RU2162178C1

RU2162178C1 - Shutoff-control device

Info

Publication number: RU2162178C1
Application number: RU99112224A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Добрянский; Я.В. Зарецкий; А.И. Кривошеев; А.Ф. Никулин; Ф.Ш. Серазетдинов; Р.Ш. Серазитдинов; В.А. Тимонин
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "АВИАГАЗ-СОЮЗ" (дочернее предприятие КОКБ "СОЮЗ")
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2001-01-20

Abstract

FIELD: hydropheumoautomatics. SUBSTANCE: device is designed for plants which require throttling of flows at high accuracy and in wide flow-rate range, for example, at gas-distributing stations under conditions of considerable variation of gas consumption (100-fold, for example), with constant pressure preserved in low-pressure gas-pipeline. Shutoff-control device has body with two shutoff members opened in succession and positioned coaxially. Guide cylinder for the first shutoff member is secured coaxially with body. The first member is mounted for displacement relative to guide cylinder and for interaction with seat. The second shutoff member is made as smaller copy of the first shutoff member and is connected to servo drive. Guide cylinder of the second shutoff member is secured to guide cylinder of the first shutoff member from side of flow outlet. The first shutoff member is made as hollow cup with discharging holes in its bottom which is moved along external surface of guide cylinder. The cup is loaded with return spring positioned between its bottom and body. The second shutoff member is loaded with the second return spring. The latter is positioned between its bottom and bottom of the first shutoff member. Guide cylinder for the first shutoff member is perforated by through holes. Seat of the first shutoff member is located from side of flow outlet. Bottom of the second shutoff member is connected to servo drive through rod. EFFECT: higher reliability; simplified construction. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидропневмоавтоматики и может найти применение в установках, требующих дросселирования потоков с высокой точностью и в широком диапазоне по расходу, например, на газораспределительных станциях, обслуживающих потребителей природного газа в условиях значительного (до 1000-кратного) изменения газопотребления при сохранении постоянного давления в низконапорном газопроводе. The invention relates to the field of hydropneumatic automation and can be used in installations requiring throttling of flows with high accuracy and in a wide flow range, for example, at gas distribution stations serving consumers of natural gas under conditions of significant (up to 1000-fold) changes in gas consumption while maintaining constant pressure in a low pressure gas pipeline.

Известны запорно-регулирующие устройства с двумя последовательно открываемыми запорными органами, которые расположены соосно с корпусом. Known locking and regulating devices with two sequentially open locking bodies, which are located coaxially with the housing.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков выбрано запорно-регулирующее устройство (а.с. СССР N 411258, М. кл. F 16 K 1/12, 1971), содержащее корпус с соосно расположенными двумя последовательно открываемыми запорными органами, причем соосно с корпусом закреплен направляющий цилиндр для первого запорного органа, расположенного с возможностью перемещения относительно направляющего цилиндра и взаимодействия с седлом, а второй запорный орган выполнен в виде уменьшенной копии первого запорного органа и соединен с сервоприводом, при этом направляющий цилиндр второго запорного органа закреплен с направляющим цилиндром первого запорного органа со стороны выхода потока. The closest analogue to the claimed invention for the combination of essential features selected locking and regulating device (AS USSR N 411258, M. CL F 16 K 1/12, 1971), comprising a housing with coaxially located two sequentially open locking bodies, and coaxially with the housing, a guide cylinder is fixed for the first locking member arranged to move relative to the guide cylinder and interact with the seat, and the second locking member is made in the form of a reduced copy of the first locking member and connected to the servo drive, while the guide cylinder of the second locking member is fixed to the guide cylinder of the first locking member from the flow outlet side.

Недостатком указанного устройства является то, что радиальные ребра крепления направляющих элементов для запорно-регулирующих органов размещены в высокоскоростном потоке сдросселированного газа, который может содержать механические примеси. Как показала практика, это приводит к их эрозионному износу, что снижает эксплуатационную надежность устройства в целом. Кроме того, наличие двух самостоятельных приводов значительно усложняет конструкцию запорно-регулирующего устройства. The disadvantage of this device is that the radial ribs of the fastening of the guide elements for the locking and regulating bodies are placed in a high-speed flow of throttled gas, which may contain mechanical impurities. As practice has shown, this leads to their erosion wear, which reduces the operational reliability of the device as a whole. In addition, the presence of two independent drives significantly complicates the design of the locking and regulating device.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и упрощение конструкции с сохранением достаточно высокой точности регулирования потоков в широком диапазоне их расходов. The aim of the invention is to increase operational reliability and simplify the design while maintaining a sufficiently high accuracy of flow control in a wide range of their costs.

