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 корпус с направляющей в виде стакана, снабженный седлами с уплотнительными поверхностями, в котором размещен полый запорный орган с торцовыми уплотнительными поверхностями, взаимодействующий с уплотнительными поверхностями седел.
Недостатком известного клапана является недостаточная надежность.
Наиболее близким к заявляемому решению является трехходовой клапан (2), содержащий корпус, верхнее и нижнее седла с коническими уплотнительными поверхностями, снабженными упругими уплотнительными элементами, съемную крышку, установленную в верхней части корпуса, в которой расположено верхнее седло, полый запорный орган со штоком, снабженный коническими торцовыми уплотнительными поверхностями, взаимодействующий с коническими уплотнительными поверхностями седел, направляющую для полого запорного органа.
Недостатком данного клапана является низкий ресурс, связанный с неустойчивостью к воздействию механических примесей, вследствие чего возникает интенсивный абразивный износ и заклинивание полого запорного органа в направляющей, расположенной в корпусе, поскольку в замкнутых полостях, находящихся между полым запорным органом и направляющей, скапливаются механические примеси, которые попадают в клапан вместе с прокачиваемой через него рабочей жидкостью, вызывают резкое возрастание усилия перемещения, что приводит к преждевременному износу
герметизирующих поверхностей. Нижняя часть полого запорного органа при этом может находиться консольно и воспринимать изгибающие нагрузки. Вследствие чего уменьшается срок службы клапана, его ремонтопригодность и межремонтный период. Кроме того, трение между наружной поверхностью полого запорного органа и соответствующими поверхностями направляющей, расположенной в корпусе, имеет значительную величину вследствие большого размера трущихся поверхностей.
Задачей предлагаемого технического решения является увеличение ресурса работы клапана, повышение его надежности и ремонтопригодности.
Это достигается тем, что в трехходовом клапане, содержащий корпус, верхнее и нижнее седла с коническими уплотнительными поверхностями, снабженными упругими уплотнительными элементами, съемную крышку, установленную в верхней части корпуса, в которой расположено верхнее седло, полый запорный орган со штоком, снабженный коническими торцовыми уплотнительными поверхностями, взаимодействующий с коническими уплотнительными поверхностями седел, направляющую для полого запорного органа, согласно полезной модели, в нижней части корпуса установлена съемная крышка, в котором расположено нижнее седло, при этом верхняя и нижняя крышки выполнены с гладкой цилиндрической поверхностью для центрирования в корпусе, в средней части корпуса установлены седла с коническими уплотнительными поверхностями, снабженные упругими уплотнительными элементами, причем полый запорный орган выполнен сборным и снабжен на торцах двумя наружными втулками, каждая втулка выполнена на торцах с двумя коническими уплотнительными поверхностями, при этом между торцовыми поверхностями корпуса и фланцами крышек установлены регулировочные прокладки для регулировки крайних положений полого запорного органа, нижняя часть штока выходит за пределы нижней кромки полого запорного органа, а направляющая для полого запорного органа, выполненная в виде
втулки, установлена в нижней крышке и взаимодействует с нижней частью штока.
