УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРУЮЩЕЕ
CONTROL UNIT

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 может быть использовано для установки на скважинах нефтегазоконденсатных месторождений для регулирования расхода транспортируемой среды.
Известно регулирующее устройство, в корпусе которого с входным и выходным каналами и проходным отверстием в седле установлены плоский шибер с отверстием, соединенный со штоком привода, и вкладыш, при этом в корпусе за седлом соосно проходному отверстию расположен запорный орган, выполненный в виде ступенчатой втулки с герметизирующей поверхностью, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, причем отверстия в корпусе выполнены сопрягаемыми с поверхностями ступенчатой втулки с образованием полости, сообщающейся с входным каналом отверстием в корпусе, при этом в выходном канале корпуса навстречу запорному органу выполнено дополнительное седло с возможностью взаимодействия с герметизирующей поверхностью запорного органа, причем входной и выходной каналы сообщаются между собой через отверстия в корпусе (патент №2240460, 7МПК F16K 3/02, 02.04.2003).
Известно запорно-регулирующее устройство, в корпусе которого с проходным отверстием в седле установлены плоский шибер с отверстием, соединенный со штоком привода, и вкладыш (а.с. №785579, 4МПК F16K 3/00, 17.10.75).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является прямоточный регулируемый штуцер, предназначенный преимущественно для установки на устье нефтяных и газовых скважин, состоящий из двух плоских шиберов с отверстиями, расположенных в общем корпусе, имеющем соосные проходные отверстия, при этом привод шиберов выполнен в виде одного шпинделя, на котором имеются два резьбовых участка с левой резьбой на верхнем участке и правой - на нижнем, причем шаг правой резьбы в два раза больше шага левой, и оба резьбовых участка связаны с ответными резьбами, обеспечивающими одновременное перемещение обоих шиберов в противоположном направлении (а.с. №438826, F16K 3/34, 31/50, 04.05.73).
Известные устройства могут использоваться на нефтегазоконденсатных промыслах с номинальным давлением до PN 32 МПа в качестве регулирующих устройств расхода газа путем изменения площади проходного сечения (т.е. местного гидравлического сопротивления), когда перепад давления на регулирующем органе не превышает 10 МПа. Открытие новых нефтегазоконденсатных месторождений с номинальным давлением до PN 50 МПа потребовало использования специальных регулирующих устройств, обеспечивающих стабильную работу при перепаде давления на регулирующем органе до 20 МПа. Использование известных устройств в таких сложных условиях приведет к снижению надежности их работы, повышенному износу и, как следствие, сокращению срока службы, что и является недостатком указанных устройств.
Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого повышалась надежность и увеличивалась долговечность работы устройства.
Для достижения названного технического результата устройство регулирующее состоит из двух плоских шиберов с отверстиями, расположенных в общем корпусе, имеющем соосные проходные отверстия, и привода, выполненного в виде одного шпинделя, на котором имеются два резьбовых участка с левой резьбой на верхнем участке и правой - на нижнем, и оба резьбовых участка связаны с ответными резьбами, обеспечивающими одновременное перемещение обоих шиберов в противоположном направлении.
Заявляемое устройство регулирующее отличается от прототипа тем, что первый плоский шибер установлен в седле, причем со стороны привода расположен шток, а со стороны, противоположной штоку, расположен разгрузочный шток, диаметр которого равен диаметру штока, соединенные с плоским шибером, при этом в корпусе за седлом, соосно ему, расположены идентичные седло, с установленным в нем вторым плоским шибером, причем последний повернут на 180° и установлен с возможностью перемещения навстречу первому плоскому шиберу, при этом второй плоский шибер со стороны разгрузочного штока соединен с идентичным разгрузочным штоком, а со стороны привода - с дополнительным штоком, диаметр которого также равен диаметру штока, причем шток неподвижно соединен с ответной резьбой, связанной с правой резьбой на нижнем участке шпинделя, а дополнительный шток - с ответной резьбой, связанной с левой резьбой на верхнем участке шпинделя, причем шаг обеих резьб одинаковый, при этом в корпусе за каждым седлом соосно проходному отверстию с образованием полости расположен делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр с глухой перегородкой посередине, выполненной в виде круглых конусов, вершины которых расположены на оси цилиндра с обеих сторон, причем отверстия цилиндра с обеих сторон перегородки сообщаются через полость, при этом суммарная площадь отверстий с каждой из сторон цилиндра не менее площади проходного отверстия в седле.
