RU197411U1

RU197411U1 - CORNER THROTTLE DEVICE

Info

Publication number: RU197411U1
Application number: RU2020104839U
Authority: RU
Inventors: Павел Сергеевич Вакулов; Михаил Юрьевич Юдин; Татьяна Геннадьевна Чистякова; Станислав Анатольевич Молчанов
Original assignee: Акционерное общество «Инженерный центр судостроения»
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2020-04-23

Abstract

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, которая обеспечивает процесс дросселирования добываемого или прокачиваемого продукта в виде газа или жидкости, в том числе и нефти. Угловое дросселирующее устройство, содержащее корпус с входным и выходным патрубками и гильзой между ними, которая имеет лобовую поверхность повышенной твердости, выполненную из твердого и износостойкого материала; расположенный внутри гильзы полый золотник с глухим торцом, соединенным с приводным штоком, причем в гильзе выполнены дросселирующие отверстия под углом β к оси, с одной стороны соединяющиеся с кольцевой проточкой, а с другой стороны - с дроссельными отверстиями золотника, которые наклонены под углом γ к оси, причем отверстия в золотнике наклонены в сторону выходного патрубка, а в гильзе – в противоположную сторону, что в совокупности обеспечивает плавный поворот прокачиваемого продукта; на внешней поверхности гильзы выполнена кольцевая проточка, обеспечивающая направление потока от входного патрубка к дросселирующим отверстиям, которые расположены на половине поперечного сечения и противоположно расположены к входному патрубку, причем открытый торец отверстия в золотнике получается скошенным относительно начальной цилиндрической части выходного патрубка, заканчивающейся конической поверхностью расширения, переходящей в конечную цилиндрическую часть.В предлагаемой конструкции применена лобовая цилиндрическая поверхность гильзы, которая встречает набегающий поток флюида и делит его на две части, а золотник производит осевое смещение, поперечное направлению потока продукта вдоль цилиндрической образующей, что обеспечивает уменьшение эрозионного износа, шума и повышение технологичности изготовления дросселирующих элементов и применения дросселирующих устройств для подводной добычи газа и нефти. 2 ил.The utility model relates to pipe fittings, which provides the process of throttling the produced or pumped product in the form of gas or liquid, including oil. An angular throttling device, comprising a housing with inlet and outlet nozzles and a sleeve between them, which has a frontal surface of increased hardness made of solid and wear-resistant material; a hollow spool located inside the sleeve with a blind end connected to the drive rod, throttling holes are made in the sleeve at an angle β to the axis, connecting on one side with an annular groove, and on the other hand, with throttle valve openings that are inclined at an angle γ to axis, and the holes in the spool are inclined towards the outlet pipe, and in the sleeve in the opposite direction, which together ensures a smooth rotation of the pumped product; an annular groove is made on the outer surface of the sleeve, providing a flow direction from the inlet to the throttling openings, which are located at half the cross section and oppositely located to the inlet, and the open end of the hole in the spool is oblique relative to the initial cylindrical part of the outlet, ending with a conical expansion surface turning into the final cylindrical part. The proposed design uses a frontal cylindrical the surface of the liner, which meets the incoming fluid flow and divides it into two parts, and the spool produces an axial displacement transverse to the product flow along the cylindrical generatrix, which reduces erosion, noise and increases the manufacturability of the production of throttling elements and the use of throttling devices for underwater gas production and oil. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, которая обеспечивает процесс дросселирования добываемого или прокачиваемого продукта в виде газа или жидкости в том числе и нефти.The utility model relates to pipe fittings, which provides the process of throttling the produced or pumped product in the form of gas or liquid, including oil.

