Устройство запорно-регулирующее
SHUTOFF AND CONTROL APPARATUS

Предлагаемое изобретение относится к запорно-регулирующим устройствам и предназначена для ручного регулирования расхода (давления) рабочей среды путем изменения проходного сечения затвора за счёт изменения положения заслонки, а также перекрытия потока рабочей среды, в трубопроводе.
Устройство может быть использовано для регулирования расхода сред, свойства которых удовлетворяют требованиям технических характеристик устройства.
Устройство устанавливается на технологических трубопроводах, предназначенных для транспортировки жидкой или газообразной рабочей среды, в том числе горючей и воспламеняющейся, используемой в процессах нефтехимии и нефтепереработки, добычи, транспорта, хранения и подготовки газа.
Устройство должно устанавливаться на трубопроводе в соответствии со стрелкой, указывающей направление движения рабочей среды.
Известен клапан регулирующий см. патент РФ на полезную модель №194097. Данный клапан выполнен в виде корпуса, состоящего из двух скрепленных половин, внутри которого установлены плоские пластины и шиберная пластина–заслонка, размещенная между направляющими плоскими пластинами, и привода, осуществляющего перемещение заслонки. При этом плоские пластины выполнены в виде фланца и неподвижного вкладыша и размещены в основной части корпуса, закрываемой крышкой корпуса. Внутри крышки корпуса, фланца, заслонки, неподвижного вкладыша и в выходном канале корпуса установлены втулки. При этом втулка крышки корпуса выполнена с плавно уменьшающимся сечением отверстия, переходящим в отверстие втулки фланца, а втулка заслонки выполнена в виде цилиндрической детали с равномерно расположенными по периметру сечения осевыми отверстиями.
Недостатком данного устройства является недостаточная пропускная способность клапана ввиду отсутствия полнопроходного канала.
Наиболее близким источником информации является патент на полезную модель №199389. В данном патенте описано устройство запорно-регулирующее, выполненное в виде скрепленных корпуса и крышки с центральным проходным каналом, между которыми внутри установлены неподвижный плоский вкладыш и заслонка, и привода, осуществляющего перемещение заслонки, а в выходном канале корпуса установлена втулка. При этом корпус включает: плоский вкладыш, прикрепленный к торцевой внутренней части корпуса, и втулку, установленную во всей центральной части вкладыша и части корпуса, а заслонка размещена в направляющих, прикрепленных к корпусу, и включает: плоский вкладыш, прикрепленный к ее торцевой части и расположенный со стороны вкладыша корпуса, и втулку, установленную во всей центральной части плоского вкладыша заслонки и части заслонки.
Технический результат – уменьшение турбулентности потока, эрозии, и шума.
Технический результат достигается тем, что устройство запорно-регулирующее, выполнено в виде скрепленных корпуса и крышки с центральным проходным каналом, между которыми внутри установлены неподвижный плоский вкладыш и заслонка и привода, осуществляющего перемещение заслонки. При этом  неподвижный плоский вкладыш установлен в корпусе и прикреплен к торцевой внутренней части корпуса. Также устройство содержит втулку, установленную во всей центральной части вкладыша и части корпуса, а заслонка размещена в направляющих, прикрепленных к корпусу, и включает: плоский вкладыш, прикрепленный к ее торцевой части и расположенный со стороны неподвижного плоского вкладыша корпуса, и втулку, установленную во всей центральной части плоского вкладыша заслонки и части заслонки. А в выходном канале корпуса установлена втулка. Кроме того, втулка, установленная во всей центральной части плоского вкладыша заслонки и части заслонки, представляет собой регулирующую втулку-вкладыш, которая имеет проходное отверстие каплевидной формы (в виде двух сопряженных отверстий большего и малого размера) для прохода среды, при этом фиксированное положение проходного отверстия регулирующей втулки-вкладыша относительно заслонки обеспечивается штифтом.
Проходное отверстие каплевидной формы предпочтительно должно представлять собой два сопряженных отверстия: верхнее - треугольной формы с верхним скругленным углом, переходящее в нижнее отверстие трапециевидной формы, со скругленным основанием трапеции.
Втулки заслонки, корпуса и выходного канала корпуса, а также вкладыши заслонки и корпуса предпочтительно должны быть выполнены из материала с высокой твёрдостью.
Крышка и привод, осуществляющий перемещение заслонки, крепятся к корпусу посредством гаек и шпилек.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами Фиг.1-6, где
на фиг. 1 показан главный вид устройства в открытом положении в разрезе;
на фиг. 2 показан вид устройства сбоку (со снятой крышкой);
на фиг.3 показан вид регулирующей втулки-вкладыша с проходным отверстием каплевидной формы;
на фиг.4 показаны два сопряженных отверстия, отверстия каплевидной формы: верхнее - треугольной формы с верхним скругленным углом, переходящее в нижнее отверстие трапециевидной формы, со скругленным основанием трапеции;
на фиг.5 показана заслонка;
на фиг.6 показана увеличенная часть устройства в части заслонки, регулирующей втулки-вкладыша, втулок и штифта.
На фигурах изображены:
1 - корпус;
2 - защитная втулка;
3 - вкладыш;
4 - направляющая;
5 - заслонка;
6 - регулирующая втулка-вкладыш;
7 - вкладыш заслонки;
8 - винт-шток;
9 - втулка;
10 - рым-болт;
11 - привод;
12 - штифт.
