RU2279600C1

RU2279600C1 - Shut-off regulating unit

Info

Publication number: RU2279600C1
Application number: RU2004134486/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Нухович Коблев (RU); Александр Нухович Коблев
Original assignee: Открытое акционерное общество "НПО "Промавтоматика"
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-07-10
Also published as: RU2004134486A

Abstract

FIELD: pipe line fittings for technological lines of gas condensate fields.

SUBSTANCE: proposed unit is provided with shut-off member performing sliding motion along seat surface between inlet and outlet passages and swivel shut-off member; proposed unit is used for control of rate of gas flow and automatic shutting-off of pipe line in case of emergency rise or drop of pressure inside it. Proposed unit has body with inlet and outlet holes and straight-way passage, flat gate with sealing surfaces and hole. Gate is connected with drive by means of rod. Swivel shut-off member is made in form of damper fitted on gate and connected with locking mechanism. Sensitive element is mounted on body in parallel with drive; it is made in form of spring-loaded rod with projection at the end. Locking mechanism is made in form of two stops. One stop is mounted on damper perpendicularly relative to it. Spring-loaded rod is provided with upper and lower pistons. Lower piston is located on side of projection behind lower part of rod, thus forming two chambers in sensitive element body: lower under-piston chamber connected with atmosphere and upper above-piston chamber connected with straight-way passage. Area of end face of lower piston of above-piston chamber is equal to cross-sectional area of lower part of rod. Upper piston is located on side of spring before upper part of rod, thus forming upper under-piston chamber. Chamber is connected with outlet hole. Rod projection has slot which is perpendicular to straight-way passage. Located in passage is shorter arm of other stop mounted on axle for turning on it. Its longer arm is engageable with stop fitted on damper over entire range of motion of flat gate.

EFFECT: enhanced operational reliability due to automatic operation of unit according to pressure in outlet hole.

2 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к отключающим устройствам с запорным элементом, совершающим скользящее движение вдоль седловой поверхности между впускным и выпускным каналами и с поворотным запорным элементом. Устройство может быть использовано для установки на технологических линиях газоконденсатных промыслов для регулирования расхода газового потока и автоматического перекрытия трубопровода при аварийном повышении или понижении давления в нем.The invention relates to pipe fittings, and in particular to disconnecting devices with a locking element, making a sliding movement along the saddle surface between the inlet and outlet channels and with a rotary locking element. The device can be used to install gas condensate fields on production lines to control the gas flow rate and automatically shut off the 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. F 16 K 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 a hole and a rotary locking element located outside the zone of the passage hole, while the rod is provided with a sleeve installed around it 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. The F 16 K 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, устанавливаемый в открытое положение самостоятельным приводом и фиксируемый в этом положении фиксирующим элементом (а.с. СССР №785579, кл. F 16 K 3/00, 1980 г.).Known locking and regulating device, in the housing of which with a passage channel and a hole in the saddle are installed, 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, installed independently in the open position drive and fixed in this position by the locking element (AS USSR No. 785579, CL F 16 K 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.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является 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. F 16 K 3/00, 16.03.90 г.).The closest set of essential features selected as a prototype is a locking and regulating device containing 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 element in the form of a shutter connected to the locking mechanism , while the device is equipped with a bracket and a sensing element placed on the housing, and the sensing element is made in the form of a spring-loaded rod with a protrusion at the end, and the mechanism fi the casing 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 F 16 K 3/00, 16.03.90 g .).

Недостатком запорно-регулирующего устройства является низкая надежность, обусловленная тем, что давления срабатывания от повышения и понижения должны настраиваться в чувствительном элементе по давлению в трубопроводе за устройством, а автоматическое срабатывание происходит по давлению в корпусе устройства перед регулирующим органом, которое значительно выше из-за перепада давления на регулирующем органе, чем в трубопроводе за устройством.The disadvantage of the shut-off and control device is its low reliability, due to the fact that the operating pressures from increasing and decreasing must be adjusted in the sensing element according to the pressure in the pipeline behind the device, and automatic operation occurs according to the pressure in the device body in front of the regulatory body, which is much higher due to differential pressure on the regulatory body than in the pipeline behind the device.

Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого повышалась бы надежность работы устройства.The problem achieved by the invention is to create such a technical solution, using which would increase the reliability of the device.

