RU2285183C2

RU2285183C2 - Balanced disk control valve

Info

Publication number: RU2285183C2
Application number: RU2003107343/06A
Authority: RU
Inventors: Иль Леонидович Коновалов (RU); Илья Леонидович Коновалов; Михаил Александрович Корженко (RU); Михаил Александрович Корженко; Алексей Васильевич Лихачев (RU); Алексей Васильевич Лихачев; Тать на Алексеевна Лихачева (RU); Татьяна Алексеевна Лихачева; Алексей Валентинович Ушенин (RU); Алексей Валентинович Ушенин
Original assignee: ОАО "Научно-производственное объединение "Промавтоматика"
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2006-10-10

Abstract

FIELD: valving.

SUBSTANCE: valve comprises housing with inlet and outlet passages, disk gate with throttling ports, and intermediate space. The disk gate is formed by the seat and slide valve. The slide valve is connected with the drive through the spindle. The disk gate-seat and the slide valve are provided with two pairs of symmetrical throttling ports. The intermediate space is connected with the inlet passage through one of the pairs of the symmetrical throttling ports and is connected with the outlet passage through the other pair of symmetrical ports.

EFFECT: enhanced reliability, prolonged service life, and reduced power consumption.

cl, dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре высокого давления, например, для регулирования расхода отсепарированных из потока природного газа жидкостей и может быть использовано в газодобывающей, нефтехимической, энергетической и других отраслях промышленности.The invention relates to high pressure pipe fittings, for example, for controlling the flow rate of liquids separated from a natural gas stream and can be used in gas production, petrochemical, energy and other industries.

Надежность работы регулирующей арматуры в газодобывающей промышленности, на установках комплексной подготовки газа (УКПГ) к дальнему транспорту определяет безаварийность и стабильность работы установки и влияет на экономические показатели работы газовых промыслов.The reliability of the control valves in the gas industry, at the integrated gas treatment facilities (UKPG) for long-distance transport determines the accident-free and stable operation of the installation and affects the economic performance of gas fields.

Условия работы регулирующих затворов (клапанов) в условиях газовых промыслов очень "жесткие". Перепад давлений на затворах регулирующих устройств в технологическом цикле достигает 8,0-13,0 МПа, а на затворах регулирующих устройств скважин 25 МПа.The operating conditions of control valves (valves) in the conditions of gas fields are very "tough". The pressure drop across the gates of the regulating devices in the technological cycle reaches 8.0-13.0 MPa, and at the gates of the regulating devices of the wells 25 MPa.

На затворах регулирующих устройств создаются большие усилия прижимающие золотник к седлу.At the shutters of the regulating devices, great efforts are created that press the spool to the seat.

Большие усилия приводят к быстрому износу рабочих поверхностей золотника и седла и требуют больших перестановочных усилий и соответственно мощности привода.Large forces lead to rapid wear of the working surfaces of the spool and seat and require large permutation forces and, accordingly, drive power.