Известно угловое дросселирующее устройство, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и гильзой между ними, расположенный внутри гильзы полую цилиндрическую дроссельную заслонку (выполняющую функцию золотника) с глухим торцом, соединенным с уплотненным приводным штоком, причем в гильзе выполнены дросселирующие отверстия (патент РФ №2366846, кл. F16K 3/24, опубл. 10.06.2008).Known angular throttling device, comprising a housing with inlet and outlet nozzles and a sleeve between them, located inside the sleeve of a hollow cylindrical throttle (acting as a spool) with a blind end connected to a sealed drive rod, and throttling holes are made in the sleeve (RF patent No. 2366846 , CL F16K 3/24, publ. 06/10/2008).

Здесь дросселирующие отверстия на цилиндрической поверхности гильзы, встречают входной поток флюида непосредственно в само отверстие, тем самым подвергая их максимальному износу, что снижает период стойкости дроссельного устройства и срок безремонтной работы устройства. Через полый золотник пропускается прокачиваемый продукт для самоуплотнения штока привода. Отсутствие отверстий в золотнике требует увеличенного осевого хода штока.Here, the throttling holes on the cylindrical surface of the liner meet the input fluid flow directly into the hole itself, thereby exposing them to maximum wear, which reduces the durability of the throttle device and the period of non-repair operation of the device. A pumped product is passed through a hollow spool for self-sealing of the actuator stem. The absence of holes in the spool requires an increased axial stroke of the stem.

Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков. Технический результат заключается в уменьшении эрозионного износа, шума, повышения технологичности изготовления дросселирующих элементов при применении дросселирующих устройств для подводной добычи газа и нефти.A technical problem is the elimination of these shortcomings. The technical result is to reduce erosion, noise, increase the manufacturability of the production of throttling elements when using throttling devices for underwater gas and oil production.

В предлагаемой конструкции применена лобовая цилиндрическая поверхность гильзы, которая встречает набегающий поток флюида и делит его на две части, а золотник производит осевое смещение, поперечное направлению потока продукта вдоль цилиндрической образующей. The proposed design uses the frontal cylindrical surface of the liner, which meets the incoming fluid flow and divides it into two parts, and the spool produces axial displacement transverse to the direction of product flow along the cylindrical generatrix.

Угловая конструкция дросселирующего устройства позволяет обработать поток продукта в несколько приемов сжатия и изменения направления движения, а также обеспечить повышенную износостойкость от абразивных включений и значительно снизить кинетическую энергию потока за счет наличия цилиндрической поверхности, выполненной из твердого и износостойкого материала (например, закаленная сталь или твердый сплав), которая также обеспечит равномерное деление потока продукта на две части. Также наличие золотника с дросселирующими отверстиями в конструкции позволяет регулировать пропускаемый поток продукта от положения «открыто» до полного закрытия с минимальными осевыми перемещениями штока. Наличие сильфонных сборок с бронекольцами обеспечивают надежную гидроизоляцию и не требуют применение дорогостоящих систем уплотнений.The angular design of the throttling device allows you to process the product stream in several compression and direction changes, as well as provide increased wear resistance from abrasive inclusions and significantly reduce the kinetic energy of the stream due to the presence of a cylindrical surface made of solid and wear-resistant material (for example, hardened steel or hard alloy), which will also ensure a uniform division of the product stream into two parts. Also, the presence of a spool with throttling holes in the structure allows you to adjust the transmitted product flow from the "open" position to full closure with minimal axial displacement of the stem. The presence of bellows assemblies with armored rings provide reliable waterproofing and do not require the use of expensive sealing systems.