Устройство состоит из механизма регулирующего и привода.
Механизм регулирующий включает в себя корпус 1, в котором установлена неподвижная защитная втулка 2 с вкладышем 3. На вкладыше 3 между направляющими 4 находятся регулирующая заслонка 5 с регулирующей втулкой-вкладышем 6 и вкладышем 7. В пазе заслонки 5 установлен винт-шток 8 являющийся частью привода, осуществляющего перемещение заслонки.
Фиксированное вертикальное перемещение заслонки 5 обеспечивается направляющими 4, закрепленными неподвижно к торцу корпуса болтами.
Для защиты корпуса 1 и монтажного фланца на выходе устройства от эрозионного и абразивного износа, в нем расположена втулка 9 из сплава с высокой твёрдостью.
Для защиты проходных отверстий от эрозионного и абразивного износа  в заслонке 5 и вкладыше 7 установлена регулирующая втулка-вкладыш 6 из сплава с высокой твердостью,  которая имеет проходное отверстие каплевидной формы, обеспечивающее специальную пропускную характеристику рабочей среды.
Для защиты проходного отверстия от эрозионного и абразивного износа в неподвижно установленном вкладыше 3 и проходного отверстии корпуса 1 установлена защитная втулка 2 из сплава с высокой твердостью.
Для строповки при монтаже и демонтаже на трубопровод устройство оснащено рым-болтами 10.
Привод 11(фиг. 2) устанавливается в боковое отверстие корпуса 1.
Работа устройства
Принцип заключается в изменении площади проходного сечения устройства за счёт изменения положения регулирующей заслонки 5 с установленной в ней неподвижно регулирующей втулкой-вкладышем 6 и вкладышем 7 относительно неподвижной защитной втулки 2 и вкладыша 3.
Конструкция регулирующей втулки-вкладыша 6 изображена на фиг. 3-4. Регулирующая втулка-вкладыш 6 имеет цилиндрическую форму, имеет проходное отверстие (сужающееся к выходу) каплевидной формы для прохода среды. Конус К (фиг. 3) обеспечивает направление потока среды через проходное отверстие каплевидной формы, исключающее турбулентность потока, эрозию, повышенный шум. Фиксированное положение проходного отверстия регулирующей втулки-вкладыша 6 относительно заслонки 5 обеспечивается штифтом 12 (фиг.6), который устанавливается в паз П защитной втулки-вкладыша 6 (фиг.4) и паз П2 заслонки 5 (фиг.5), что обеспечивает строго вертикальное положение проходного отверстия каплевидной формы защитной втулки-вкладыша 6.
Область Б регулирующей втулки-вкладыша (фиг. 4) представляет собой отверстие треугольной формы (равнобедренный остроугольный треугольник) с верхним скругленным углом и соответствует стадии открытия проходного сечения регулирующей втулки-вкладыша 6 на 70% и  обеспечивает регулирование  расхода рабочей среды, причем пропускная способность соответствует  микрорасходу (от 0 до 1,6 куб.метров в час по жидкости), который можно обеспечить только устройствами регулирующими дроссельного типа.
Область В регулирующей втулки-вкладыша  (фиг. 4) представляет собой отверстие трапециевидной формы, со скругленным основанием равнобокой трапеции соответствует последующей стадии открытия проходного сечения защитной втулки-вкладыша 6 от 70% до 100% и обеспечивает регулирование  расхода рабочей среды, причем пропускная способность соответствует  расходу (от 1,6 куб.метров в час до  28 куб.метров в час по жидкости), который соответствует расходным характеристикам устройств регулирующих шиберного типа.
Оригинальность и новизна конструкции заключается в том, что предлагаемое шиберное устройство регулирующее способно выполнять функции регулирования расхода (давления) рабочей среды и обеспечивать в закрытом положении VI класс герметичности по ГОСТ 9544-2015 в начальный период эксплуатации и не ниже IV класса герметичности по ГОСТ 9544-2015 на протяжении всего оставшегося срока эксплуатации.
Обеспечивает в диапазоне регулирования от 0 до 70%  микрорасход, необходимый для подачи в трубопровод транспорта газа химических реагентов (например метанол), предотвращающих гидратообразование в холодное время года.
Обеспечивает дозированную подачу рабочей среды дистанционно в определенном алгоритме и заданных количествах , передачей  электрического сигнала на электропривод.
В предлагаемом устройстве регулирующем шиберного типа за счет оригинальной конструкции   защитной втулки-вкладыша 6 совмещены две функции:
- возможность регулирования в микрорасходном  варианте (от 0 до 1,6 куб.метров в час по жидкости), который соответствует диапазону регулирования устройств дроссельного типа  и при необходимости отсечения потока рабочей среды;
- возможность регулирования расхода среды, величина которого соответствует нормальному диапазону регулирования (от 1,6 куб.метров в час до  28 куб.метров в час по жидкости) , соответствующего диапазону регулирования устройств регулирующих шиберного типа.
В предлагаемом устройстве регулирующем шиберного типа практически исключены турбулентность потока среды, эрозия, повышенный шум за счет направляющего конуса К в проходном отверстии регулирующей втулки-вкладыша 6.