запорно-регулирующий клапан

Формула изобретения

Запорно-регулирующий клапан, в корпусе которого с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанных со штоком, перемещаемым приводом, отличающийся тем, что первый затвор, запорный, выполнен в виде дополнительного штока с пазом со ступенчатым поршнем с отверстиями и уплотнительной поверхностью, расположенного в сквозном осевом ступенчатом, сопрягаемом с ним на ступени меньшего диаметра отверстии корпуса, а второй запорно-регулирующий затвор выполнен в виде охватывающей поршень ступенчатой втулки-плунжера с уплотнительной поверхностью, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, причем запорно-регулирующий затвор расположен соосно в седле с уплотнительной поверхностью и уплотнительным элементом, выполненным трубчатым с отверстиями, расположенными после уплотнительного элемента и уплотнительной поверхности по ходу потока среды, причем внутренний диаметр трубчатой части седла после уплотнительной поверхности сопрягается с наружным диаметром запорно-регулирующего затвора, при этом последний установлен с возможностью осевого перемещения ступенчатым поршнем дополнительного штока вдоль трубчатой части седла от уплотнительной поверхности, причем в крайнем нижнем положении ступенчатый поршень дополнительного штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка-плунжер своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла, при этом в центральной части корпуса выполнен радиальный паз с расположенным в нем штоком с пазом на конце, в котором расположено связанное с ним короткое плечо Г-образного рычага, установленного на оси с возможностью поворота на ней, а на конце длинного плеча рычага выполнен упор, взаимодействующий с пазом дополнительного штока, причем в осевом ступенчатом отверстии корпуса на ступени большего диаметра установлен гладкий шток, одним торцом взаимодействующий с дополнительным штоком, а другим сообщающийся с полостью, соединенной каналом и отверстиями в ступенчатом поршне дополнительного штока с входным каналом, при этом в корпусе выполнены отверстия, 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 расхода 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 размера выполнен паз, а поворотный запорный орган установлен с возможностью взаимодействия с указанным пазом (а.с. №1203295, МПК, кл. F 16 K 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, связанный 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 K 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 с штоком, перемещаемым приводом, и запорный, связанный с 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 K 1/44, 22.05.2000).

Недостатком клапана запорно-регулирующего является сложность конструкции, обусловленная наличием трех затворов: одного регулирующего и двух запорных, причем клапан является как бы дважды угловым, что также усложняет его монтаж на трубопроводе.

Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого конструкция клапана была проходной и прямоточной, а также повышалась надежность его работы.

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

Заявляемый запорно-регулирующий клапан отличается от прототипа тем, что первый затвор - запорный выполнен в виде дополнительного штока с пазом со ступенчатым поршнем с отверстиями и уплотнительной поверхностью, расположенного в сквозном осевом ступенчатом, сопрягаемом с ним на ступени меньшего диаметра, отверстии корпуса, а второй запорно-регулирующий затвор выполнен в виде охватывающей поршень ступенчатой втулки-плунжера с уплотнительной поверхностью, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, причем запорно-регулирующий затвор расположен соосно в седле с уплотнительной поверхностью и уплотнительным элементом, выполненным трубчатым с отверстиями, расположенными после уплотнительного элемента и уплотнительной поверхности по ходу потока среды, причем внутренний диаметр трубчатой части седла после уплотнительной поверхности сопрягается с наружным диаметром запорно-регулирующего затвора, при этом последний установлен с возможностью осевого перемещения ступенчатым поршнем дополнительного штока вдоль трубчатой части седла от уплотнительной поверхности, причем в крайнем нижнем положении ступенчатый поршень дополнительного штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка-плунжер своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла, при этом в центральной части корпуса выполнен радиальный паз с расположенным в нем штоком с пазом на конце, в котором расположено связанное с ним короткое плечо Г-образного рычага, установленного на оси с возможностью поворота на ней, а на конце длинного плеча рычага выполнен упор, взаимодействующий с пазом дополнительного штока, причем в осевом ступечатом отверстии корпуса на ступени большего диаметра установлен гладкий шток, одним торцем взаимодействующий с дополнительным штоком, а другим - сообщающийся с полостью, соединенной каналом и отверстиями в ступенчатом поршне дополнительного штока с входным каналом, при этом в корпусе выполнены отверстия, через которые входной канал соединяется с выходным при открытом запорно-регулирующем затворе.

Предлагаемое изобретение изображено на чертеже, где изображен продольный разрез клапана.

Клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами. Внутри корпуса размещены два затвора, связанных с штоком 4, перемещаемым приводом 5.

Первый затвор - запорный выполнен в виде дополнительного штока 6 с пазом 7 со ступенчатым поршнем 8 с отверстиями 9 и уплотнительной поверхностью 10. Дополнительный шток расположен в сквозном осевом ступенчатом, сопрягаемом с ним на ступени меньшего диаметра, отверстии 11 корпуса. Второй запорно-регулирующий затвор выполнен в виде охватывающей поршень ступенчатой втулки-плунжера 12 с уплотнительной поверхностью 13. Втулка-плунжер выполнена с разными эффективными площадями сечения на торцах, в результате чего она имеет возможность осевого перемещения со ступенчатым поршнем дополнительного штока, в котором имеется канал 14, сообщенный с атмосферой. Подвижность ступенчатой втулки-плунжера ограничена крайними положениями перемещения (верхним и нижним).