Проблема решается, а технический результат достигается тем, что угловое дросселирующее устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками и гильзой между ними, расположенный внутри гильзы полый золотник с глухим торцом, соединенным с приводным штоком, причем в гильзе выполнены дросселирующие отверстия расположенные под углом β к оси, а в золотнике выполнены дросселирующие отверстия, выходящие в выходной патрубок, наклоненные под углом γ к оси, на внешней поверхности гильзы выполнена кольцевая расточка, дросселирующие отверстия гильзы выполнены с одной стороны соединяющимися с цилиндрической полу полостью, а с другой стороны с дроссельными отверстиями золотника, причем отверстия в золотнике наклонены в сторону выходного патрубка, а в гильзе – в противоположную сторону, что в совокупности обеспечивает плавный поворот прокачиваемого продукта; при этом кольцевая проточка на внешней поверхности гильзы обеспечивает направление потока от входного патрубка к дросселирующим отверстиям, которые расположены на половине поперечного сечения и противоположно расположены к входному патрубку, причем открытый торец отверстия в золотнике выполнен скошенным относительно начальной цилиндрической части выходного патрубка, заканчивающейся конической поверхностью расширения, переходящей в конечную цилиндрическую часть.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the angular throttling device comprises a housing with inlet and outlet nozzles and a sleeve between them, a hollow spool located inside the sleeve with a blind end connected to the drive rod, and the throttle openings located at an angle β to axis, and in the spool there are throttling openings extending into the outlet pipe, inclined at an angle γ to the axis, an annular bore is made on the outer surface of the sleeve, throttling holes I the sleeves are made on the one hand connected to the cylindrical cavity and on the other hand with the throttle openings of the spool, and the holes in the spool are tilted towards the outlet pipe, and in the sleeve - in the opposite direction, which together ensures a smooth rotation of the pumped product; the annular groove on the outer surface of the sleeve provides a flow direction from the inlet to the throttling holes, which are located on half of the cross section and oppositely located to the inlet, and the open end face of the hole in the spool is beveled relative to the initial cylindrical part of the outlet pipe ending in a conical expansion surface passing into the final cylindrical part.

На фиг.1 представлен продольный и поперечный разрезы дросселирующего устройства. На фиг 2 представлен выносной элемент устройства золотника в масштабе.Figure 1 shows the longitudinal and transverse sections of the throttling device. In Fig.2 presents a remote element of the device spool in scale.

На чертежах позициями показаны: 1 - корпус; 2 - гильза; 3 - золотник; 4 - шпонка; 5 - шпильки с гайками; 6 - шпилька; 7 - фланец герметизации; 8 - защитный патрубок; 9 - сильфонная сборка; 10 - приводной шток; 11 –входной патрубок; 12- коническая область сжатия; 13 – цилиндрическая поверхность; 14- полость сужения; 15 –цилиндрическая полу полость; 16 - дросселирующие отверстия гильзы; 17- дросселирующие отверстия золотника; 18 – полость золотника; 19 – коническая область расширения; 20 – цилиндрическая поверхность; 21- коническая поверхность расширения; 22 – выходной патрубок; 23 – кольцевая расточка; In the drawings, the positions shown: 1 - body; 2 - sleeve; 3 - spool; 4 - key; 5 - studs with nuts; 6 - hairpin; 7 - sealing flange; 8 - a protective pipe; 9 - bellows assembly; 10 - drive rod; 11 –inlet pipe; 12- conical compression region; 13 is a cylindrical surface; 14- cavity of narrowing; 15 - cylindrical cavity; 16 - throttling holes of the sleeve; 17 - throttling holes of the spool; 18 - the cavity of the spool; 19 - conical region of expansion; 20 is a cylindrical surface; 21- conical surface of expansion; 22 - outlet pipe; 23 - ring boring;

С потоком рабочей среды из входного патрубка 11 происходит несколько деформаций в дросселирующем устройстве, которое собрано из следующих частей: собственно, корпуса 1, гильзы 2 и золотника 3. With the flow of the working medium from the inlet pipe 11, several deformations occur in the throttling device, which is assembled from the following parts: actually, the housing 1, the sleeve 2 and the spool 3.

Дросселирующие отверстия 16 в гильзе 2, расположенные под углом β к оси, с одной стороны соединяющиеся с цилиндрической полу полостью 15, а с другой стороны с дросселирующими отверстиями 17 золотника 3.Throttling holes 16 in the sleeve 2, located at an angle β to the axis, on the one hand connecting to the cylindrical cavity 15, and on the other hand with the throttling holes 17 of the spool 3.

