клапан запорно-регулирующий

Формула изобретения

Запорно-регулирующий клапан, в корпусе которого с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные с штоком, перемещаемым приводом, отличающийся тем, что первый затвор - запорный выполнен в виде штока со ступенчатым поршнем с отверстиями и уплотнительной поверхностью, 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, выполненном 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 штока вдоль трубчатой части седла от уплотнительной поверхности, причем в крайнем нижнем положении ступенчатый поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка-плунжер своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла, при этом шток выполнен с поршнем с образованием подпоршневой полости, соединенной с атмосферой, и надпоршневой полости, соединенной каналом с входным каналом.

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 4 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 г.).

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 со 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 со 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 г.).

Недостатком клапана запорно-регулирующего является низкая надежность, 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 повышалась бы надежность работы клапана.

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

Заявляемый клапан запорно-регулирующий отличается от прототипа тем, что первый затвор-запорный выполнен в виде штока со ступенчатым поршнем с отверстиями и уплотнительной поверхностью, 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 штока вдоль трубчатой части седла от уплотнительной поверхности, причем в крайнем нижнем положении ступенчатый поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка-плунжер своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла, при этом шток выполнен с поршнем с образованием подпоршневой полости, соединенной с атмосферой, и надпоршневой полости, соединенной каналом с входным каналом.

Предлагаемое изобретение изображено на чертеже, продольный разрез.

Клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами. Внутри корпуса размещены два затвора, связанных со штоком 4, перемещаемым приводом 5 (пневматическим мембранным исполнительным механизмом нормально закрытого исполнения).

Первый затвор - запорный выполнен в виде штока 6 со ступенчатым поршнем 7 с отверстиями 8 и уплотнительной поверхностью 9. Второй - запорно-регулирующий затвор выполнен в виде охватывающей поршень ступенчатой втулки-плунжера 10 с уплотнительной поверхностью 11. Втулка-плунжер выполнена с разными эффективными площадями сечения на торцах, в результате чего она имеет возможность осевого перемещения со ступенчатым поршнем штока, в котором имеется канал 12, сообщенный с атмосферой. Подвижность ступенчатой втулки-плунжера ограничена крайними положениями перемещения (верхним и нижним).

Ступенчатая втулка-плунжер расположена соосно в седле 13 с уплотнительной поверхностью 14 и уплотнительным элементом 15. 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 штока вдоль трубчатой части седла от уплотнительной поверхности. В крайнем нижнем положении ступенчатый поршень 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.

Шток выполнен с поршнем 17 с образованием подпоршневой полости 18, соединенной с атмосферой, и надпоршневой полости 19, соединенной каналом 20 с входным каналом.

Клапан работает следующим образом. В исходном положении (закрыто) шток 4 с поршнем 17 под действием давления в надпоршневой полости 19 и усилия пружины привода 5 находится в своем крайнем нижнем положении и прижимает ступенчатый поршень 7 штока 6 уплотнительной поверхностью 9 к уплотнительному элементу 15 седла 13, герметично перекрывая поток транспортируемой среды из входного канала 2 в выходной 3.

Ступенчатая втулка-плунжер 10 под действием давления транспортируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах своей уплотнительной поверхностью 11 прижимается к уплотнительной поверхности 14 седла 13, перекрывая отверстия 16 седла 13.

При необходимости открытия клапана и регулирования расхода транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 5, который начинает перемещать шток 4 с поршнем 17 вместе со штоком 6 со ступенчатым поршнем 7 вверх от уплотнительного элемента 15 седла 13 до упора поршнем 7 в ступенчатую втулку-плунжер 10, защищая уплотнительную поверхность 9 поршня 7 от действия потока транспортируемой среды. После этого ступенчатый поршень 7 штока 6 перемещает ступенчатую втулку-плунжер 10 вдоль трубчатой части седла 13 от уплотнительной поверхности 14, открывая проход транспортируемой среде из входного канала 2 через отверстия 16 седла 13 в выходной канал 3. Регулирование расхода транспортируемой среды осуществляется перемещением ступенчатого поршня 7 штока 6 со ступенчатой втулкой-плунжером 10 до необходимого положения и его остановкой. Каждому положению штока 4 с поршнем 17 и ступенчатого поршня 7 штока 6 соответствует определенное положение ступенчатой втулки-плунжера 10 относительно седла 13, обеспечивающее соответствующий расход транспортируемой среды через отверстия 16.

При необходимости перекрытия потока транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 5, который начинает перемещать шток 4 с поршнем 17 вместе со штоком 6 со ступенчатым поршнем 7 вниз. Ступенчатая втулка-плунжер 10 под действием давления транспортируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах перемещается вниз вместе со ступенчатым поршнем 7 штока 6. Совместное их перемещение продолжается до тех пор, пока ступенчатая втулка-плунжер 10 своей уплотнительной поверхностью 11 не достигнет уплотнительной поверхности 14 седла 13, перекрывая отверстия 16 седла 13 и поток транспортируемой среды из входного канала 2 в выходной 3, а ступенчатый поршень 7 штока 6 продолжит свое движение вниз. Перемещение ступенчатого поршня 7 штока 6 продолжается до тех пор, пока он своей уплотнительной поверхностью 9 не достигнет уплотнительного элемента 15 седла 13, герметично перекрывая проход транспортируемой среде из входного канала 2 в выходной 3.

Благодаря проходной конструкции клапана с одним запорным и одним запорно-регулирующим затворами обеспечивается повышение надежности его работы.