ТРЕХХОДОВОЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к арматуростроению и может быть использована в различных устройствах, переключающих потоки жидкостей и газов, в частности, в переключателях потока для установок измерения дебита скважинной жидкости и газа.
Известен трехходовой регулирующий клапан (1), содержащий запорный орган с торцовыми уплотнительными кромками, взаимодействующий с уплотнительными кромками седел, на котором установлена охватывающая его втулка с уплотнительными кромками.
Недостатком известного устройства является низкая наработка на отказ вследствие быстрого износа седел и цилиндрических рабочих поверхностей полого запорного органа.
Известен трехходовой клапан (2), содержащий корпус с крышкой, снабженный седлами с коническими уплотнительными поверхностями, в котором размещен полый запорный орган с коническими торцовыми уплотнительными поверхностями и штоком, демпфер с пружинами, снабженный настроечными гайками для настройки положения полого запорного органа, привод перемещения полого запорного органа с винтовой ходовой парой, разделитель потоков, расположенный внутри корпуса и снабженный защитными кольцами, датчики конечных положений полого запорного органа, элемент крепления привода перемещения полого запорного органа.
Недостатком известного устройства является низкая наработка на отказ вследствие:
- износа рабочих поверхностей взаимодействующих элементов;
- перекоса элементов клапана;
- малоэффективной схемы смазки винтовой ходовой пары;
- сбоя датчиков конечных положений полого запорного органа.
Задачей предлагаемого технического решения является увеличение ресурса работы клапана, повышение надежности и ремонтопригодности.
Предложен трехходовой клапан, содержащий корпус с крышкой, снабженный седлами с коническими уплотнительными поверхностями, полый запорный орган с коническими торцовыми уплотнительными поверхностями и штоком, демпфер с пружинами, снабженный настроечными гайками для настройки положения полого запорного органа, привод перемещения полого запорного органа с винтовой ходовой парой, разделитель потоков, расположенный внутри корпуса и снабженный защитными кольцами, датчики конечных положений полого запорного органа, элемент крепления привода перемещения полого запорного органа, отличающийся тем, что крышка закреплена на корпусе при помощи конусно-фланцевого соединения, причем она выполнена с гладкой цилиндрической поверхностью для центрирования в корпусе, при этом в крышке установлено защитное кольцо с грязесъемной кромкой для защиты рабочей поверхности штока, вынесенной за пределы крышки, защитные кольца разделителя потоков расположены на его торцевой поверхности и выполнены из твердой резины, причем они снабжены грязесъемной кромкой, расположенной под острым углом к защищаемой поверхности полого запорного органа, при этом грязесъемная кромка вынесена за пределы разделителя потоков, между седлами и разделителем потоков установлены дистанционные элементы, выполненные в виде втулок с окнами для прохода жидкости, элемент крепления привода перемещения полого запорного органа выполнен в виде стойки, расположенной на крышке, при этом стойка имеет трубчатую форму и снабжена базоцентрирующими фланцами, в качестве датчиков конечных положений полого запорного органа установлены бесконтактные выключатели, размещенные на кронштейне стойки, имеющем экран для защиты выключателей от механических повреждений, при этом, чувствительные элементы выключателей введены во втулки стойки, в
корпусе демпфера размещен ступенчатый стакан с полостью для масляной ванны системы принудительной смазки винтовой ходовой пары привода перемещения полого запорного органа, при этом ходовой винт установлен в отверстии вала привода, а ходовая гайка размещена в ступенчатом стакане, нижняя часть которого выполнена с меньшим диаметром и размещена внутри малой верхней пружины демпфера, причем ходовая гайка имеет соосные отверстия для перетока смазки, над ней расположена полость для размещения смазки, вытесняемой ходовым винтом, при этом на корпусе демпфера расположена гайка для фиксации положения ступенчатого стакана и ходовой гайки, на верхнем торце которой установлена маслосъемная пластина.
Установка на торцевой поверхности разделителя потоков защитных колец из твердой резины исключает возможность насыщения материала колец вязкими фракциями скважинной жидкости и шаржирования его механическими примесями, ведущих к интенсификации процесса износа цилиндрической рабочей поверхности полого запорного органа и сопряженного с ней уплотнительного элемента и, как следствие, к потере герметичности и уменьшению межремонтного периода. Расположение грязесъемной кромки под острым углом к защищаемой поверхности и вынесение ее за пределы разделителя потоков обеспечивает очистку защищаемой поверхности от вязких компонентов, срыв их и унос потоком скважинной жидкости. Установка на крышке защитных колец с грязесъемной кромкой для защиты рабочей поверхности штока, вынесенной за пределы крышки, позволяет увеличить ресурс упругих уплотнительных элементов штока.
Соединение крышки с корпусом при помощи конусно-фланцевого соединения позволяет повысить концентричность элементов клапана, снизить трудоемкость ремонтных работ. Введение в конструкцию клапана крышки с цилиндрической центрирующей поверхностью, дистанционных втулок и стойки с базоцентрирующими фланцами позволяет повысить жесткость
системы, концентричность ее компонентов и, как следствие, увеличить ресурс пар трения сопрягаемых деталей конструкции клапана, снизить вероятность их заклинивания, и, кроме того, снизить трудоемкость ремонтных работ. Размещение элемента крепления привода на стойке с базоцентрируюшими фланцами, расположенной на крышке, кроме повышения концентричности элементов клапана, позволяет обеспечить стабильность их взаимного расположения после выполнения ремонтных работ. Установка в качестве датчиков конечных положений бесконтактных выключателей на кронштейне стойки также позволяет исключить работы по настройке их положения после ремонтных работ и повысить стабильность позиционирования полого запорного органа.
