RU2476746C1

RU2476746C1 - Valve

Info

Publication number: RU2476746C1
Application number: RU2011148780/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Гриценко; Александр Петрович Шевцов; Иван Георгиевич Лачугин; Владимир Викторович Черниченко; Сергей Борисович Чагин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ"
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-02-27

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: valve contains a housing with pass channel and attachment flanges, a seat, turning shut-off member in the form of gate located in the housing in close proximity to the seat and interacting with mechanism of device actuating by reduction and/or increase of pressure, the device is located on the housing. This mechanism includes a housing and a nut. The nut by its supporting inner surface interacts with one supporting surface of high-pressure spring by thrust bearing, and by the others its supporting surface it interacts with supporting surface of sleeve. The sleeve is made with possibility of axial movement and is installed inside the housing. A bushing with possibility of axial movement is installed inside the sleeve. The bushing interacts with supporting surface of low pressure spring installed on stock. The stock is located inside the sleeve and is made with possibility of axial movement. By the other supporting surface the bushing interacts with supporting surface of the stock. The gate restraint in open position is made as a cylinder. The cylinder is made with possibility of axial movement in the tip of the stock. Spring-loaded balls are arranged in the cylinder walls with possibility of radial movement. The cylinder is installed on outer surface of the gate. The cylinder is provided with at least one annular shaped groove.EFFECT: improving valve operating reliability.2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к устройствам с поворотным запорным элементом, и может быть использовано для установки на технологических линиях газоконденсатных промыслов для автоматического перекрытия трубопровода при аварийном повышении или понижении давления в нем.The invention relates to pipe fittings, and in particular to devices with a rotary locking element, and can be used to install gas condensate fields on technological lines to automatically shut off a pipeline in case of an emergency increase or decrease in pressure in it.

Известно запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с проходным каналом и седло, в котором установлены управляемые воздействием подвижного штока, соединенного с приводом, плоский шибер с отверстием и поворотный запорный элемент, расположенный вне зоны проходного отверстия, при этом шток снабжен охватывающей его втулкой, установленной с возможностью осевого перемещения совместно со штоком и ограниченной крайними положениями перемещения, при этом на втулке выполнен паз, находящийся во взаимодействии с запорным элементом (а.с. СССР №1203295, кл. F16K 3/00, 1984 г.).Known locking and regulating device comprising a housing with a passage channel and a saddle, in which are installed controlled by the action of a movable rod connected to the drive, a flat gate with an opening and a rotary locking element located outside the zone of the passage opening, the rod being provided with a sleeve mounted thereon with the possibility of axial movement together with the rod and limited by the extreme positions of movement, while on the sleeve there is a groove in interaction with the locking element (A.C. CP №1203295, cl. F16K 3/00, 1984).

Известно запорно-регулирующее устройство, в корпусе которого с проходным каналом и отверстием в седле установлены управляемый воздействием подвижного штока, соединенного с приводом, плоский шибер с отверстием и поворотный запорный орган типа заслонки, расположенный на оси вне зоны проходного канала и устанавливаемый в открытое положение самостоятельным приводом и фиксируемый в этом положении фиксирующим элементом (а.с. СССР №785579, кл. F16K 3/00, 1980 г.).Known locking and regulating device, in the housing of which with a passage channel and a hole in the saddle mounted controlled by the action of a movable rod connected to the actuator, a flat gate with a hole and a rotary shut-off element such as a damper located on an axis outside the zone of the passage channel and installed independently in the open position drive and fixed in this position by the locking element (AS USSR No. 785579, CL F16K 3/00, 1980).

Недостатком известных запорно-регулирующих устройств является невозможность автоматического перекрытия трубопровода природного газа при аварийном повышении и падении давления в нем.A disadvantage of the known locking and regulating devices is the inability to automatically shut off the natural gas pipeline in case of an emergency increase and drop in pressure in it.