Для достижения названного технического результата запорно-регулирующее устройство содержит корпус с входным и выходным отверстиями и 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.To achieve the technical result, the locking-regulating device comprises a housing with an inlet and outlet openings and a passage channel, a saddle, a flat gate with sealing surfaces and an opening connected by a rod to the actuator, a rotary locking body in the form of a shutter placed on the gate and connected with the fixing mechanism while the device is equipped with a sensing element placed on the housing parallel to the drive and made in the form of a spring-loaded rod with a protrusion at the end, and the locking mechanism is made Yen in the form of two stops, one of which is mounted on the valve, perpendicular to it.

Заявляемое запорно-регулирующее устройство отличается от прототипа тем, что подпружиненный шток выполнен с двумя поршнями, верхним и нижним, при этом нижний поршень расположен со стороны выступа после нижней части штока с образованием в корпусе чувствительного элемента двух полостей: нижней подпоршневой, соединенной с атмосферой, и нижней надпоршневой, соединенной с проходным каналом, причем площадь торца нижнего поршня надпоршневой полости равна площади сечения нижней части штока, а верхний поршень расположен со стороны пружины перед верхней частью штока с образованием верхней подпоршневой полости, соединенной с выходным отверстием, при этом 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, а его длинное плечо размещено с возможностью взаимодействия с упором на заслонке на всем диапазоне перемещения плоского шибера.The inventive locking and regulating device differs from the prototype in that the spring-loaded rod is made with two pistons, an upper and a lower one, while the lower piston is located on the side of the protrusion after the lower part of the rod with the formation of two cavities in the housing of the sensing element: the lower piston, connected to the atmosphere, and the lower supra-piston connected to the passage channel, and the area of the end of the lower piston of the supra-piston cavity is equal to the cross-sectional area of the lower part of the rod, and the upper piston is located on the side of the spring the upper part of the rod with the formation of the upper piston cavity connected to the outlet, while 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 to it, mounted on the axis with the possibility of rotation on it, and its long the shoulder is placed with the possibility of interaction with focus on the damper over the entire range of movement of the flat gate.

Предлагаемое изобретение изображено на чертеже, где на фиг.1 изображен продольный разрез устройства в открытом положении, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.The invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of the device in the open position, Fig. 2 is a section AA in Fig. 1.

Запорно-регулирующее устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями и проходным каналом 4. В корпусе соосно проходному каналу установлены неподвижное седло 5 с отверстием 6 и уплотнительный элемент 7. В седле между направляющими 8 установлен плоский шибер 9 с уплотнительными поверхностями 10, 11 и отверстием 12, вкладыш 13 с отверстием 14 и уплотнительный элемент 15, герметизирующий уплотнительную поверхность 11 шибера и седло на всем диапазоне регулирования. Шибер связан со штоком 16 привода 17. На шибере вне зоны отверстия на оси 18, расположенной в кронштейне 19, установлен поворотный запорный орган 20 типа заслонки с уплотнительным элементом 21.The locking-regulating device comprises a housing 1 with an inlet 2 and an outlet 3 openings and a passage 4. A fixed saddle 5 with a hole 6 and a sealing element 7 are installed in the housing coaxially to the passage through the channel. In the saddle between the guides 8 there is a flat gate 9 with sealing surfaces 10, 11 and hole 12, the liner 13 with the hole 14 and the sealing element 15, sealing the sealing surface of the gate 11 and the saddle over the entire range of regulation. The gate is connected to the rod 16 of the actuator 17. On the gate outside the hole zone on the axis 18 located in the bracket 19, a rotary shutter body 20 of the type of shutter with a sealing element 21 is installed.

Запорный орган в открытом положении связан с механизмом фиксации, выполненным в виде двух упоров, один из которых - упор 22 - установлен на заслонке, перпендикулярно ей.The locking element in the open position is connected with the locking mechanism, made in the form of two stops, one of which - the stop 22 - is installed on the valve, perpendicular to it.

В корпусе параллельно движению шибера расположен чувствительный элемент 23, выполненный в виде нагруженного пружинами 24, 25 штока 26 с выступом 27 на конце.In the housing parallel to the movement of the gate there is a sensitive element 23, made in the form of a rod 26 loaded with springs 24, 25 with a protrusion 27 at the end.

