РЕГУЛЯТОР РАСХОДА

Полезная модель относится к средствам регулирования напорного потока жидкости (вода, нефть, нефтепродукты), проходящего через измерительные приборы в системах и трубопроводах.
Известен регулятор расхода (1) для создания протока жидкости через динамический счетчик в определенном интервале производительности, содержащий корпус, клапан для отсечения потока жидкости, фиксирующее устройство открытого и закрытого положений и возвратный механизм.
Недостатками известного устройства являются:
- высокие перепады давления при открытии и закрытии регулятора;
- ненадежные уплотнения фиксаторов положений.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является регулятор расхода (2), содержащий корпус, клапан, состоящий из золотниковой тарели с упорной частью и направляющей частью, оснащенной пазом под уплотнительное кольцо, штока с коническим буртиком и гайкой для крепления его к верхней тарели мембраны исполнительного механизма, состоящего из верхнего и нижнего полукорпусов со штуцерами и мембраны с нижней тарелью и верхней тарелью, имеющей в отверстии под шток клапана конический буртик, фиксатор открытого и закрытого положений, содержащий корпус с приливами и направляющей втулкой, снабженный верхней парой радиальных втулок , выполненных с отверстием одного диаметра по всей длине, и нижней парой радиальных втулок, две пары подпружиненных фиксирующих шариков, регулировочные винты, подвижную втулку с верхней и нижней кольцевыми канавками на наружной поверхности, упорным и контрящим винтами и толкатель, возвратный механизм, содержащий стакан с приварной гайкой под регулировочный болт и возвратную пружину с упорной и подвижной тарелями.
Недостатками известного устройства являются:
- низкая надежность, связанная в основном с полным отказом регулятора из-за разрушения радиальных втулок под действием ударных нагрузок, ведущего к заклиниванию фиксатора;
- нестабильность работы регулятора, выраженная в виде систематических зависаний клапана из-за вытяжки мембраны и заеданий подвижных частей регулятора, вызванных погрешностями изготовления, а также отсутствием организованной смазки фиксатора;
- неудобство в ремонте и обслуживании, обусловленное трудностью разборки из-за отсутствия мест под ключ на некоторых деталях, сильной притиркой конических поверхностей деталей, дефектами резьбы приварной гайки, а также необходимостью извлечения контрящего винта из подвижной втулки при каждой регулировке ее осевого зазора.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности и долговечности регулятора расхода, а также повышение удобства и безопасности ремонта и обслуживания.
Это достигается тем, что регулятор расхода , содержащий корпус, клапан, состоящий из золотниковой тарели с упорной частью и направляющей частью, оснащенной пазом под уплотнительное кольцо, штока с коническим буртиком и гайкой для крепления его к верхней тарели мембраны исполнительного механизма, состоящего из верхнего и нижнего полукорпусов со штуцерами и мембраны с нижней тарелью и верхней тарелью, имеющей в отверстии под шток клапана конический буртик, фиксатор открытого и закрытого положений, содержащий корпус с приливами и направляющей втулкой, снабженный верхней парой радиальных втулок , выполненных с отверстием одного диаметра по всей длине, и нижней парой радиальных втулок, две пары подпружиненных фиксирующих шариков, регулировочные винты, подвижную втулку с верхней и нижней кольцевыми канавками на наружной поверхности, упорным и контрящим винтами и толкатель, возвратный механизм, содержащий стакан с приварной гайкой под регулировочный болт и возвратную пружину с упорной и подвижной тарелями, согласно полезной модели, золотниковая тарель снабжена обратным и предохранительным клапанами, ее упорная часть выполнена плоской, а направляющая с четырьмя прямоугольными вырезами , паз под уплотнительное кольцо выполнен радиусным, шток снабжен двумя плоско-параллельными лысками на утолщенной части с размером под ключ, а конический буртик крепления штока к верхней тарели мембраны исполнительного механизма выполнен с тупым углом конусности, гайка крепления штока к верхней тарели мембраны выполнена колпачковой со сферическим горцем, верхняя тарель мембраны исполнительного механизма снабжена шестигранным хвостовиком с размером под ключ, а конический буртик в отверстии под шток выполнен с тупым углом конусности, верхний полукорпус имеет цилиндрическую форму, а ось штуцера размещена горизонтально, соединение золотниковой тарели и штока уплотнено герметиком, корпус фиксатора имеет в нижней части радиальные дренажные отверстия, выполненные с уклоном от центра корпуса к его наружной части, при этом корпус имеет четыре прилива, выполненные с плоско-параллельными боковыми гранями с размером под ключ, а направляющая втулка оснащена резиновым скребком, закрепленным шайбой, нижняя пара радиальных втулок выполнена с отверстием одного диаметра по всей длине, регулировочные винты подпружиненных фиксирующих шариков имеют глухие отверстия и выполнены с возможностью использования их в качестве пресс-масленок, верхняя кольцевая канавка подвижной втулки фиксатора имеет овальный профиль, а нижняя выполнена с несимметричным профилем, причем поверхность, ограничивающая снизу нижнюю кольцевую канавку, выполнена конической, упорный винт подвижной втулки имеет плоский гладкий, например, шлифованный торец, контрящий винт имеет сквозное осевое отверстие для
прохода отвертки, торцы толкателя фиксатора выполнены гладкими, например, шлифованными, причем нижний торец выполнен плоским, а верхний выпуклым с радиусом кривизны, близким к длине толкателя и оснащен остроугольной фаской, стакан возвратной пружины имеет на внутренней поверхности ступень для ограничения хода подвижной тарели, а осевое резьбовое отверстие под регулировочный болт выполнено в теле его торцевой стенки, при этом к ней прикреплен шестигранный хвостовик с размером под ключ, подвижная тарель возвратной пружины выполнена с большим диаметром, чем упорная тарель и оснащена верхним и нижним базирующими поясками и отверстиями под вороток.