Предлагаемое изобретение изображено на чертеже, где изображен продольный разрез устройства в закрытом положении.
Устройство содержит корпус 1 с соосными проходными входным 2 и выходным 3 отверстиями и привод 4. Внутри корпуса расположено седло 5 с отверстием 6. В седле между направляющими 7 установлены первый плоский шибер 8 с отверстием 9, вкладыш 10 и уплотнительный элемент 11, герметизирующий уплотнительные поверхности вкладыша и седла на всем диапазоне регулирования. Первый плоский шибер соединен со штоком 12, расположенным со стороны привода. Со стороны, противоположной штоку, первый плоский шибер соединен с разгрузочным штоком 13, диаметр которого равен диаметру штока.
В корпусе за седлом соосно ему расположены идентичные седло 5 с отверстием 6, в котором установлены второй плоский шибер 8 с отверстием 9, вкладыш 10 и уплотнительный элемент 11, герметизирующий уплотнительные поверхности вкладыша и седла на всем диапазоне регулирования, представляющие собой вторую ступень регулирования. Второй плоский шибер с отверстием и вкладыш повернуты на 180° и установлены с возможностью перемещения навстречу первому плоскому шиберу. Второй плоский шибер со стороны разгрузочного штока соединен с идентичным разгрузочным штоком 13, а со стороны привода - с дополнительным штоком 14, диаметр которого также равен диаметру штока. Разгрузочные штоки и дополнительный шток установлены, как и шток, в Т-образных пазах обоих плоских шиберов.
Привод выполнен с пазом 15 и представляет собой шпиндель 16, на котором имеются два резьбовых участка: с левой резьбой на верхнем 17 участке и правой - на нижнем 18, и оба резьбовых участка связаны с ответными резьбами 19, 20 соответственно, обеспечивающими одновременное перемещение обоих шиберов в противоположном направлении. Шток неподвижно соединен с ответной резьбой, связанной с правой резьбой на нижнем участке шпинделя, а дополнительный шток - с ответной резьбой, связанной с левой резьбой на верхнем участке шпинделя, причем шаг обеих резьб одинаковый.
В корпусе за каждым седлом соосно проходному отверстию с образованием полости 21 расположен делитель потока, представляющий собой перфорированный цилиндр 22 с глухой перегородкой посередине, выполненной в виде круглых конусов 23, вершины которых расположены на оси цилиндра с обеих сторон. Отверстия 24 цилиндра с обеих сторон перегородки сообщаются через полость, при этом суммарная площадь отверстий с каждой из сторон цилиндра не менее площади проходного отверстия в седле.
Делители потока установлены после каждой ступени регулирования устройства в качестве средства снижения шумов. Они в газообразных средах сокращают свободный поток среды и ускоряют импульсное выравнивание в зоне смешивания. Кроме того, делители потока защищают корпус и элементы устройства. После протекания среды через дроссельное сечение, образованное шибером 8 с вкладышем 10 и седлом 5, поток достигает своей максимальной скорости и попадает на круглый конус 23, который обеспечивает "расщепление" потока через отверстия 24 и резкое снижение уровня шума при дальнейшем смешении.
Устройство работает следующим образом. При необходимости регулирования (увеличения) расхода транспортируемой среды вращают шпиндель 16 против часовой стрелки. При этом ответная резьба 20, связанная с правой резьбой нижнего 18 резьбового участка шпинделя 16, расположенная в пазу 15 привода 4 и неподвижно соединенная со штоком 12, перемещает последний вместе с первым плоским шибером 8 с вкладышем 10 и разгрузочным штоком 13 вниз относительно седла 5. Одновременно с этим ответная резьба 19, связанная с левой резьбой верхнего 17 резьбового участка шпинделя 16, расположенная в пазу 15 привода 4 и неподвижно соединенная с дополнительным штоком 14, перемещает последний вместе со вторым плоским шибером 8 с вкладышем 10 и разгрузочным штоком 13 вверх относительно седла 5 (вторая ступень регулирования). В результате этого отверстия 6 в седлах 5 синхронно частично открываются шиберами 8 с вкладышами 10 и происходит двухступенчатое регулирование (увеличение) расхода газа, при котором общий перепад давления на устройстве регулирующем равномерно распределяется между двумя ступенями регулирования.
Благодаря такой конструкции повышается надежность и увеличивается долговечность работы устройства регулирующего.