Известно устройство для регулирования потока среды (DT 2413312 A1, F 16 K 3/09, 39/04, опубл. 02.10.75) «Кран регулирующий» наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому (прототип). В соответствии с описанием DE 2413312 A1 на фиг.1 изображен разрез крана запорного с двумя сверлениями 2, 3 во фланце для подключения входа и выхода к плате и вращающимся (поворотным) диском-золотником 7, с двумя симметричными отверстиями 8, 9 и свободной полостью 6, а также возможным третьим отверстием 10, в соответствии с п.2 патента. Регулируемая среда поступает в кран через вход 2, отверстие 8 в полость 6, из полости 6 через отверстие 9 на выход 3, или наоборот 3-9 вход, а 6-8-2 выход. Вход и выход размещены симметрично относительно оси поворота золотника на общем диаметре. При закрывании, открывании крана, силы действующие на поворотный диск, золотник, будут иметь равные величины, но противоположно направленные, что создает опрокидывающий момент на золотнике, компенсируемый поверхностью 14 крышки 4. В устройстве имеется геометрическая симметрия - фиг.2, но нет симметрии потоков среды, а при входе среды через третье отверстие 10 нет и геометрической симметрии. Золотник в противопоставленном устройстве не уравновешен.A device for regulating the flow of the medium (DT 2413312 A1, F 16 K 3/09, 39/04, publ. 02.10.75) "Control valve" closest in technical essence to the proposed (prototype). In accordance with the description of DE 2413312 A1, Fig. 1 shows a cross-section of a stopcock with two holes 2, 3 in the flange for connecting the input and output to the board and a rotating (rotary) spool disk 7, with two symmetrical holes 8, 9 and a free cavity 6, as well as a possible third hole 10, in accordance with paragraph 2 of the patent. The adjustable medium enters the crane through inlet 2, hole 8 into cavity 6, from cavity 6 through hole 9 to exit 3, or vice versa 3–9 input, and 6–8–2 output. The inlet and outlet are placed symmetrically relative to the axis of rotation of the spool on the total diameter. When closing, opening the valve, the forces acting on the rotary disk, the spool will have equal values, but oppositely directed, which creates a tilting moment on the spool, compensated by the surface 14 of the cover 4. The device has a geometric symmetry - figure 2, but there is no symmetry of the flows medium, and when the medium enters through the third hole 10, there is no geometric symmetry. The spool in the opposed device is not balanced.

Недостатком такого крана является то, что потоки в симметричных регулирующих отверстиях поворотного дискового затвора имеют противоположное направление и нагружают регулирующий золотник моментом сил, для компенсации которого в конструкции клапана предусматривается круговой уступ, к которому поджимается один край золотника, а второй край к фланцу, вызывая сопротивление повороту золотника вокруг оси и создавая усилие на приводе.The disadvantage of this valve is that the flows in the symmetrical control holes of the butterfly valve have the opposite direction and load the control valve with a torque, to compensate for which a circular step is provided in the valve design, to which one edge of the valve is pressed, and the second edge to the flange, causing resistance turning the spool around the axis and creating a force on the drive.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и долговечности работы регулирующего затвора.The technical result of the invention is to increase the reliability and durability of the control shutter.

Это достигается тем, что разгруженный дисковый регулирующий клапан содержит корпус с входным и выходным каналами, дисковый затвор с дросселирующими окнами, образованный седлом и золотником, связанным через шпиндель с приводом, и промежуточную полость. В дисковом затворе - седле и золотнике - выполнены две пары симметричных дросселирующих окон, причем промежуточная полость одной парой симметричных дроссельных окон соединена с каналом входа, а другой парой симметричных окон - с каналом выхода.This is achieved by the fact that the unloaded disk control valve comprises a housing with inlet and outlet channels, a disk shutter with throttling windows, formed by a seat and a spool connected through a spindle to the actuator, and an intermediate cavity. Two pairs of symmetrical throttling windows are made in the disk shutter — the saddle and the spool — moreover, the intermediate cavity is connected to the input channel by one pair of symmetric throttle windows and the output channel by the other pair of symmetric windows.

Этим достигается полная разгрузка золотника.This achieves complete unloading of the spool.

Кроме того, регулируемая среда последовательно проходит двойное дросселирование, что снижает перепад давления на одной паре дросселирующих окон вдвое. Снижение перепада давлений на дросселирующих окнах увеличивает стойкость запорного органа против кавитационной и абразивной эрозии затвора.In addition, the controlled medium sequentially undergoes double throttling, which reduces the pressure drop across one pair of throttling windows by half. Reducing the pressure drop across the throttle windows increases the resistance of the shut-off element against cavitation and abrasive valve erosion.

Изобретение изображено на чертежах, где на фиг.1 и 2 изображен разгруженный дисковый регулирующий клапан.The invention is shown in the drawings, in which Figures 1 and 2 show an unloaded disc control valve.