А в золотнике 3 дросселирующие отверстия 17, выходящие в сторону оси полости золотника 18, которая соединена с выходным патрубком 22, которые наклоненные под углом γ к оси в противоположную сторону, чем у гильзы, что в совокупности обеспечивает плавный поворот прокачиваемого продукта;And in the spool 3, throttling holes 17 extending toward the axis of the cavity of the spool 18, which is connected to the outlet pipe 22, which are inclined at an angle γ to the axis in the opposite direction than the sleeve, which together provides a smooth rotation of the pumped product;

Все дросселирующие отверстия расположены на половине поперечного сечения, противоположном входному патрубку. All throttling holes are located at half the cross section opposite the inlet pipe.

Фланец герметизации 7 закрывает рабочую зону дросселирующего устройства и крепится шпильками 6 к корпусу 1, а защитный патрубок 8 с фланцевыми окончаниями крепится к корпусу 1 посредством шпилек с гайками 5, защищая зону герметизации. Единый корпус является направляющей опорой для приводного штока 10, к которому приваривается с одной стороны сильфонная сборка 9 с бронекольцами, а с другой стороны - приваривается к фланцу герметизации 7, тем самым замыкая узел герметизации, который обеспечивает и осевое рабочее перемещение штока 10 с золотником 3. Шпонка 4 устанавливается на золотник 3 и обеспечивает линейность осевого хода с его ограничением по крайним положениям золотника 3.The sealing flange 7 closes the working area of the throttling device and is fastened with pins 6 to the housing 1, and the protective pipe 8 with flange ends is attached to the housing 1 by means of studs with nuts 5, protecting the sealing zone. The single housing is a guide support for the drive rod 10, to which the bellows assembly 9 with armored rings is welded on one side, and welded to the sealing flange 7 on the one hand, thereby closing the sealing assembly, which also provides axial working movement of the rod 10 with spool 3 The key 4 is mounted on the spool 3 and provides linear axial movement with its restriction on the extreme positions of the spool 3.

В корпусе 1 происходит плавное сужение потока в конической области 12, который стабилизируется цилиндрической поверхностью 13. Затем поток рабочей среды встречается с лобовой цилиндрической поверхностью гильзы 2 с повышенной твердости, которая разделяет поток на две ветви, обтекаемыми цилиндрическую поверхность кольцевойIn the housing 1, a smooth narrowing of the flow occurs in the conical region 12, which is stabilized by the cylindrical surface 13. Then, the flow of the working medium meets the frontal cylindrical surface of the sleeve 2 with increased hardness, which divides the flow into two branches, streamlined around the cylindrical annular surface расточки 23, принимая на себя удар включений различных примесей продукта, которые производят абразивное изнашивание гильзы 2. Далее каждый поток, обтекая гильзу слева и справа по полостям сужения 14, подходит к дросселирующим отверстиям 16 и 17, изменяет направление потока по двум векторам в одной плоскости, получая вектор направления в полости золотника 18. Таким образом, поток идет по касательной встречаемых поверхностей и на выходе равномерно увеличивается благодаря конической области 19. Затем поток стабилизируется на цилиндрической поверхности 20 и перед выходом в трубопровод он еще раз плавно увеличивается в диаметре благодаря конической поверхности расширения 21, что обеспечивает изменение параметров потока в цилиндрической части выходного патрубка 22. Гидроизоляция углового дросселирующего устройства обеспечивается с помощью сильфонной сборки 9 с бронекольцами, которая защищается входным патрубком 8 и крепиться к корпусу 1 шпильками с гайками 5, обеспечивающую защиту приводного штока 10 от области повышенного давления до 34,5 МПа. bores 23, taking the impact of inclusions of various impurities of the product, which produce abrasive wear of the sleeve 2. Next, each stream, flowing around the sleeve on the left and right on the cavities of the narrowing 14, comes to the throttling holes 16 and 17, changes the direction of the flow along two vectors in the same plane , getting the direction vector in the cavity of the valve 18. Thus, the flow goes along the tangent of the surfaces encountered and at the output increases uniformly due to the conical region 19. Then the flow is stabilized on a cylindrical surface 20 and before exiting into the pipeline, it again smoothly increases in diameter due to the conical expansion surface 21, which ensures a change in flow parameters in the cylindrical part of the outlet pipe 22. The angular throttling device is waterproofed using a bellows assembly 9 with armored rings, which is protected by the inlet pipe 8 and attached to the housing 1 by studs with nuts 5, which provides protection of the drive rod 10 from the high pressure region up to 34.5 MPa.