Известно запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с проходным каналом, седло, плоский шибер с уплотнительными поверхностями и отверстием, соединенный штоком с приводом, поворотный запорный орган в виде заслонки, связанный с механизмом фиксации, при этом устройство снабжено кронштейном и чувствительным элементом, размещенным на корпусе, причем чувствительный элемент выполнен в виде подпружиненного штока с выступом на торце, а механизм фиксации выполнен в виде упоров, один из которых установлен на заслонке, перпендикулярно ей, а другой размещен на кронштейне с возможностью поворота и выполнен с пазом (а.с. СССР №1740841, кл. F16K 3/00, 16.03.90).Known locking and regulating device comprising a housing with a passage channel, a saddle, a flat gate with sealing surfaces and a hole, connected by a rod to the actuator, a rotary locking body in the form of a damper connected with a locking mechanism, the device is equipped with a bracket and a sensing element placed on case, and the sensing element is made in the form of a spring-loaded rod with a protrusion at the end, and the locking mechanism is made in the form of stops, one of which is mounted on the valve, perpendicular to it, and the other is placed on the bracket with the possibility of rotation and is made with a groove (AS USSR No. 1740841, class F16K 3/00, 03/16/90).

Недостатком запорно-регулирующего устройства является сложность конструкции, обусловленная отсутствием жесткой кинематической связи между штоком и упором, размещенном на кронштейне.The disadvantage of the locking and control device is the design complexity due to the lack of a rigid kinematic connection between the rod and the stop placed on the bracket.

Известно запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с проходным каналом, седло, плоский шибер с уплотнительными поверхностями и отверстием, соединенный штоком с приводом, поворотный запорный орган в виде заслонки, размещенный на шибере и связанный с механизмом фиксации, при этом устройство снабжено чувствительным элементом, размещенным на корпусе параллельно приводу и выполненным в виде подпружиненного штока с выступом на конце, а механизм фиксации выполнен в виде двух упоров, один из которых установлен на заслонке, перпендикулярно ей, причем в выступе штока перпендикулярно проходному каналу выполнен паз, в котором расположено связанное с ним короткое плечо другого упора, установленного на оси с возможностью поворота на ней, при этом его длинное плечо размещено с возможностью взаимодействия с упором на заслонке на всем диапазоне перемещения плоского шибера (Патент РФ №2267047, МПК: F16K 3/02, F16K 3/04, F16K 17/04 - прототип).Known locking and regulating device, comprising a housing with a passage channel, a saddle, a flat gate with sealing surfaces and a hole, connected by a rod to the actuator, a rotary locking body in the form of a shutter, located on the gate and connected to the locking mechanism, while the device is equipped with a sensing element, placed on the housing parallel to the actuator and made in the form of a spring-loaded rod with a protrusion at the end, and the locking mechanism is made in the form of two stops, one of which is mounted on the valve, perpendicular vividly to it, and in the protrusion of the rod perpendicular to the passage channel, a groove is made in which there is a short shoulder of another stop connected thereto, mounted on an axis with the possibility of rotation on it, while its long shoulder is placed with the possibility of interaction with the stop on the flap over the entire range of movement flat gate (RF Patent No. 2267047, IPC: F16K 3/02, F16K 3/04, F16K 17/04 - prototype).

Указанное устройство работает следующим образом.The specified device operates as follows.

При повышении давления в корпусе устройства выше установленного колпаком настройки высокого давления шток выталкивается наружу, преодолевая усилие пружины и поворачивая упор на оси. В результате длинное плечо упора освобождает упор поворотного запорного органа, который под собственным весом поворачивается на оси кронштейна и опускается на уплотнительную поверхность шибера, перекрывая отверстие и прекращая подачу газового потока.When the pressure in the device body rises above the high pressure setting set by the cap, the rod is pushed out, overcoming the spring force and turning the stop on the axis. As a result, the long shoulder of the stop releases the stop of the rotary locking member, which, under its own weight, rotates on the axis of the bracket and lowers onto the sealing surface of the gate, blocking the hole and stopping the flow of gas flow.