Подпружиненный шток выполнен с двумя поршнями: верхним 28 и нижним 29. Нижний поршень расположен со стороны выступа после нижней части 30 штока и образует с корпусом чувствительного элемента две полости: нижнюю подпоршневую 31, соединенную с атмосферой, и нижнюю надпоршневую 32, соединенную с проходным каналом, причем площадь торца нижнего поршня надпоршневой полости равна площади сечения нижней части штока. Верхний поршень расположен со стороны пружины перед верхней частью 33 штока и образует с корпусом чувствительного элемента верхнюю подпоршневую полость 34, соединенную с выходным отверстием. Усилие от давления в нижней надпоршневой полости на нижний поршень компенсируется усилием от давления в проходном канале на нижнюю часть штока. Таким образом, на шток 26 действуют усилие от давления в выходном 3 отверстии, с одной стороны, и усилия пружин 24, 25, с другой стороны.The spring-loaded rod is made with two pistons: the upper 28 and lower 29. The lower piston is located on the protrusion side after the lower part 30 of the rod and forms two cavities with the housing of the sensing element: the lower piston 31 connected to the atmosphere and the lower piston 32 connected to the passage channel moreover, the area of the end face of the lower piston of the over-piston cavity is equal to the cross-sectional area of the lower part of the rod. The upper piston is located on the side of the spring in front of the upper part 33 of the rod and forms with the housing of the sensing element the upper piston cavity 34 connected to the outlet. The force from the pressure in the lower supra-piston cavity to the lower piston is compensated by the force from the pressure in the passage channel to the lower part of the rod. Thus, the force 26 is exerted by pressure from the outlet 3 of the hole, on the one hand, and the efforts of the springs 24, 25, on the other hand.

В выступе штока перпендикулярно проходному каналу выполнен паз 35. В пазе выступа штока расположено связанное с ним осью 36 короткое плечо другого упора 37. Упор 37 установлен на оси 38 с возможностью поворота на ней. Длинное плечо упора 37 размещено с возможностью взаимодействия с упором 22 в открытом положении заслонки на всем диапазоне перемещения плоского шибера.A groove 35 is made in the rod protrusion perpendicular to the passage channel. In the groove of the rod protrusion, there is a short arm of the other stop 37 connected to it by the axis 36. The stop 37 is mounted on the axis 38 with the possibility of rotation on it. The long shoulder of the stop 37 is placed with the possibility of interaction with the stop 22 in the open position of the damper over the entire range of movement of the flat gate.

Пределы срабатывания чувствительного элемента от понижения и повышения давления от допустимого устанавливаются колпаками 39, 40.The response limits of the sensitive element from lowering and increasing pressure from the permissible are set by caps 39, 40.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При необходимости регулирования расхода транспортируемой среды, например газового потока, подают соответствующий сигнал на привод 17, который начинает перемещать шток 16 вниз. Шток 16 перемещает плоский шибер 9 с вкладышем 13 относительно седла 5, в результате чего отверстие 6 в седле 5 частично перекрывается шибером 9 и происходит регулирование расхода газового потока. При этом поворотный запорный орган 20 перемещается вместе с шибером 9, а его упор 22 скользит по упору 37, удерживая запорный орган 20 в открытом положении. Упор 37 в свою очередь удерживается в радиальном положении штоком 26 чувствительного элемента 23.If it is necessary to control the flow rate of the transported medium, for example a gas stream, a corresponding signal is supplied to the actuator 17, which starts to move the rod 16 down. The rod 16 moves the flat gate 9 with the liner 13 relative to the seat 5, as a result of which the hole 6 in the saddle 5 is partially blocked by the gate 9 and the gas flow rate is regulated. In this case, the rotary locking member 20 moves with the gate 9, and its stop 22 slides along the stop 37, holding the locking member 20 in the open position. The emphasis 37, in turn, is held in a radial position by the rod 26 of the sensing element 23.

При повышении давления в выходном 3 отверстии корпуса 1 устройства выше установленного колпаком 40 шток 26 выталкивается наружу, преодолевая усилие пружины 25 и поворачивая упор 37 на оси 38. В результате длинное плечо упора 37 освобождает упор 22 поворотного запорного органа 20, который под собственным весом поворачивается на оси 18 кронштейна 19 и опускается на уплотнительную поверхность 10 шибера 9, перекрывая отверстие 12 и прекращая подачу газового потока.With increasing pressure in the outlet 3 of the opening of the housing 1 of the device installed above the cap 40, the rod 26 is pushed out, overcoming the force of the spring 25 and turning the stop 37 on the axis 38. As a result, the long shoulder of the stop 37 releases the stop 22 of the rotary locking member 20, which rotates under its own weight on the axis 18 of the bracket 19 and lowers onto the sealing surface 10 of the gate 9, blocking the hole 12 and stopping the flow of gas flow.

