Патент на изобретение №2397402

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПУСКА ГАЗОВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

(57) Реферат:

Устройство предназначено для выпуска газовоздушной среды. Устройство состоит из цилиндрического корпуса с входным нижним фланцем и боковым выходным фланцем и поплавка с направляющими элементами. Сверху в корпусе установлена вставка с цилиндрическим основным проходным отверстием с уплотнительным кольцом на нижнем коническом скосе отверстия и боковым выходным отверстием, поджатая к корпусу крышкой с уплотнительными кольцами. К поплавку прикреплен рычаг. При этом к верхней части поплавка прикреплена уплотняющая полусфера с уравнительным клапаном в центре, образующая с уплотнительным кольцом на нижнем коническом скосе проходного отверстия вставки основной затвор. Во вставке установлен поршень с уплотняющим кольцом, отжимаемый пружиной от уплотнительного кольца в верхней части проходного отверстия вставки и образующий при опускании дублирующий затвор. Рычаг упирается в шток распределительного клапана, расположенного снаружи корпуса, поршневая полость через распределительный клапан связана с выходной полостью или с поплавковой полостью. Полость в проходном отверстии при закрытых основном и дублирующем затворах связана через уравнительный клапан и выполненные отверстия в полусфере с поплавковой полостью. Технический результат – повышение надежности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к трубопроводному арматуростроению, в частности к транспортировке нефти по магистральным нефтепроводам, и предназначено для выпуска газовоздушной среды (ГВС) при заполнении и эксплуатации нефтепровода и впуска воздуха при сливе нефти из нефтепровода.

Известны так называемые вантузы, применяемые для автоматического удаления воздуха из повышенных точек трубопроводов. Обычно вантуз (авт. свид. 754151, 1980, БИ 29) состоит из цилиндрического корпуса с верхним и нижним фланцами, к верхнему фланцу крепится крышка с центральным отверстием для выпуска воздуха. Внутри корпуса расположен поплавок, диаметр которого немного меньше цилиндрической части корпуса, воздух из трубопровода проходит вокруг поплавка и выходит через отверстие в крышке. При заполнении вантуза водой поплавок поднимается и перекрывает отверстие диаметром от 2 до 5 мм в крышке. Недостатком их является недостаточная пропускная способность, диаметр отверстия для выпуска воздуха обычно составляет 0,05-0,1 от диаметра поплавка, при большем диаметре отверстия усилие поджатия поплавка от давления среды может быть больше веса поплавка и поплавок не опустится после заполнения вантуза очередной воздушной пробкой.

Большой пропускной способностью обладают воздушные вантузы фирмы Hawle (см. информацию OOO «СЕВКОМ» на www.sevkom.ru, e-mail: info@sevkom.ru). В базисном (основном) вантузе в крышке имеется выпускное отверстие диаметром 0,65-0,8 диаметра поплавка и пропускная способность вантуза при заполнении трубопровода больше в 15-30 раз. К крышке присоединен обычный вантуз с малым диаметром выходного отверстия, через который происходит выпуск воздуха в рабочем режиме, когда базисный вантуз закрыт. Недостатком является то, что в рабочем режиме из-за малой пропускной способности воздушные пробки не полностью удаляются через вантуз и увлекаются потоком среды по трубопроводу, что приводит к уменьшению пропускной способности и возникновению гидравлических ударов.

² при рабочем давлении до 16 кгс/см² и выпуск воздуха до 200 м³/ч. Однако и такой величины выпуска после срабатывания (закрытия) основного вантуза недостаточно при заполнении и эксплуатации магистральных нефтепроводов.

Диаметр магистральных трубопроводов составляет 0,5-1,2 м, скорость заполнения (движения нефти по трубопроводу) около 1-2 м/с, на многокилометровой магистрали могут выделиться воздух и другие, растворенные в нефти газы объемом (объем газовоздушной пробки) до 2-5 м³. Поэтому расход (скорость выпуска) газовоздушной смеси устройством и после заполнения данного участка нефтепровода должен быть около 1-2 м³/с.

Таким образом, задачей данного изобретения является обеспечение возможности повторных выпусков ГВС после срабатывания (заполнения данного участка нефтепровода) в больших объемах.

При рабочем режиме нефть по магистральному нефтепроводу перекачивается под давлением до 2,0 МПа, что резко увеличивает скорость выпуска ГВС и может привести к возникновению реактивной силы, способной повредить соединение вантуза с трубопроводом.

Возможность в рабочем режиме нефтепровода ограничения скорости выпуска ГВС (уменьшение реактивной силы) является дополнительной задачей данного изобретения.

Согласно изобретению поставленная задача достигается тем, что в устройстве для выпуска газовоздушной среды, содержащем цилиндрический корпус с входным нижним фланцем и боковым выходным фланцем, поплавок с направляющими элементами, установленную сверху в корпусе вставку с цилиндрическим основным проходным отверстием с уплотнительным кольцом на нижнем коническом скосе отверстия и боковым выходным отверстием, поджатую к корпусу крышкой с уплотнительными кольцами, прикрепленный к поплавку рычаг, при этом к верхней части поплавка прикреплена уплотняющая полусфера с уравнительным клапаном (клапаном, выравнивающим давление) в центре, образующая с уплотнительным кольцом на нижнем коническом скосе проходного отверстия вставки основной затвор, во вставке установлен поршень с уплотняющим кольцом, отжимаемый пружиной от уплотнительного кольца в верхней части проходного отверстия вставки и образующий при опускании дублирующий затвор, рычаг упирается в шток распределительного (пилотного) клапана, расположенного снаружи корпуса заявленного устройства, поршневая полость через распределительный клапан связана с выходной полостью или (при срабатывании распределительного клапана) с поплавковой полостью, полость в проходном отверстии при закрытых основном и дублирующем затворах связана через уравнительный клапан и выполненные отверстия в полусфере с поплавковой полостью, а также дублирующий затвор может быть снабжен ручным приводом, состоящим, в частности, из шпинделя, рукоятки, резьбовой втулки и сальниковых колец.