При понижении давления в корпусе устройства ниже установленного колпаком настройки низкого давления, усилие пружины преодолевает выталкивающее усилие штока, перемещает его внутрь корпуса и поворачивает упор на оси. В результате длинное плечо упора освобождает упор поворотного запорного органа, который под собственным весом поворачивается на оси кронштейна и опускается на уплотнительную поверхность шибера, перекрывая отверстие и прекращая подачу газового потока.When the pressure in the device case is lower than the low pressure setting established by the cap, the spring force overcomes the buoyancy force of the rod, moves it inside the body and turns the stop on the axis. As a result, the long shoulder of the stop releases the stop of the rotary locking element, which under its own weight rotates on the axis of the bracket and falls on the sealing surface of the gate, blocking the hole and stopping the flow of gas flow.

Открытие поворотного запорного органа осуществляется вручную.Opening the rotary locking element is carried out manually.

Основными недостатками данного устройства является значительная сложность конструкции и низкая надежность его работы, обусловленная тем, что при появлении в процессе эксплуатации зазоров происходит произвольное соскальзывание запорного органа с упора, вне зависимости от величины давления.The main disadvantages of this device is the significant design complexity and low reliability of its operation, due to the fact that when gaps appear during operation, the locking member slips off the stop, regardless of the pressure value.

Задачей предложенного изобретения является устранение указанных недостатков и создание клапана, конструкция которого позволит повысить надежность его работы.The objective of the proposed invention is to remedy these disadvantages and create a valve, the design of which will improve the reliability of its operation.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный клапан, согласно изобретению, содержит корпус с проходным каналом и присоединительными фланцами, седло, поворотный запорный орган в виде заслонки, размещенной в корпусе в непосредственной близости от седла и взаимодействующей с механизмом устройства срабатывания по понижению или по повышению давления, расположенным на корпусе, при этом указанный механизм, содержит, как минимум, корпус с гайкой, выполненной с возможностью осевого перемещения, при этом гайка своей опорной внутренней поверхностью взаимодействует, предпочтительно, через подшипник, преимущественно, упорный, с одной опорной поверхностью пружины высокого давления, взаимодействующей другой опорной поверхностью с опорной поверхностью гильзы, выполненной с возможностью осевого перемещения и установленной внутри упомянутого корпуса, причем внутри указанной гильзы установлена, предпочтительно, при помощи упорной резьбы, с возможностью осевого перемещения втулка, взаимодействующая с опорной поверхностью пружины низкого давления, установленной на штоке, расположенном внутри упомянутой гильзы и выполненным с возможностью осевого перемещения, и взаимодействующей другой опорной поверхностью с опорной поверхностью штока, при этом устройство фиксации заслонки в открытом положении выполнено в виде цилиндра, выполненного с возможностью осевого перемещения в наконечнике упомянутого штока, при этом в стенках цилиндра расположены с возможностью радиального перемещения подпружиненные шарики, а на внешней поверхности заслонки установлен цилиндр, имеющий, как минимум, одну кольцевую профилированную проточку.The solution to this problem is achieved by the fact that the proposed valve, according to the invention, comprises a housing with a passage channel and connecting flanges, a seat, a rotary locking element in the form of a damper located in the housing in the immediate vicinity of the seat and interacting with the mechanism of the actuation device to decrease or increase pressure, located on the housing, while the specified mechanism, contains at least a housing with a nut made with the possibility of axial movement, while the nut of its supporting inside it interacts with a surface, preferably through a bearing, mainly thrust, with one bearing surface of a high-pressure spring, interacting with another bearing surface with a bearing surface of the sleeve, made with the possibility of axial movement and installed inside the said housing, and inside this sleeve is installed, preferably, with the help of a persistent thread, with the possibility of axial movement of the sleeve, interacting with the supporting surface of the low pressure spring mounted on an oce located inside the said sleeve and made with the possibility of axial movement and interacting with another supporting surface with the supporting surface of the rod, while the device for fixing the damper in the open position is made in the form of a cylinder made with the possibility of axial movement in the tip of the said rod, while in the walls the cylinders are arranged with the possibility of radial movement of the spring-loaded balls, and on the outer surface of the valve there is a cylinder having at least one annular profile an isolated groove.