Эта цель достигается тем, что в предложенном устройстве, в отличие от известного, первый запорный орган выполнен в виде перемещаемого по наружной поверхности направляющего цилиндра полого стакана с разгрузочными отверстиями в его дне, нагруженного возвратной пружиной, расположенной между его дном и корпусом, а второй запорный орган нагружен второй возвратной пружиной, расположенной между его дном и дном первого запорного органа, при этом направляющий цилиндр для первого запорного органа перфорирован проходными отверстиями, седло для первого запорного органа расположено со стороны выхода потока, а дно второго запорного органа соединено с сервоприводом через шток, причем площадь сечений разгрузочных отверстий дна стакана первого запорного органа, по крайней мере, не меньше площади проходных отверстий направляющего цилиндра второго запорного органа, а соотношение площадей сечений проходных отверстий направляющих цилиндров для первого и второго запорных органов составляет 10:1, соответственно. This goal is achieved by the fact that in the proposed device, in contrast to the known one, the first locking element is made in the form of a hollow glass moved along the outer surface of the guide cylinder with unloading holes in its bottom, loaded with a return spring located between its bottom and the body, and the second locking the body is loaded with a second return spring located between its bottom and the bottom of the first locking body, while the guide cylinder for the first locking body is perforated with passage holes, the seat for the first locking member is located on the outlet side of the flow, and the bottom of the second locking member is connected to the servo drive through the rod, and the cross-sectional area of the discharge openings of the bottom of the glass of the first locking member is at least not less than the area of the passage holes of the guide cylinder of the second locking member, and the ratio of the cross-sectional areas the passage holes of the guide cylinders for the first and second locking bodies is 10: 1, respectively.

На чертеже показан общий вид запорно-регулирующего устройства в разрезе. The drawing shows a General view of the locking and regulating device in section.

Запорно-регулирующее устройство содержит корпус 1 с соосно расположенными двумя последовательно открываемыми запорными органами, причем соосно с корпусом 1 закреплен перфорированный со стороны выхода потока проходными отверстиями 2 направляющий цилиндр 3 для первого запорного органа, представляющего собой перемещаемый с наружной стороны цилиндра 3 полый стакан 4, со стороны выхода потока взаимодействующий с седлом 5, а с противоположной стороны дно стакана 4 с разгрузочными отверстиями 6 нагружено относительно корпуса 1 возвратной пружиной 7. Второй запорный орган, представляющий собой уменьшенную копию первого, своим неподвижным направляющим цилиндром 8 с проходными отверстиями 9 со стороны выхода потока закреплен с цилиндром 3 первого запорного органа. При этом полый стакан 10 со стороны выхода потока взаимодействует с седлом 11, а с противоположной стороны дно стакана 10 с разгрузочными отверстиями 12 нагружено относительно дна стакана 4 возвратной пружиной 13 и соединено штоком 14 с сервоприводом (на чертеже не показан). The locking-regulating device comprises a housing 1 with coaxially arranged two sequentially opened locking bodies, and a guide cylinder 3 for the first locking body, which is a hollow cup 4 moved from the outside of the cylinder 3, is perforated from the outlet side of the flow through holes 2 and is aligned coaxially with the housing 1, from the outlet side of the flow, interacting with the saddle 5, and on the opposite side, the bottom of the cup 4 with discharge holes 6 is loaded relative to the housing 1 return spring 7. The second locking body, which is a small copy of the first, is fixed with its cylinder 3 of the first locking body with its stationary guide cylinder 8 with passage openings 9 on the flow outlet side. In this case, the hollow cup 10 from the outlet side of the stream interacts with the seat 11, and on the opposite side, the bottom of the cup 10 with unloading holes 12 is loaded relative to the bottom of the cup 4 with a return spring 13 and is connected by a rod 14 to a servo drive (not shown in the drawing).

Герметичность запирания отверстий 2 и 9 обеспечивается кольцевыми уплотнениями в седлах 5 и 11, соответственно. The tightness of the locking holes 2 and 9 is provided by O-rings in the seats 5 and 11, respectively.

Оба запорных органа разгружены от осевых сил давления, так как каждый из них имеет сравнительно малую площадь торцевых поверхностей, в результате перепад давления действует в основном на его боковые стенки. При этом площадь сечений разгрузочных отверстий 6 дна стакана 4 первого запорного органа должна быть, по крайней мере, не менее площади проходных отверстий 9 цилиндра 8 второго запорного органа, а оптимальное соотношение суммарных площадей сечений проходных отверстий 2 и 9 должно составлять 10:1, соответственно. Both locking bodies are unloaded from the axial pressure forces, since each of them has a relatively small area of the end surfaces, as a result of which the pressure drop acts mainly on its side walls. In this case, the cross-sectional area of the discharge openings 6 of the bottom of the cup 4 of the first locking member must be at least not less than the area of the through-holes 9 of the cylinder 8 of the second locking member, and the optimal ratio of the total cross-sectional areas of the through-holes 2 and 9 should be 10: 1, respectively .