Общая площадь поперечного сечения дросселирующих отверстий равна поперечному сечению потока на входе, но с измененными другими параметрами. Дальнейшее плановое изменение параметров дросселирования происходит смещением золотника на расчетную величину в сторону увеличения или уменьшения поперечного сечения.The total cross-sectional area of the throttling holes is equal to the cross-section of the flow at the inlet, but with other parameters changed. A further planned change in the throttling parameters occurs by displacing the spool by the calculated value in the direction of increasing or decreasing the cross section.

Claims

1. Угловое дросселирующее устройство, содержащее корпус с входным и выходным патрубками и гильзой между ними, расположенный внутри гильзы полый золотник с глухим торцом, соединенным с приводным штоком, причем в гильзе выполнены дросселирующие отверстия, отличающееся тем, что дросселирующие отверстия, выполненные в гильзе, расположены под углом β к оси, а в золотнике выполнены дросселирующие отверстия, выходящие в сторону выходного патрубка, наклоненные под углом γ к оси, на внешней поверхности гильзы выполнена кольцевая расточка, дросселирующие отверстия гильзы выполнены с одной стороны соединяющимися с кольцевой расточкой, а с другой стороны - с дросселлирующими отверстиями золотника, причем отверстия в золотнике наклонены в сторону выходного патрубка, а в гильзе - в противоположную сторону, обеспечивая плавный поворот прокачиваемого продукта; при этом кольцевая расточка на внешней поверхности гильзы обеспечивает направление потока от входного патрубка к дросселирующим отверстиям, которые расположены на половине поперечного сечения и противоположно расположены к входному патрубку, причем открытый торец отверстия в золотнике выполнен скошенным относительно начальной цилиндрической части выходного патрубка, заканчивающейся конической поверхностью расширения, переходящей в конечную цилиндрическую часть.1. An angular throttling device comprising a housing with an inlet and outlet nozzles and a sleeve between them, a hollow spool located inside the sleeve with a blind end connected to the drive rod, and throttling holes are made in the sleeve, characterized in that the throttling holes made in the sleeve are located at an angle β to the axis, and in the spool there are throttling holes extending towards the outlet pipe, inclined at an angle γ to the axis, an annular bore is made on the outer surface of the sleeve, throttle the sleeve’s opening holes are made on the one hand connecting with the annular bore, and on the other hand with the spreader holes of the spool, and the holes in the spool are inclined towards the outlet pipe, and in the sleeve in the opposite direction, providing a smooth rotation of the pumped product; the annular bore on the outer surface of the sleeve provides a direction of flow from the inlet to the throttling holes, which are located at half the cross section and oppositely located to the inlet pipe, the open end of the hole in the spool made beveled relative to the initial cylindrical part of the outlet pipe ending in a conical expansion surface passing into the final cylindrical part.

2. Угловое дросселирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что лобовая цилиндрическая поверхность гильзы, выполнена из твердого и износостойкого материала.2. The angular throttling device according to claim 1, characterized in that the frontal cylindrical surface of the sleeve is made of a hard and wear-resistant material.