В варианте исполнения, на наружной поверхности корпуса расположена шкала определения усилия поджатия пружины высокого давления, а на наружной поверхности втулки, установленной в гильзе, нанесена шкала определения усилия поджатия пружины низкого давления.In an embodiment, on the outer surface of the housing there is a scale for determining the force of compression of the high pressure spring, and on the outer surface of the sleeve installed in the sleeve, the scale for determining the force of compression of the low pressure spring is applied.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез клапана, на фиг.2 - продольный разрез механизма устройства срабатывания по понижению или по повышению давления, на фиг.3 - выносной элемент механизма крепления заслонки к штоку.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of a valve, Fig. 2 is a longitudinal section of a mechanism of an actuating device for decreasing or increasing pressure, and Fig. 3 is a remote element of a mechanism for attaching a shutter to a rod.

Клапан содержит корпус 1 с проходным каналом 2 и присоединительными фланцами 3. Внутри корпуса 1 расположено седло 4, поворотный запорный орган в виде заслонки 5, размещенной в корпусе 1 в непосредственной близости от седла 4 и взаимодействующей с механизмом устройства 6 срабатывания по понижению или по повышению давления, расположенным на корпусе 1. Механизм 6 содержит корпус 7 с гайкой 8, выполненной с возможностью осевого перемещения. Гайка 8 своей опорной внутренней поверхностью взаимодействует через подшипник 9 с одной опорной поверхностью пружины 10 высокого давления. Пружина 10 высокого давления взаимодействует другой опорной поверхностью 11 с опорной поверхностью гильзы 12, выполненной с возможностью осевого перемещения и установленной внутри упомянутого корпуса 7. Внутри указанной гильзы 12 установлена с возможностью осевого перемещения втулка 13, взаимодействующая с опорной поверхностью пружины 14 низкого давления, установленной на штоке 15, расположенном внутри упомянутой гильзы 12 и выполненным с возможностью осевого перемещения. Пружина 14 низкого давления взаимодействует другой опорной поверхностью с опорной поверхностью 16 штока 15. Устройство фиксации заслонки 5 в открытом положении выполнено в виде полого цилиндра 17, выполненного с возможностью осевого перемещения в наконечнике 18 упомянутого штока. В стенках полого цилиндра 17 расположены с возможностью радиального перемещения в канавке 19 подпружиненные шарики 20 и выполнена канавка 21. Наконечник штока 18 установлен с возможностью осевого перемещения в цилиндре 22.The valve comprises a housing 1 with a passage channel 2 and connecting flanges 3. Inside the housing 1 there is a seat 4, a rotary locking element in the form of a shutter 5, located in the housing 1 in the immediate vicinity of the seat 4 and interacting with the mechanism of the actuating device 6 for decreasing or increasing pressure located on the housing 1. The mechanism 6 includes a housing 7 with a nut 8 made with the possibility of axial movement. The nut 8 with its supporting inner surface interacts through the bearing 9 with one supporting surface of the high pressure spring 10. The spring 10 of the high pressure interacts with another supporting surface 11 with the supporting surface of the sleeve 12, made with axial movement and installed inside the said housing 7. Inside the specified sleeve 12 is mounted with the possibility of axial movement of the sleeve 13, interacting with the supporting surface of the spring 14 of low pressure mounted on a rod 15 located inside said sleeve 12 and configured to axially move. The low pressure spring 14 interacts with another abutment surface with the abutment surface 16 of the rod 15. The locking device of the shutter 5 in the open position is made in the form of a hollow cylinder 17, made with the possibility of axial movement in the tip 18 of the said rod. In the walls of the hollow cylinder 17, spring-loaded balls 20 are arranged for radial movement in the groove 19 and groove 21 is made. The tip of the rod 18 is mounted for axial movement in the cylinder 22.

На внешней поверхности заслонки 5 установлен цилиндр 23, имеющий, как минимум, одну кольцевую профилированную проточку 24 и верхнюю профилированную часть 25 в виде сферы.On the outer surface of the shutter 5, a cylinder 23 is installed, having at least one annular profiled groove 24 and the upper profiled part 25 in the form of a sphere.

