клапан запорно-регулирующий

Формула изобретения

Клапан запорно-регулирующий, 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 ступенчатого штока с поршнем с отверстиями и уплотнительной поверхностью, причем на ступени большего диаметра за поршнем по ходу движения среды радиально неподвижно установлен штифт, концы которого выступают за больший диаметр штока, а на ступени меньшего диаметра расположен дополнительный поршень, подпоршневая полость которого соединена с атмосферой, а надпоршневая полость соединена отверстием с входным каналом, при этом второй, запорно-регулирующий, затвор представляет собой охватывающую поршень втулку-плунжер с радиальными отверстиями, симметрично расположенными над уплотнительной поверхностью, выполненной на нижнем торце, и радиальными пазами, выполненными со стороны верхнего торца до радиальных отверстий, причем втулка-плунжер расположена соосно в неподвижном седле с уплотнительной поверхностью и уплотнительным элементом, выполненным трубчатым с радиальными отверстиями, соосными отверстиям во втулке-плунжере в открытом положении, а внутренний диаметр трубчатой части седла после уплотнительной поверхности сопрягается с наружным диаметром втулки-плунжера, при этом концы штифта ступенчатого штока расположены в радиальных пазах втулки-плунжера и обеспечивают неподвижное положение втулки-плунжера при открытии (закрытии) клапана и поворот втулки-плунжера в седле на необходимый угол при регулировании площади прохода, причем в закрытом положении поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а втулка-плунжер своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла.

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 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 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 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, 7МПК кл. 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 упрощалась бы конструкция клапана и повышалась надежность его работы.

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

Заявляемый клапан запорно-регулирующий отличается от прототипа тем, что первый затвор - запорный выполнен в виде ступенчатого штока с поршнем с отверстиями и уплотнительной поверхностью, причем на ступени большего диаметра за поршнем по ходу движения среды радиально неподвижно установлен штифт, концы которого выступают за больший диаметр штока, а на ступени меньшего диаметра расположен дополнительный поршень, подпоршневая полость которого соединена с атмосферой, а надпоршневая полость соединена отверстием с входным каналом, при этом второй - запорно-регулирующий затвор представляет собой охватывающую поршень втулку-плунжер с радиальными отверстиями, симметрично расположенными над уплотнительной поверхностью, выполненной на нижнем торце, и радиальными пазами, выполненными со стороны верхнего торца до радиальных отверстий, причем втулка-плунжер расположена соосно в неподвижном седле с уплотнительной поверхностью и уплотнительным элементом, выполненным трубчатым с радиальными отверстиями, соосными отверстиям во втулке-плунжере в открытом положении, а внутренний диаметр трубчатой части седла после уплотнительной поверхности сопрягается с наружным диаметром втулки-плунжера, при этом концы штифта ступенчатого штока расположены в радиальных пазах втулки-плунжера и обеспечивают неподвижное положение втулки-плунжера при открытии (закрытии) клапана и поворот втулки-плунжера в седле на необходимый угол при регулировании площади прохода, причем в закрытом положении поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а втулка-плунжер своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла.

Предлагаемое изобретение изображено на чертежах, где на фиг.1 изображен продольный разрез клапана в закрытом положении, на фиг.2 - вид А на фиг.1, на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1.

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

Первый затвор - запорный выполнен в виде ступенчатого штока 6 с поршнем 7 с отверстиями 8 и уплотнительной поверхностью 9. На ступени 10 большего диаметра штока за поршнем по ходу движения среды радиально неподвижно установлен штифт 11, концы которого выступают за больший диаметр штока. На ступени 12 меньшего диаметра штока расположен дополнительный поршень 13, подпоршневая полость 14 которого соединена с атмосферой, а надпоршневая полость 15 соединена отверстием 16 с входным каналом.

Второй - запорно-регулирующий затвор представляет собой охватывающую поршень втулку-плунжер 17 с радиальными отверстиями 18, симметрично расположенными над уплотнительной поверхностью 19, выполненной на нижнем торце, и радиальными пазами 20, выполненными со стороны верхнего торца до радиальных отверстий. Втулка-плунжер расположена соосно в неподвижном седле 21 с уплотнительной поверхностью 22 и уплотнительным элементом 23, выполненным трубчатым с радиальными отверстиями 24, соосными отверстиям во втулке-плунжере в открытом положении. Внутренний диаметр трубчатой части седла после уплотнительной поверхности сопрягается с наружним диаметром втулки-плунжера.

