РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
REGULATOR

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.
Известен 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).
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, 4 МПК F16K 3/00, приоритет от 17.10.75 г.).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является 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, 7 МПК F16K 3/02, 02.04.2003).
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). Как правило, площадь проходного сечения устройства значительно меньше площади сечения технологического трубопровода, на котором оно установлено, примерно в 4-10 раз, а перепад давления на регулирующем органе достигает большой величины до 10 МПа, чтобы устройство обеспечивало максимально возможный по технологии расход газа из скважины. Уменьшение сечения прохода обусловлено необходимостью понижения температуры газа при дросселировании, что требуется по технологии подготовки газа. Открытие новых нефтегазоконденсатных месторождений (например, Ачимовского) 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 в корпусе регулирующего устройства с входным и выходным каналами и проходным отверстием в седле установлены плоский шибер с отверстием, соединенный со штоком привода, и вкладыш.
Заявляемое регулирующее устройство отличается от прототипа тем, что со стороны, противоположной штоку привода, расположен разгрузочный шток, соединенный с плоским шибером, диаметр которого равен диаметру штока привода, причем его нижняя часть, расположенная снаружи корпуса, выполнена в виде зубчатой рейки, при этом в корпусе за седлом, соосно ему, расположено идентичное седло с установленными в нем плоским шибером с отверстием и вкладышем, причем последние повернуты на 180 градусов и установлены с возможностью перемещения в сторону, противоположную перемещению плоского шибера штоком привода, при этом плоский шибер со стороны разгрузочного штока соединен с идентичным разгрузочным штоком, а со стороны привода - с дополнительным разгрузочным штоком, диаметр которого также равен диаметру штока привода, причем зубчатые рейки обоих разгрузочных штоков одновременно находятся в зацеплении с зубчатым колесом, свободно установленным на оси.
Предлагаемое изобретение изображено на чертеже, где показан продольный разрез устройства в закрытом положении.
Устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами и проходным отверстием 4. Внутри корпуса расположено седло 5 с отверстием 6. В седле между направляющими 7 установлены плоский шибер 8 с отверстием 9, вкладыш 10 и уплотнительный элемент 11, герметизирующий уплотнительные поверхности вкладыша и седла на всем диапазоне регулирования. Плоский шибер соединен со штоком 12 привода 13. Со стороны, противоположной штоку привода, плоский шибер соединен с разгрузочным штоком 14, диаметр которого равен диаметру штока привода, а его нижняя часть 15, расположенная снаружи корпуса, выполнена в виде зубчатой рейки 16.
В корпусе за седлом соосно ему расположены идентичные седло 5 с отверстием 6, в котором установлены 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. Плоский шибер с отверстием и вкладыш повернуты на 180 градусов и установлены с возможностью перемещения в сторону, противоположную перемещению плоского шибера штоком привода. Плоский шибер со стороны разгрузочного штока соединен с идентичным разгрузочным штоком 14, а со стороны привода - с дополнительным разгрузочным штоком 17, диаметр которого также равен диаметру штока привода. Зубчатые рейки обоих разгрузочных штоков одновременно находятся в зацеплении с зубчатым колесом 18, свободно установленным на оси 19. Разгрузочные штоки и дополнительный разгрузочный шток установлены, как и шток привода, в Т-образных пазах плоских шиберов.
Устройство работает следующим образом. При необходимости регулирования (увеличения) расхода транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 13, шток 12 которого перемещает плоский шибер 8 с вкладышем 10 и разгрузочным штоком 14 вниз относительно седла 5 и зубчатой рейкой 16 поворачивает зубчатое колесо 18, свободно установленное на оси 19. Одновременно с этим зубчатое колесо 18, поворачиваясь на оси 19, перемещает зубчатую рейку 16 разгрузочного штока 14, плоский шибер 8 с вкладышем 10 (вторую ступень регулирования) и дополнительный разгрузочный шток 17 вверх. 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 регулирующем устройстве равномерно распределяется между двумя ступенями регулирования.
Благодаря такой конструкции повышается надежность и увеличивается долговечность работы регулирующего устройства.