Размещение в корпусе демпфера ступенчатого стакана с полостью для масляной ванны, а также установка ходового винта в отверстии вала привода, а ходовой гайки в ступенчатом стакане позволяет ввести принудительную смазку винта окунанием, что увеличивает ресурс винтовой пары, снижает трудоемкость ремонтных работ, повышает ремонтопригодность.
На фиг.1 изображен предлагаемый трехходовой клапан. На фиг.2 - демпфер. На фиг.3 - грязесъемная кромка защитных колец, установленных на разделителе потоков. На фиг.4 - защитное кольцо с грязесъемной кромкой, установленное на крышке. На фиг.5 - бесконтактные выключатели, закрепленные на стойке.
Трехходовой клапан содержит корпус 1 с крышкой 2, разделитель потоков 3, содержащий защитные кольца 4 и 5, снабженные грязесъемной кромкой 37, и служащий направляющей для полого запорного органа 6, жестко соединенного со штоком 7. На крышке 2 установлено защитное кольца 38 с грязесъемной кромкой 39 для защиты рабочей поверхности штока 7. Клапан снабжен седлами 8 и 9 с коническими уплотнительными поверхностями. Седла 8 и 9 и разделитель потоков 3 в осевом направлении фиксируются за счет воздействия на крышку 2 элементов конусно-фланцевого соединения 10 и 11. Между седлами 8 и 9 и разделителем потоков
3 установлены дистанционные втулки 12 и 13, имеющие окна для прохода жидкости 32 и 36. На крышке 2 расположена стойка 14, выполненная в виде трубы с базоцентрирующими фланцами нижним 34 и верхним 35 и имеющая окно 33 для настройки хода полого запорного органа 6 по размещенным на ней бесконтактным выключателям 15 и 16, установленным на кронштейне 28 стоики 14. Кронштейн 28 содержит экран 40 для защиты выключателей 15 и 16 от механических повреждений. Стойка 14 содержит втулки 41 и 43, в которую введены чувствительные элементы бесконтактных выключателей 15 и 16. К верхнему фланцу 35 стойки 14 присоединен привод перемещения 17 полого запорного органа 6. На верхнем конце штока 7 расположен демпфер, содержащий корпус 18, в котором размещен ступенчатый стакан 19, полость которого служит масляной ванной принудительной смазки окунанием ходового винта 20 привода перемещения 17 полого запорного органа 6. Наружный цилиндрический выступ ступенчатого стакана 19 центрирует малую верхнюю пружину демпфера 21, обеспечивая стабильную работу большой верхней 42 и малой верхней 21 пружин. В верхней части ступенчатого стакана 19 закреплена ходовая гайка 22, имеющая соосные отверстия 31 для перетока смазки при погружении ходового винта 20 в масляную ванну. Над ходовой гайкой расположена полость 30 для размещения вытесняемой смазки ходовым винтом 20. Фиксирование положения ступенчатого стакана 19 и размещенной в нем ходовой гайки 22 осуществляется при помощи гайки 23, на верхнем торце которой установлена маслосъемная пластина 24, препятствующая разбрызгиванию смазки. На корпусе демпфера 18 размещены настроечные гайки верхняя 25 и нижняя 29, служащие для настройки положения полого запорного органа 6.
Трехходовой клапан работает следующим образом.
При включении привода перемещения 17 полого запорного органа 6 ходовая гайка 22, поднимаясь по ходовому винту 20, через демпфер перемещает полый запорный орган 6 по разделителю потоков 3, при этом
грязесъемная кромка 37 защитного кольца 5 снимает с рабочей поверхности полого запорного органа 6 осевшие на него вязкие компоненты скважинной жидкости, ступенчатый стакан 19 так же перемещается вверх, при этом ходовой винт 20 погружается в масляную ванну, вытесняя смазку через соосные отверстия 31 ходовой гайки 22 в полость 30. При достижении нижней настроечной гайкой 29 уровня бесконтактного выключателя 15, обеспечивающего создание необходимого усилия смыкания конических уплотнительных поверхностей полого запорного органа 6 и седла 8, происходит выключение привода 17. В этом положении клапан обеспечивает сообщение патрубков А и В и герметичное запирание патрубка Б.
При включении привода 17 в противоположном направлении полый запорный орган 6 перемещается по разделителю потоков 3 в нижнее крайнее положение, при этом ступенчатый стакан демпфера 19 перемещается вниз и смазка через соосные отверстия 31 ходовой гайки 22 сливается в нижнюю часть масляной ванны. При достижении верхней настроечной гайкой 25 уровня бесконтактного выключателя 16, обеспечивающего создание необходимого усилия смыкания конических уплотнительных поверхностей полого запорного органа 6 и седла 9, происходит выключение привода 17. В этом положении клапан обеспечивает сообщение патрубков А и В и герметичное запирание патрубка В.
Предлагаемая конструкция трехходового клапана позволяет повысить его ресурс, ремонтопригодность, надежность, удобство обслуживания, технологичность изготовления, снизить трудоемкость изготовления и обслуживания.