Концы штифта штока расположены в радиальных пазах втулки-плунжера, состоящих из двух участков: нижнего вертикального 25 и верхнего наклонного 26 под углом до примерно 30° к вертикальной оси. При открытии (закрытии) клапана концы штифта штока перемещаются в нижних вертикальных участках пазов и обеспечивают неподвижное закрытое положение втулки-плунжера. При регулировании расхода транспортируемой среды концы штифта штока перемещаются в верхних наклонных участках пазов и обеспечивают поворот втулки-плунжера в седле на необходимый угол для открытия его радиальных отверстий.

В закрытом положении клапана поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а втулка-плунжер своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла, перекрывая его и отделяя выходной от входного канала клапана.

Клапан работает следующим образом. В исходном положении (закрыто) шток 4 находится в своем крайнем нижнем положении, а дополнительный поршень 13 под действием давления транспортируемой среды в надпоршневой полости 15 прижимает поршень 7 ступенчатого штока 6 уплотнительной поверхностью 9 к уплотнительному элементу 23 седла 21, герметично перекрывая поток транспортируемой среды из входного канала 2 в выходной 3.

Втулка-плунжер 17 перекрывает радиальные отверстия 24 в неподвижном седле 21 и под действием давления транспортируемой среды на верхний торец своей уплотнительной поверхностью 19 прижимается к уплотнительной поверхности 22 седла 21.

При необходимости открытия клапана и регулирования расхода транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 5, который начинает перемещать шток 4 вместе со ступенчатым штоком 6 с поршнем 7 вверх от уплотнительного элемента 23 седла 21 до тех пор, пока поршень 7 откроет радиальные отверстия 18 во втулке-плунжере 17, при этом концы штифта 11 штока 6 перемещаются в нижних вертикальных 25 участках пазов 20 втулки-плунжера 17. После того как концы штифта 11 штока 6 переместятся в начала верхних наклонных 26 участков пазов 20, при дальнейшем движении штока 6 вверх они начнут поворачивать втулку-плунжер 17 против часовой стрелки, открывая ее радиальными отверстиями 18 отверстия 24 в неподвижном седле 21 для прохода транспортируемой среды. Регулирование расхода транспортируемой среды осуществляется перемещением штифта 11 ступенчатого штока 6 с поршнем 7 в верхних наклонных 26 участках пазов 20 до необходимого положения и остановкой штока 4. Каждому положению штока 4 при регулировании соответствует определенное положение радиальных отверстий 18 втулки-плунжера 17 относительно радиальных отверстий 24 седла 21, обеспечивающее соответствующий расход транспортируемой среды.

При необходимости перекрытия потока транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 5, который начинает перемещать шток 4 вместе со ступенчатым штоком 6 с поршнем 7 вниз, при этом концы штифта 11 штока 6 перемещаются в верхних наклонных 26 участках пазов 20, поворачивая втулку-плунжер 17 по часовой стрелке и перекрывая радиальные отверстия 24 в неподвижном седле 21 для прохода транспортируемой среды. После того как концы штифта 11 штока 6 переместятся в начала верхних наклонных 26 участков пазов 20, втулка-плунжер 17 перекроет радиальные отверстия 24 в неподвижном седле 21. При дальнейшем движении штока 6 вниз концы штифта 11 штока 6 перемещаются в нижних вертикальных 25 участках пазов 20 втулки-плунжера 17, а поршень 7 штока 6 перекрывает радиальные отверстия 18 во втулке-плунжере 17. Перемещение поршня 7 штока 6 вниз продолжается до тех пор, пока он своей уплотнительной поверхностью 9 не достигнет уплотнительного элемента 23 седла 21, герметично перекрывая проход транспортируемой среде из входного канала 2 в выходной 3.

Втулка-плунжер 17 под действием давления транспортируемой среды на верхний торец своей уплотнительной поверхностью 19 прижимается к уплотнительной поверхности 22 седла 21.

Благодаря использованию поворотной регулирующей втулки-плунжера упрощается конструкция клапана и повышается надежность его работы.