Дисковый затвор, состоящий из седла 1 и золотника 2, размещен в корпусе 3. Корпус 3 имеет входной канал 4 и выходной канал 10. В дисковом затворе выполнены две пары симметричных дросселирующих окон 6 и 8. Входной канал 4 соединен каналами 5 с парой симметричных дросселирующих окон 6 в седле и золотнике, выходящими в промежуточную полость 7.A butterfly valve, consisting of a seat 1 and a spool 2, is located in the housing 3. The housing 3 has an input channel 4 and an output channel 10. In the butterfly valve there are two pairs of symmetrical throttling windows 6 and 8. The input channel 4 is connected by channels 5 to a pair of symmetrical throttling windows 6 in the saddle and spool overlooking the intermediate cavity 7.

Через другую пару симметричных дросселирующих окон 8 промежуточная полость 7 соединена каналами 9 с выходным каналом 10.Through another pair of symmetrical throttling windows 8, the intermediate cavity 7 is connected by channels 9 to the output channel 10.

Золотник 2 связан через шпиндель с приводом.Spool 2 is connected via a spindle to the drive.

Клапан работает следующим образом. При открытом клапане регулируемая среда через входной канал 4, каналы 5 подводится к дросселирующим окнам 6 седла 1 и золотника 2, через которые выбрасывается в промежуточную полость 7, создавая перепад давлений ΔP₁=P₁-P₂. Из промежуточной полости 7 регулируемая среда через дросселирующие окна 8 и каналы 9 выбрасывается в выходной канал 10, создавая перепад давлений ΔР₂=Р₂-Р₃. При равенстве площадей дросселирующих окон 6 и 8 для несжимаемой регулируемой среды перепады давлений ΔP₁ и ΔP₂ будут равными.The valve operates as follows. When the valve is open, the controlled medium through the inlet channel 4, channels 5 is fed to the throttling windows 6 of the seat 1 and valve 2, through which it is thrown into the intermediate cavity 7, creating a pressure differential ΔP ₁ = P ₁ -P ₂ . From the intermediate cavity 7, the controlled medium through the throttling windows 8 and channels 9 is ejected into the output channel 10, creating a pressure differential ΔP ₂ = P ₂ -P ₃ . If the areas of the throttling windows 6 and 8 are equal for an incompressible controlled medium, the pressure drops ΔP ₁ and ΔP ₂ will be equal.

Перепад ΔP₁ отжимает золотник 2 от седла 1, а перепад ΔР₂ прижимает золотник 2 к седлу 1.The differential ΔP ₁ presses the valve 2 from the seat 1, and the differential ΔP ₂ presses the valve 2 to the seat 1.

Таким образом поставленная цель выполняется, а технический результат достигается.Thus, the goal is fulfilled, and the technical result is achieved.

В настоящее время разрабатывается конструкция регулирующего устройства для дросселирования жидкостей сбрасываемых из сепараторов установок низкотемпературной сепарации газа для Северных месторождений газа (Уренгой, Ямбург).Currently, a design of a control device for throttling liquids of low-temperature gas separation units discharged from separators for the Northern gas fields (Urengoy, Yamburg) is being developed.

Экономическая эффективность от использования изобретения может быть получена:Economic efficiency from the use of the invention can be obtained:

1. За счет повышения надежности и увеличения срока службы регулирующих устройств.1. By increasing the reliability and increasing the service life of regulatory devices.

2. Снижения расхода энергии для привода регулирующего устройства.2. Reduced energy consumption for the drive of the regulatory device.

3. Снижения трудоемкости по обслуживанию и ремонту.3. Reducing the complexity of maintenance and repair.

4. Улучшения условий работы технологических аппаратов, трубопроводов, арматуры вследствие двухступенчатого дросселирования потока жидкости, позволяющего снизить уровень кавитации.4. Improving the working conditions of technological devices, pipelines, valves due to two-stage throttling of the fluid flow, which allows to reduce the level of cavitation.

Claims

The unloaded disk control valve comprising a housing with inlet and outlet channels, a disk shutter with throttling windows, formed by a seat and a spool connected through a spindle with an actuator, and an intermediate cavity, characterized in that in the disk shutter - a seat and a spool - two pairs of symmetrical throttling windows, the intermediate cavity being connected to the input channel by one pair of symmetrical throttling windows and the output channel by another pair of symmetrical windows.