На наружной поверхности корпуса 7 расположена шкала 26 определения усилия поджатия пружины высокого давления, а на наружной поверхности втулки 13, установленной в гильзе 12, нанесена шкала 27 определения усилия поджатия пружины низкого давления.On the outer surface of the housing 7 there is a scale 26 for determining the preload force of the high pressure spring, and on the outer surface of the sleeve 13 installed in the sleeve 12, a scale 27 for determining the preload force of the low pressure spring is applied.

Предложенное устройство работает следующим образом. Предварительно настраиваются, в заданных пределах срабатывания, пружина 14 низкого давления при помощи осевого перемещения втулки 13, установленной в гильзе 12, и пружина 10 высокого давления за счет осевого перемещения гайки 8 относительно корпуса 7.The proposed device operates as follows. Pre-configured, within the set limits of operation, the low pressure spring 14 by axial movement of the sleeve 13 installed in the sleeve 12, and the high pressure spring 10 due to the axial movement of the nut 8 relative to the housing 7.

Пружина низкого давления 14 настраивается таким образом, чтобы ее усилие было равно усилию от воздействия рабочего тела на опорную поверхность цилиндра 17 при работе клапана при его номинальном давлении внутри полости корпуса клапана.The low pressure spring 14 is adjusted so that its force is equal to the force from the action of the working fluid on the supporting surface of the cylinder 17 when the valve is operating at its nominal pressure inside the cavity of the valve body.

Пружина 10 высокого давления настраивается таким образом, чтобы ее усилие было больше усилия со стороны рабочего тела при его номинальном давлении внутри полости корпуса клапана.The high pressure spring 10 is adjusted so that its force is greater than the force on the part of the working fluid at its nominal pressure inside the cavity of the valve body.

В исходном состоянии заслонка 5 взводится вручную. При этом цилиндр 23 входит в цилиндр 17, в стенках которого, в канавке 19, расположены подпружиненные шарики 20. Своей верхней профилированной частью 25 цилиндр 23 проходит через подпружиненные шарики 20, разжимает их к периферии канавки 19 и проходит за них. Под действием браслетной пружины (не обозначена) шарики 20 возвращаются в исходное состояние и обжимают цилиндр 23 по проточке 24, не давая ему опуститься вместе с заслонкой 5 за счет того, что верхняя профилированная часть 25 имеет больший наружный диаметр, чем проточка 24. Рабочее тело поступает во входной присоединительный фланец 3, проходит через седло 4 и отводится через выходной присоединительный фланец 3.In the initial state, the shutter 5 is cocked manually. In this case, the cylinder 23 enters the cylinder 17, in the walls of which, in the groove 19, spring-loaded balls 20 are located. With its upper profiled part 25, the cylinder 23 passes through the spring-loaded balls 20, unclenches them to the periphery of the groove 19 and passes behind them. Under the action of a bracelet spring (not indicated), the balls 20 return to their original state and squeeze the cylinder 23 along the groove 24, preventing it from falling together with the shutter 5 due to the fact that the upper profiled part 25 has a larger outer diameter than the groove 24. The working medium enters the input connecting flange 3, passes through the seat 4 and is discharged through the output connecting flange 3.

При падении давления рабочего тела ниже допустимого нижнего предела, осевое усилие от воздействия рабочего тела на опорную поверхность цилиндра 17 также уменьшается, в результате чего, шток 15, под действием пружины 14 низкого давления, одним концом упирающейся в опорную поверхность втулки 13, а другим - в опорную поверхность 16 штока 15, перемещается вниз. При этом шарики 20 переходят из канавки 19 в канавку 21, освобождаются от действия браслетной пружины (не обозначена), под действием силы тяжести заслонки 5 и верхней профилированной части 25 цилиндра 23 перемещаются к периферии канавки 21, освобождают верхнюю профилированную часть 25, после чего под действием силы тяжести заслонка 5 проворачивается против часовой стрелки вокруг своей оси вращения и садится на седло 4. Клапан закрывается.When the pressure of the working fluid falls below the permissible lower limit, the axial force from the action of the working fluid on the supporting surface of the cylinder 17 also decreases, as a result, the rod 15, under the action of the spring 14 low pressure, one end abuts against the supporting surface of the sleeve 13, and the other in the supporting surface 16 of the rod 15, moves down. In this case, the balls 20 pass from the groove 19 to the groove 21, are exempted from the action of the bracelet spring (not indicated), under the action of gravity the flaps 5 and the upper profiled part 25 of the cylinder 23 are moved to the periphery of the groove 21, release the upper profiled part 25, and then under the action of gravity, the shutter 5 is rotated counterclockwise around its axis of rotation and sits on the seat 4. The valve closes.