На фиг.1 изображено устройство для выпуска газовоздушной среды, общий вид; на фиг.2 – вариант с узлом ручного привода.

Устройство для выпуска ГВС содержит:

1 – корпус, 2 – входной фланец, 3 – выходной фланец, 4 – поплавок, 5 – направляющее ребро, 6 – стакан, 7 – уплотнительное кольцо, 8 – уплотнительное кольцо, 9 – уплотнительное кольцо, 10 – крышка, 11 – рычаг, 12 – шток, 13 – распределительный (пилотный) клапан, 14 – уплотняющая полусфера, 15 – уравнительный клапан, 16 – поршень, 17 – уплотнительное кольцо, 18 – пружина, 19 – уплотнительное кольцо, 20 – шток, 21 – шпиндель, 22 – рукоятка, 23 – резьбовая втулка, 24 – сальниковое кольцо.

А – поршневая полость, Б – выходная полость, В – поплавковая полость, Г – полость проходного отверстия.

Устройство работает следующим образом. При заполнении магистрального трубопровода нефтью устройство присоединяется к отводу через задвижку или шаровой кран, которая (который) после этого открывается. ГВС поступает во входной фланец 2, проходит между корпусом 1 и поплавком 4 и через проходное отверстие Г, выходную полость Б и выходной фланец 3 и поступает в систему с сепаратором и емкостью для утилизации возможных выбросов нефти, и через сепаратор сбрасывается в атмосферу.

При поступлении нефти в устройство поплавок 4 всплывает и упирается в уплотнительное кольцо 7, перекрывая проходное отверстие Г основного затвора, и сброс ГВС прекращается. Одновременно при подъеме поплавка рычаг 11 поворачивается, нажимает на шток 12 пилотного клапана 13 и поршневая полость А соединяется с поплавковой полостью В. ГВС поступает в поршневую полость А. Поршень 16 опускается и перекрывает проходное отверстие, образуя дублирующий затвор. При этом поршень нажимает на шток 20 уравнительного клапана 15, ГВС через отверстия в уплотняющей полусфере 14 и уравнительный клапан проникает в полость проходного отверстия Г, давления в полости Г и в поплавковой полости В уравниваются.

При дальнейшем заполнении магистрального трубопровода при прохождении газовоздушной пробки по магистральному трубопроводу ГВС заполняет поплавковую полость В, поплавок опускается, перестает нажимать на шток 12 пилотного клапана 13 и поршневая полость А соединяется с выходной полостью Б. Давление в поршневой полости А сбрасывается и пружина 18 отжимает поршень 16, открывая проходное отверстие Г.

При рабочем режиме магистрального трубопровода, когда давление может достигать величины 2,0 МПа, с помощью ручного привода, вращая шпиндель 21 рукояткой 22, уменьшают зазор в дублирующем затворе до 25 мм, ограничивая сброс ГВС до расчетного, пропускаемого сепаратором значения.

Расходные характеристики устройства в режиме заполнения магистрального трубопровода сравнимы с прототипом (воздушным клапаном высокого давления фирмы A.R.I. FLOW CONTROL ACCESSORIES типа D-012), расход по воздуху составляет около 2000 м³/час при перепаде давления 0,1 и бар и около 7000 м³/час при перепаде давления 0,4 бар.

При дальнейшем заполнении магистрального трубопровода давление может увеличиваться до 4 бар и расход по воздуху составит около 20000 м³/час, что в сто раз больше по сравнению с прототипом.

Таким образом, устройство для выпуска ГВС обеспечивает повторный выпуск ГВС после срабатывания (заполнения данного участка нефтепровода) и в рабочем режиме в больших объемах.

Формула изобретения

1. Устройство для выпуска газовоздушной среды, содержащее цилиндрический корпус с входным нижним фланцем и боковым выходным фланцем, поплавок с направляющими элементами, установленную сверху в корпусе вставку с цилиндрическим основным проходным отверстием с уплотнительным кольцом на нижнем коническом скосе отверстия и боковым выходным отверстием, поджатую к корпусу крышкой с уплотнительными кольцами, прикрепленный к поплавку рычаг, отличающееся тем, что к верхней части поплавка прикреплена уплотняющая полусфера с уравнительным клапаном (клапаном, выравнивающим давление) в центре, образующая с уплотнительным кольцом на нижнем коническом скосе проходного отверстия вставки основной затвор, во вставке установлен поршень с уплотняющим кольцом, отжимаемый пружиной от уплотнительного кольца в верхней части проходного отверстия вставки и образующий при опускании дублирующий затвор, рычаг упирается в шток распределительного (пилотного) клапана, расположенного снаружи корпуса устройства, поршневая полость через распределительный клапан связана с выходной полостью или (при срабатывании распределительного клапана) с поплавковой полостью, полость в проходном отверстии при закрытых основном и дублирующем затворах связана через уравнительный клапан и выполненные отверстия в полусфере с поплавковой полостью.

2. Устройство для выпуска газовоздушной среды по п.1, отличающееся тем, что дублирующий затвор снабжен ручным приводом, состоящим в частности из шпинделя, рукоятки, резьбовой втулки и сальниковых колец.

РИСУНКИ