Ступенчатая втулка-плунжер расположена соосно в седле 15 с уплотнительной поверхностью 16 и уплотнительным элементом 17. Седло выполнено трубчатым с отверстиями 18, расположенными после уплотнительного элемента и уплотнительной поверхности по ходу потока среды. Внутренний диаметр трубчатой части седла после уплотнительной поверхности сопрягается с наружным диаметром ступенчатой втулки-плунжера.

Ступенчатая втулка-плунжер установлена с возможностью осевого перемещения ступенчатым поршнем дополнительного штока вдоль трубчатой части седла от уплотнительной поверхности. В крайнем нижнем положении ступенчатый поршень дополнительного штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка-плунжер своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла, перекрывая его и отделяя выходной от входного канала клапана.

В центральной части корпуса выполнен радиальный паз 19 с размещенным в нем штоком с пазом 20 на конце. В пазе штока на оси 21 расположено короткое плечо Г-образного рычага 22, установленного на оси 23 с возможностью поворота на ней, а на конце длинного плеча рычага выполнен упор 24, взаимодействующий с пазом дополнительного штока. В осевом ступенчатом отверстии корпуса на ступени большего диаметра установлен гладкий шток 25, одним торцом взаимодействующий с дополнительным штоком, а другим - сообщающийся с полостью 26, соединенной каналом 27 и отверстиями в ступенчатом поршне дополнительного штока с входным каналом.

В корпусе выполнены отверстия 28, соединяющие входной и выходной каналы при открытом запорно-регулирующем затворе.

Клапан работает следующим образом. В исходном положении (закрыто) гладкий шток 25 под действием давления транспортируемой среды находится в своем крайнем (правом) положении и прижимает ступенчатый поршень 8 дополнительного штока 6 уплотнительной поверхностью 10 к уплотнительному элементу 17 седла 15, герметично перекрывая поток транспортируемой среды из входного канала 2 в выходной 3.

Ступенчатая втулка-плунжер 12 под действием давления транспортируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах своей уплотнительной поверхностью 13 прижимается к уплотнительной поверхности 16 седла 15, перекрывая отверстия 18 седла 15.

При необходимости открытия клапана и регулирования расхода транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 5, который начинает перемещать шток 4 вниз. При этом рычаг 22, связанный осью 21 со штоком 4, поворачивается на оси 23 и упором 24, расположенным в пазе 7 дополнительного штока 6 со ступенчатым поршнем 8, перемещает последний от уплотнительного элемента 17 седла 15 до упора поршнем 8 в ступенчатую втулку-плунжер 12, защищая уплотнительную поверхность 10 поршня 8 от действия потока транспортируемой среды. При этом гладкий шток 25 также перемещается от своего крайнего (правого) положения.

При дальнейшем движении ступенчатый поршень 8 дополнительного штока 6 перемещает ступенчатую втулку-плунжер 12 вдоль трубчатой части седла 15 от уплотнительной поверхности 16, открывая проход транспортируемой среде из входного канала 2 через отверстия 18 седла 15 и далее через отверстия 28 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 (втулки-плунжера 12) относительно седла 15, обеспечивающее соответствующий расход транспортируемой среды через отверстия 18 седла 15.

При необходимости перекрытия потока транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 5, который начинает перемещать шток 4 вверх. При этом рычаг 22, связанный осью 21 со штоком 4, поворачивается на оси 23 и упором 24, расположенным в пазе 7 дополнительного штока 6 со ступенчатым поршнем 8, перемещает последний к уплотнительному элементу 17 седла 15. Ступенчатая втулка-плунжер 12 под действием давления транспортируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах перемещается вместе со ступенчатым поршнем 8 дополнительного штока 6. Совместное их перемещение продолжается до тех пор, пока ступенчатая втулка-плунжер 12 своей уплотнительной поверхностью 13 не достигнет уплотнительной поверхности 16 седла 15, перекрывая отверстия 18 седла 15 и поток транспортируемой среды из входного канала 2 в выходной 3, а ступенчатый поршень 8 дополнительного штока 6 продолжит свое движение. Перемещение ступенчатого поршня 8 дополнительного штока 6 продолжается до тех пор, пока он своей уплотнительной поверхностью 10 не достигнет уплотнительного элемента 17 седла 15, герметично перекрывая проход транспортируемой среде из входного канала 2 в выходной 3. При этом гладкий шток 25 под действием давления транспортируемой среды перемещается в свое крайнее (правое) положение и прижимает ступенчатый поршень 8 дополнительного штока 6 уплотнительной поверхностью 10 к уплотнительному элементу 17 седла 15.

Благодаря прямоточной конструкции клапана обеспечивается повышение надежности его работы.