При увеличении давления рабочего тела выше допустимого, усилие со стороны рабочего тела на опорную поверхность цилиндра 22 возрастает, цилиндр 22 перемещается вверх и сжимает при этом пружину 10 высокого давления, одной опорной поверхностью опирающейся на опорную поверхность гильзы 12, размешенной на цилиндре 22, другой - на опорный подшипник 8, взаимодействующий с опорной поверхностью гайки 8. При движении цилиндра 22 вверх, вместе с ним смещается и цилиндр 17. При этом подпружиненные шарики 20, находящиеся в канавке 19, за счет действующего осевого усилия от рабочего тела, разжимают браслетную пружину (не обозначена), отходят к периферии канавки 19 и пропускают вниз профилированную верхнюю часть 25 цилиндра 23, после чего, под действием силы тяжести, заслонка 5 проворачивается против часовой стрелки вокруг своей оси вращения и садится на седло 4. Клапан закрывается.When the pressure of the working fluid is higher than permissible, the force from the side of the working fluid on the supporting surface of the cylinder 22 increases, the cylinder 22 moves upward and compresses the high pressure spring 10, one supporting surface resting on the supporting surface of the sleeve 12, placed on the cylinder 22, the other on the support bearing 8, which interacts with the support surface of the nut 8. When the cylinder 22 moves upward, the cylinder 17 also moves with it. In this case, the spring-loaded balls 20 located in the groove 19 are due to the axial efforts from the working fluid, unclench the bracelet spring (not indicated), go to the periphery of the groove 19 and pass down the profiled upper part 25 of the cylinder 23, after which, under the action of gravity, the shutter 5 rotates counterclockwise around its axis of rotation and sits on the saddle 4. The valve closes.

После закрытия клапана, для последующего открытия заслонки 5, необходимо выравнять давление в полости клапана до и после заслонки.After closing the valve, for the subsequent opening of the valve 5, it is necessary to equalize the pressure in the cavity of the valve before and after the valve.

Использование предложенного технического решения позволит создать клапана, конструкция которого позволит повысить надежность его работы.Using the proposed technical solution will create a valve, the design of which will improve the reliability of its operation.

Claims

1. The valve, characterized in that it contains a housing with a passage channel and connecting flanges, a seat, a rotary locking element in the form of a valve placed in the housing in the immediate vicinity of the seat and interacting with the mechanism of the actuating device to reduce and / or increase pressure, located on the housing, and this mechanism contains at least a housing with a nut made with the possibility of axial movement, while the nut interacts with its supporting inner surface, preferably through a bearing, mainly thrust, with one abutment surface of a high-pressure spring, interacting with another abutment surface with a abutment surface of a liner made axially movable and mounted inside said housing, and inside the liner it is preferably mounted using a threaded thread axial movement of the sleeve interacting with the supporting surface of the low pressure spring mounted on a rod located inside the said sleeve and axially displaceable and interacting with another abutment surface with the rod abutment surface, the device for fixing the damper in the open position is made in the form of a cylinder made axially displaceable at the tip of the rod, and spring-loaded balls are arranged in the cylinder walls for radial displacement and a cylinder having at least one annular profiled groove is installed on the outer surface of the shutter.

2. The valve according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the housing there is a scale for determining the force of the preload of the high pressure spring, and on the outer surface of the sleeve installed in the sleeve, the scale for determining the force of the preload of the low pressure spring is applied.