Патент на изобретение №2334147

(54) КЛАПАН ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для перекрытия и регулирования расхода транспортируемой среды. Клапан содержит корпус с входным и выходным каналами. Внутри корпуса размещены два затвора, связанные со штоком, перемещаемым приводом. Первый затвор выполнен запорно-регулирующим с полым профилированным плунжером. Плунжер размещен до уплотнительного элемента по ходу потока среды. Наружный диаметр плунжера сопрягается с внутренним диаметром седла. Второй затвор выполнен запорным. Его наружные ступени сопрягаются со ступенями, выполненными в корпусе. В седле также расположен делитель потока, выполненный в виде перфорированной втулки, охватывающей ступень меньшего диаметра ступенчатой втулки. Суммарная площадь отверстий перфорированной втулки не менее наибольшей площади прохода, образованного полым профилированным плунжером и седлом. Изобретение позволяет уменьшить шум, повысить надежность и увеличить долговечность работы клапана. 1 ил.

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 каналом и отверстием в седле установлены плоский шибер с уплотнительной поверхностью и отверстием, соединенный со штоком привода, и поворотный запорный орган, состоящий из двух сопряженных друг с другом заслонок, одна из которых глухая, а другая – разгрузочная с отверстием, расположенный на оси вне зоны проходного канала и фиксируемый в открытом положении, при этом 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 орган установлен с возможностью взаимодействия с указанным пазом, при этом глухая заслонка выполнена в виде вильчатого рычага, а паз на ступенчатой втулке выполнен сквозным и расположен на торцовой поверхности, причем на штоке привода со стороны шибера выполнены выступы с возможностью взаимодействия с вильчатым рычагом, а сам шток привода выполнен составным из собственно штока и дополнительного штока, соединенных через упругий элемент (патент РФ №2238466, 7МПК F16K 3/02, 23.10.2002 г.).

Известен 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, 7МПК кл. F16K 1/44, 22.05.2000).

Недостатком известных устройств является сложность конструкции, снижающая надежность их работы.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является клапан запорно-регулирующий, в корпусе которого с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные со штоком, перемещаемым приводом, при этом 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 (патент РФ №2267682, МПК F16K 3/24, 47/04, 17.05.2004).

Недостатком известного клапана являются повышенный уровень шума и неравномерный износ корпуса, снижающий долговечность работы клапана.

Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого снижался уровень шума, повышалась надежность и увеличивалась долговечность работы клапана.

Для достижения названного технического результата в корпусе клапана запорно-регулирующего с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные со штоком, перемещаемым приводом, причем первый затвор выполнен в виде штока с поршнем с отверстиями и уплотнительной поверхностью, а второй затвор выполнен в виде охватывающей поршень ступенчатой втулки с уплотнительной поверхностью, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, при этом первый затвор расположен соосно в седле с уплотнительной поверхностью и уплотнительным элементом, а второй установлен с возможностью осевого перемещения поршнем штока от уплотнительной поверхности седла, причем в крайнем нижнем положении поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка своей уплотнительной поверхностью – с уплотнительной поверхностью седла.

Заявляемый клапан запорно-регулирующий отличается от прототипа тем, что первый затвор выполнен запорно-регулирующим с полым профилированным плунжером, расположенным до уплотнительной поверхности и размещенным в седле до уплотнительного элемента по ходу потока среды, причем наружный диаметр плунжера сопрягается с внутренним диаметром седла, а второй затвор выполнен запорным, причем его наружные ступени сопрягаются со ступенями, выполненными в корпусе, при этом в седле расположен делитель потока, выполненный в виде перфорированной втулки, охватывающей ступень меньшего диаметра ступенчатой втулки, причем суммарная площадь отверстий перфорированной втулки не менее наибольшей площади прохода, образованного полым профилированным плунжером и седлом.

Предлагаемое изобретение поясняется на чертежом, где изображен продольный разрез клапана в закрытом положении.

Клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами. Внутри корпуса размещены два затвора, связанные со штоком 4, перемещаемым приводом 5. Первый затвор – запорно-регулирующий выполнен в виде штока 6 с поршнем 7 с отверстиями 8, уплотнительной поверхностью 9 и полым профилированным плунжером 10. Второй затвор – запорный выполнен в виде охватывающей поршень ступенчатой втулки 11 с уплотнительной поверхностью 12, причем ее наружные ступени сопрягаются со ступенями, выполненными в корпусе. Втулка выполнена с разными эффективными площадями сечения на торцах, в результате чего она имеет возможность осевого перемещения с поршнем штока, а в корпусе между ступенями имеется канал 13, сообщенный с атмосферой. Подвижность ступенчатой втулки ограничена крайними положениями перемещения (верхним и нижним).