При понижении давления в выходном 3 отверстии корпуса 1 устройства ниже установленного колпаком 39 усилие пружины 24 преодолевает выталкивающее усилие штока 26, перемещает его внутрь корпуса 1 и поворачивает упор 37 на оси 38. В результате длинное плечо упора 37 освобождает упор 22 поворотного запорного органа 20, который под собственным весом поворачивается на оси 18 кронштейна 19 и опускается на уплотнительную поверхность 10 шибера 9, перекрывая отверстие 12 и прекращая подачу газового потока.When the pressure in the outlet 3 of the opening of the housing 1 of the device is lower than that set by the cap 39, the force of the spring 24 overcomes the buoyancy force of the rod 26, moves it into the housing 1 and turns the stop 37 on the axis 38. As a result, the long shoulder of the stop 37 releases the stop 22 of the rotary locking member 20, which under its own weight rotates on the axis 18 of the bracket 19 and lowers onto the sealing surface 10 of the gate 9, blocking the hole 12 and stopping the flow of gas flow.

При необходимости перекрытия газового потока подают максимальный по величине сигнал на привод 17, шток 16 которого перемещает шибер 9 в крайнее нижнее положение. При этом плоский шибер 9 в конечном положении почти полностью перекрывает отверстие 6 в седле 5, уменьшая подачу газового потока. Давление в выходном 3 отверстии корпуса 1 устройства понижается почти до нуля, при этом усилие пружины 24 преодолевает выталкивающее усилие штока 26, перемещает его внутрь корпуса 1 и поворачивает упор 37 на оси 38. В результате длинное плечо упора 37 освобождает упор 22 поворотного запорного органа 20, который под собственным весом поворачивается на оси 18 кронштейна 19 и опускается на уплотнительную поверхность 10 шибера 9, перекрывая отверстие 12 и прекращая подачу газового потока.If it is necessary to shut off the gas stream, a signal of maximum magnitude is supplied to the actuator 17, the rod 16 of which moves the gate 9 to its lowest position. In this case, the flat gate 9 in the final position almost completely closes the hole 6 in the saddle 5, reducing the gas flow. The pressure in the outlet 3 of the opening of the housing 1 of the device decreases to almost zero, while the force of the spring 24 overcomes the buoyancy force of the rod 26, moves it inside the housing 1 and turns the stop 37 on the axis 38. As a result, the long shoulder of the stop 37 releases the stop 22 of the rotary locking member 20 , which under its own weight rotates on the axis 18 of the bracket 19 and falls on the sealing surface 10 of the gate 9, blocking the hole 12 and stopping the flow of gas flow.

Открытие поворотного запорного органа 20 осуществляется вручную.The opening of the rotary locking element 20 is carried out manually.

Благодаря тому, что автоматическое срабатывание устройства происходит по давлению в выходном отверстии корпуса за регулирующим органом, повышается надежность работы устройства.Due to the fact that the automatic operation of the device occurs according to the pressure in the outlet of the housing behind the regulatory body, the reliability of the device increases.

Claims

Запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с входным и выходным отверстиями и 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, отличающееся тем, что подпружиненный шток выполнен с двумя поршнями, верхним и нижним, при этом нижний поршень расположен со стороны выступа после нижней части штока с образованием в корпусе чувствительного элемента двух полостей: нижней подпоршневой, соединенной с атмосферой, и нижней надпоршневой, соединенной с проходным каналом, причем площадь торца нижнего поршня надпоршневой полости равна площади сечения нижней части штока, а верхний поршень расположен со стороны пружины перед верхней частью штока с образованием верхней подпоршневой полости, соединенной с выходным отверстием, при этом 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, а его длинное плечо размещено с возможностью взаимодействия с упором на заслонке на всем диапазоне перемещения плоского шибера.A locking and regulating device comprising a housing with an inlet and outlet openings and a passage channel, a saddle, a flat gate with sealing surfaces and an opening connected by a rod to the actuator, a rotary locking body in the form of a shutter placed on the gate and connected to the fixing mechanism, while the device 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 installed on the valve perpendicular to it, characterized in that the spring-loaded rod is made with two pistons, an upper and a lower one, while the lower piston is located on the side of the protrusion after the lower part of the rod with the formation of two cavities in the housing of the sensing element: the lower piston, connected to the atmosphere, and the lower nadporshnevoy, connected to the passage channel, and the area of the end face of the lower piston of the nadpiston cavity is equal to the cross-sectional area of the lower part of the rod, and the upper piston is located on the side of the spring in front of the upper part of the rod with the formation of the upper piston cavity connected to the outlet, while in the protrusion of the rod perpendicular to the passage channel, a groove is made in which there is a short arm of another stop connected thereto, mounted on the axis with the possibility of rotation on it, and its long arm is arranged to interact with focusing on the damper over the entire range of movement of the flat gate.