Предлагаемое устройство работает в следующей последовательности. По сигналу от пилота управления, настроенного на поддержание давления на выходе из устройства, стакан 10 второго запорного органа пропорционально открывает перекрытые ранее проходные отверстия 9, через которые газ поступает в полость выхода низкого давления. Таким образом, осуществляется работа устройства на малых расходах газа. При увеличении газопотребления стакан 10, перемещаясь вправо, в момент полного открытия проходных отверстий 9 наталкивается на дно стакана 4 первого запорного органа при полностью открытом втором запорном органе. Закрытие устройства осуществляется в обратном порядке: вначале запирается первый запорный орган, затем - второй запорный орган. The proposed device operates in the following sequence. According to the signal from the control pilot, tuned to maintain pressure at the outlet of the device, the glass 10 of the second locking member proportionally opens previously open passage openings 9 through which gas enters the low-pressure outlet cavity. Thus, the device is operated at low gas flow rates. With an increase in gas consumption, the glass 10, moving to the right, at the time of the passage openings 9 is completely open, encounters the bottom of the glass 4 of the first locking member with the second locking member fully open. The device is closed in the reverse order: first, the first locking member is locked, then the second locking member.

Таким образом, работа устройства носит двухступенчатый характер и обеспечивает достаточно высокую точность регулирования потоков в широком диапазоне их расходов. Thus, the operation of the device is of a two-stage nature and provides a sufficiently high accuracy of flow control in a wide range of their costs.

При этом высокоскоростные потоки, которые могут содержать механические примеси, истекающие через радиальные проходные отверстия 2 и 9 в приосевую зону выходного трубопровода, взаимодействуют между собой таким образом, что механические (и прочие) частицы концентрируются преимущественно в приосевой зоне и при дальнейшем движении не оказывают сильного эрозионного воздействия на тактовые элементы устройства. За счет этого достигается повышение эксплуатационной надежности устройства в целом. С другой стороны, все основные элементы устройства и силового корпуса просты по конструкции, технологичны в использовании и при необходимости по мере износа могут быть легко и быстро заменены. Кроме того, использование одного привода для обоих запорных органов существенно упрощает конструкцию устройства. At the same time, high-speed flows, which may contain mechanical impurities flowing out through radial passage openings 2 and 9 to the axial zone of the outlet pipe, interact with each other in such a way that the mechanical (and other) particles are concentrated mainly in the axial zone and do not have strong erosive effects on the clock elements of the device. Due to this, an increase in the operational reliability of the device as a whole is achieved. On the other hand, all the main elements of the device and the power housing are simple in design, technologically advanced to use and, if necessary, can be easily and quickly replaced as they wear out. In addition, the use of a single drive for both locking bodies greatly simplifies the design of the device.

Таким образом, достигается главная цель изобретения: повышение эксплуатационной надежности и упрощение конструкции с сохранением достаточно высокой точности регулирования потоков в широком диапазоне их расходов. Thus, the main objective of the invention is achieved: improving operational reliability and simplifying the design while maintaining a sufficiently high accuracy of flow control in a wide range of their costs.

Claims

1. A locking and regulating device comprising a housing with a coaxially arranged two sequentially open locking bodies, wherein a guide cylinder is fixed coaxially with the housing for a first locking member arranged to move relative to the guide cylinder and interact with the seat, and the second locking member is made in the form of a reduced copies of the first locking member and is connected to the servo drive, while the guide cylinder of the second locking member is attached to the guide cylinder of the first pore organ from the outlet side of the flow, characterized in that the first locking element is made in the form of a hollow glass moved along the outer surface of the guide cylinder with discharge holes in its bottom, loaded with a return spring located between its bottom and the body, and the second locking body is loaded with a second return a spring located between its bottom and the bottom of the first locking body, while the guide cylinder for the first locking body is perforated through the bores, the seat for the first locking RGANI rasplozhen with outlet side of the flow, and the second bottom closure member is connected to the actuator via a rod.

2. The device according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the discharge openings of the bottom of the glass of the first locking member is at least not less than the area of the through holes of the guide cylinder of the second locking member, and the ratio of the cross-sectional areas of the through holes of the guide cylinders for the first and second locking organs is 10: 1, respectively.