Установка съемной крышки в нижней части корпуса позволяет осуществлять регулировку рабочего хода полого запорного органа в нижнем положении путем продольного перемещения крышки относительно корпуса. Установка седла на внутренней торцовой поверхности крышки с конической уплотнительной поверхностью, снабженной упругим уплотнительным элементом, позволяет осуществлять смыкание конической уплотнительной поверхности седла с конической уплотнительной поверхностью полого запорного органа. Выполнение верхней и нижней крышек с гладкой цилиндрической поверхностью позволяет надежно базировать крышки относительно корпуса. Седла, установленные в средней части корпуса, не создают замкнутых полостей, в которых скапливаются механические примеси, попадающие в клапан вместе с прокачиваемой через него рабочей жидкостью, что препятствует износу и разгерметизации клапана, а в некоторых случаях и заклиниванию полого запорного органа. Выполнение полого запорного органа сборным, снабженного на торцах двумя наружными втулками, каждая из которых имеет две конические уплотнительные поверхности, позволяет осуществлять герметизацию путем их смыкания с коническими уплотнительными поверхностями соответствующих седел, что позволяет избегать значительных воздействий сил трения на конические уплотнительные поверхности, увеличивая долговечность работы установленных на них упругих уплотнительных элементов. Кроме того, сборная конструкция полого запорного органа позволяет при повреждениях его торцовых уплотнительных поверхностей осуществлять их замену путем замены втулок, на которых они расположены, а не всего полого запорного органа в целом. Установка регулировочных прокладок между торцовыми поверхностями корпуса и фланцами крышек, верхней и нижней, позволяет устанавливать крышки в корпусе в таком положении, которое обеспечивает одновременное герметичное смыкание
торцовых конических уплотнительных поверхностей седел, установленных в верхней и нижней крышках и ответных ему поверхностей полого запорного органа. Вынесение нижней части штока за пределы нижней кромки полого запорного органа позволяет устранять консольное расположение полого запорного органа и уменьшать силу трения за счет уменьшения трения трущихся направляющих поверхностей. Направляющая, выполненная в виде втулки, установленная в нижней крышке и взаимодействующая с нижней частью штока позволяет устранять изгибающий момент на штоке полого запорного органа. Все это значительно увеличивает ресурс работы клапана, его межремонтный период и надежность.
На фигуре изображен предлагаемый трехходовой клапан. Трехходовой клапан содержит корпус 1 с переточными окнами 2 и 3, полый запорный орган 4, снабженный на торцах наружными втулками 5 и 6 с коническими торцовыми уплотнительными поверхностями 7 и 8, 9 и 10, жестко соединенный со штоком 11, нижняя часть 12 которого выходит за пределы нижней кромки полого запорного органа 4. Корпус 1 снабжен верхней 13 и нижней 14 съемными крышками с гладкими цилиндрическими поверхностями 15 и 16 для центрирования в корпусе 1. Верхняя 13 и нижняя 14 крышки снабжены фланцами 17 и 18 и седлами 19 и 20 с коническими уплотнительными поверхностями 21 и 22, снабженными упругими уплотнительными элементами 23 и 24. В верхней крышке 13 установлен уплотнительный узел 25 штока 11. В нижней крышке 14 установлена направляющая 26, выполненная в виде втулки, для продольного перемещения полого запорного органа 4. Направляющая 26 взаимодействует с нижней частью штока 12. В средней части корпуса 1 установлены седла 27 и 28 с коническими уплотнительными поверхностями 29 и 30, снабженные упругими уплотнительными элементами 31 и 32. Для регулировки хода полого запорного органа 4 между торцовыми поверностями 33 и 34 корпуса 1 и фланцами 17 и 18 крышек 13 и 14 установлены регулировочные прокладки 35 и 36.
Трехходовой клапан работает следующим образом.
При получении нагрузки от привода полый запорный орган 4 перемещается до соприкосновения конических уплотнительных поверхностей 8 и 10 наружных втулок 5 и 6 полого запорного органа 4 с коническими уплотнительными поверхностями 29 седла 27 и 22 седла 20. При прижатии полого запорного органа 4 к седлу 27 и 20 происходит их одновременное полное и плотное смыкание, обеспечиваемое регулировочной прокладкой 36. В этом положении клапан обеспечивает сообщение входного патрубка А корпуса 1 через окно 3 с левым выходным патрубком Б. Правый выходной патрубок В герметично перекрывается. При получении нагрузки от привода в противоположном направлении полый запорный орган 4 перемещается в другое крайнее положение и взаимодействует с седлами 19 и 28 таким же способом, как было описано выше. В обоих случаях контактное давление между коническими торцовыми уплотнительными поверхностями 7 и 9, 8 и 10 наружных втулок 5 и 6 полого запорного органа 4 и коническими уплотнительными поверхностями 30 и 21, 29 и 22 соответственно седел 28 и 19, 27 и 20 обеспечивается за счет усилия смыкания, устанавливаемое настройкой привода и передается на шток 11.
Предлагаемая конструкция позволяет повысить его ресурс, надежность, ремонтопригодность и технологичность изготовления.