной заслонки. Внутренняя поверхность отверстий втулки-рейки выполнена ступенчатой, сопрягаемой с боковыми поверхностями приводного штока и его кольцевого выступа. Фиксация втулки-рейки в крайних положениях осуществляется ограничителями 12 и 13 перемещения.

Кольцевой выступ штока сверху выполнен в виде зубчатой рейки 14, взаимодействующей с шестерней поворотной оси верхней поворотной заслонки, диаметр делительной окружности которой в два раза больше, чем у шестерни поворотной оси нижней поворотной заслонки. Фиксация штока в крайнем верхнем положении осуществляется ограничителем 15 перемещения.

В регулирующих устройствах, работающих под большим перепадом давления до 3,0 МПа, поворотные заслонки в поперечном сечении представляют собой ромбы, острые углы которых равны 36-40 градусов (см. фиг.3).

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении (закрыто) верхняя 3 и нижняя 4 поворотные прямоугольные заслонки расположены вертикально и перекрывают прямоточный проходной канал 2 в корпусе 1. При этом ступенчатая втулка-рейка 11 под действием давления регулируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах упирается в ограничитель 12 перемещения.

При необходимости регулирования расхода протекающей среды шток 9 перемещают вниз. Шток 9 зубчатой рейкой 14 через шестерню 7 поворачивает поворотную ось 5 и неподвижно установленную на ней верхнюю 3 поворотную заслонку, открывая проход и увеличивая расход протекающей среды. Открытие прохода верхней 3 поворотной заслонкой продолжается до тех пор, пока она не повернется на угол 70-72 градуса и займет положение, соответствующее полному открытию. При дальнейшем движении вниз шток 9 продолжает поворачивать верхнюю 3 поворотную заслонку, которая вошла в нерегулируемую зону, соответствующую углу поворота заслонки на 36-40 градусов (см. фиг.3), и одновременно кольцевым выступом 10 упирается в ступенчатую втулку-рейку 11 и совместно с ней перемещается вниз. Ступенчатая втулка-рейка 11 при этом поворачивает через шестерню 8 ось 6 и неподвижно установленную на ней нижнюю 4 поворотную заслонку, находящуюся под небольшим перепадом давления (верхняя 3 поворотная заслонка полностью открыта), открывая проход и увеличивая расход протекающей среды. Открытие прохода нижней 4 поворотной заслонкой продолжается до тех пор, пока она не повернется на угол 70-72 градуса и займет положение, соответствующее полному открытию, в котором ступенчатая втулка-рейка достигнет ограничителя 13. При этом верхняя 3 поворотная заслонка, находясь в нерегулируемой зоне, повернется на 35-36 градусов, так как диаметр делительной окружности шестерни 7 в два раза больше, чем у шестерни 8.

При необходимости перекрытия потока проходящей среды перемещают шток 9 вверх. Шток 9 зубчатой рейкой 14 через шестерню 7 поворачивает поворотную ось 5 и неподвижно установленную на ней верхнюю 3 поворотную заслонку, которая, находясь в нерегулируемой зоне, повернется на 35-36 градусов. При этом ступенчатая втулка-рейка 11 под действием давления регулируемой среды, из-за разных эффективных площадей сечения на торцах, перемещается вместе со штоком 9 и поворачивает через шестерню 8 ось 6 и неподвижно установленную на ней нижнюю 4 поворотную заслонку, закрывая проход и уменьшая расход протекающей среды. Перекрытие проходного канала 2 нижней 4 поворотной заслонкой продолжается до тех пор, пока она не повернется на угол 70-72 градуса и займет положение, соответствующее полному закрытию, в котором ступенчатая втулка-рейка 11 достигнет ограничителя 12, а шток 9 продолжит свое движение вверх. При дальнейшем движении шток 9 продолжает поворачивать верхнюю 3 поворотную заслонку, которая вышла из нерегулируемой зоны, закрывая проход и уменьшая расход протекающей среды. Перекрытие проходного канала 2 верхней 3 поворотной заслонкой продолжается до тех пор, пока она не повернется на угол 70-72 градуса и займет положение, соответствующее полному закрытию, в котором шток 9 достигнет ограничителя 15.

Благодаря введению жесткой кинематической связи между штоком и шестерней поворотной оси верхней поворотной заслонки, а также упрощению конструкции повышается надежность, улучшается ремонтопригодность и увеличивается срок службы устройства.