Первый затвор расположен в седле 14 с уплотнительной поверхностью 15 и уплотнительным элементом 16, при этом его полый профилированный плунжер размещен до уплотнительного элемента по ходу потока среды, а наружный диаметр плунжера сопрягается с внутренним диаметром седла.

Второй затвор установлен с возможностью осевого перемещения поршнем штока от уплотнительной поверхности седла, причем в крайнем нижнем положении поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка своей уплотнительной поверхностью – с уплотнительной поверхностью седла, перекрывая его и отделяя выходной от входного канала клапана.

В седле также расположен делитель потока, выполненный в виде перфорированной втулки 17, охватывающей ступень меньшего диаметра ступенчатой втулки, причем суммарная площадь отверстий 18 перфорированной втулки не менее наибольшей площади прохода, образованного полым профилированным плунжером и седлом.

Клапан работает следующим образом. В исходном положении (закрыто) ступенчатая втулка 11 под действием давления транспортируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах своей уплотнительной поверхностью 12 прижимается к уплотнительной поверхности 15 седла 14. Одновременно с этим шток 4 находится в своем крайнем нижнем положении и прижимает поршень 7 штока 6 уплотнительной поверхностью 9 к уплотнительному элементу 16 седла 14, герметично перекрывая поток транспортируемой среды из входного канала 2 в выходной 3.

При необходимости открытия клапана и регулирования расхода транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 5, который начинает перемещать шток 4 вместе со штоком 6 с поршнем 7 вверх от уплотнительного элемента 16 седла 14 до упора поршнем 7 в ступенчатую втулку 11, защищая уплотнительную поверхность 9 поршня 7 от действия потока транспортируемой среды. После этого поршень 7 штока 6 перемещает ступенчатую втулку 11 от уплотнительной поверхности 15 седла 14, открывая проход транспортируемой среде из входного канала 2 через полый профилированный плунжер 10 и делитель потока в выходной канал 3. После протекания среды через дроссельное сечение, образованное полым профилированным плунжером 10 и седлом 14, поток достигает своей максимальной скорости и, до образования турбулентного потока, с характерным для него высоким уровнем шума попадает на внутреннюю стенку перфорированной втулки 17, которая обеспечивает “расщепление” потока и резкое снижение уровня шума при смешении. Регулирование расхода транспортируемой среды осуществляется перемещением поршня 7 штока 6 со ступенчатой втулкой 11 до необходимого положения и его остановкой. Каждому положению штока 4 соответствует определенное положение полого профилированного плунжера 10 поршня 7 штока 6 относительно седла 14, обеспечивающее соответствующий расход транспортируемой среды.

При необходимости перекрытия потока транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 5, который начинает перемещать шток 4 вместе со штоком 6 с поршнем 7 вниз. Ступенчатая втулка 11 под действием давления транспортируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах перемещается вниз вместе с поршнем 7 штока 6. Совместное их перемещение продолжается до тех пор, пока ступенчатая втулка 11 своей уплотнительной поверхностью 12 не достигнет уплотнительной поверхности 15 седла 14, перекрывая поток транспортируемой среды из входного канала 2 в выходной 3, а поршень 7 штока 6 продолжит свое движение вниз. Перемещение поршня 7 штока 6 продолжается до тех пор, пока он своей уплотнительной поверхностью 9 не достигнет уплотнительного элемента 16 седла 14, герметично перекрывая проход транспортируемой среде из входного канала 2 в выходной 3.

Благодаря такой конструкции уменьшается шум, повышается надежность и увеличивается долговечность работы клапана

Формула изобретения

Клапан запорно-регулирующий, в корпусе которого с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные со штоком, перемещаемым приводом, причем первый затвор выполнен в виде штока с поршнем с отверстиями и уплотнительной поверхностью, а второй затвор выполнен в виде охватывающей поршень ступенчатой втулки с уплотнительной поверхностью, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, при этом первый затвор расположен соосно в седле с уплотнительной поверхностью и уплотнительным элементом, а второй – установлен с возможностью осевого перемещения поршнем штока от уплотнительной поверхности седла, причем в крайнем нижнем положении поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка своей уплотнительной поверхностью – с уплотнительной поверхностью седла, отличающийся тем, что первый затвор выполнен запорно-регулирующим с полым профилированным плунжером, расположенным до уплотнительной поверхности и размещенным в седле до уплотнительного элемента по ходу потока среды, причем наружный диаметр плунжера сопрягается с внутренним диаметром седла, а второй затвор выполнен запорным, причем его наружные ступени сопрягаются со ступенями, выполненными в корпусе, при этом в седле расположен делитель потока, выполненный в виде перфорированной втулки, охватывающей ступень меньшего диаметра ступенчатой втулки, причем суммарная площадь отверстий перфорированной втулки не менее наибольшей площади прохода, образованного полым профилированным плунжером и седлом.

РИСУНКИ