Выполнение упорной части золотниковой тарели плоской, а направляющей с радиусным пазом под уплотнительное кольцо снижает вероятность сползания кольца из паза и полностью исключает западание порвавшегося кольца под упорную часть тарели, установка предохранительного клапана на золотниковой тарели позволяет избежать аварийного роста давления при заклинивании клапана в закрытом положении. Установка обратного клапана служит для сброса давления при ремонте регулятора расхода.
Выполнение гайки крепления штока к верхней тарели мембраны колпачковой, а толкателя с нижним плоским и верхним радиусным гладкими торцами , а также выполнение упорного винта подвижной втулки с гладким плоским нижним горцем, а нижней тарели возвратной пружины с двумя базирующими поясками позволяет указанным деталям самоустанавливаться и тем самым исключать их заедание при работе. Выполнение верхнего полукорпуса исполнительного механизма цилиндрической формы позволяет сохранять усилие на мембране стабильным независимо от величины ее вытяжки.
Выполнение верхней канавки с овальным профилем при нормальной регулировке исключает ударную нагрузку на верхнюю пару радиальных втулок в момент закрытия регулятора, а выполнение поверхности, ограничивающей нижнюю кольцевую канавку снизу в виде конуса, резко снижает ударную нагрузку на нижнюю пару радиальных втулок при энергичном открытии регулятора, что позволяет избежать их разрушения, ведущего к полному отказу регулятора.
Выполнение нижней пары радиальных втулок с отверстием одного диаметра по всей длине позволяет фиксирующим шарикам западать на всю глубину нижней кольцевой канавки, тем самым более надежно фиксировать подвижную втулку в верхнем открытом положении, а выполнение ступени на внутренней поверхности стакана возвратной пружины ограничивает ход подвижной втулки вверх (при открытии регулятора), не давая фиксирующим шарикам открытого положения вывалиться из нижней пары радиальных втулок.
Резиновый скребок, установленный на направляющей втулке и закрепленный шайбой, снимает с толкателя жидкость, содержащую абразив и
активные компоненты, защищая уплотнения и подвижные части фиксатора от их воздействия.
Радиальные дренажные отверстия, выполненные с уклоном к наружной части корпуса фиксатора, служат для отвода от деталей фиксатора просачивающейся вследствие износа уплотнения жидкости, а ее появление из отверстий сигнализирует о необходимости замены уплотнения.
Выполнение регулировочных винтов с глухими отверстиями в виде пресс-масленок позволяет принудительно подавать смазку к движущимся частям фиксатора, защищая их от коррозии, тем самым продлевая срок их службы.
Выполнение двух плоско-параллельных лысок на утолщенной части штока с размером под ключ, верхней тарели мембраны и торцевой стенки стакана возвратной пружины с шестигранными хвостовиками, а также выполнение четырех приливов корпуса фиксатора с плоско-параллельными гранями с размером под ключ, а также отверстий под вороток в подвижной тарели возвратной пружины облегчает разборку-сборку регулятора при ремонте и обслуживании.
Увеличение угла конусности упорных буртиков штока и верхней тарели мембраны до значений тупого угла исключает притирание этих деталей, облегчая разборку.
Осевое отверстие, выполненное в контрящем винте подвижной втулки для прохода отвертки, позволяет проводить регулировку осевого зазора толкателя, не извлекая контрящий винт из втулки, что сокращает время регулировки и облегчает ее выполнение.
Выполнение осевого резьбового отверстия под регулировочный болт в теле торцевой стенки стакана возвратной пружины снижает погрешности расположения резьбы (исключает перекос оси отверстия), исключает коробление резьбы при сварке, тем самым гарантирует легкость регулировки пружины.
На фиг.1 изображен предлагаемый регулятор расхода, на фиг. 2 - фиксатор и исполнительный механизм регулятора расхода в разрезе.
Регулятор расхода содержит корпус 1, клапан, состоящий из золотниковой тарели 2 с упорной частью 3 и направляющей частью 4, оснащенной пазом 5 под уплотнительное кольцо 6, штока 7 с коническим буртиком 43 (фиг.2) и гайкой 8 для крепления штока 7 к верхней тарели 14 мембраны 12 исполнительного механизма, состоящего из верхнего 9 и нижнего 10 полукорпусов со штуцерами 11, мембраны 12 с нижней тарелью 13 и верхней тарелью 14, оснащенной в отверстии под шток 7 клапана коническим буртиком 44 (фиг.2), фиксатор открытого и закрытого положений , состоящий из корпуса 15 с приливами 16 и направляющей втулкой 17, снабженного верхней парой радиальных втулок 18, выполненных с отверстиями одного диаметра по всей длине и подпружиненными фиксирующими шариками 19 и нижней парой радиальных втулок 45 (фиг.2) с подпружиненными фиксирующими шариками 19, регулировочных винтов 20, подвижной втулки 21 с верхней 46 (фиг.2) и нижней 47 (фиг.2)
кольцевыми канавками на наружной поверхности, упорным 22 и контрящим 23 винтами и толкателя 24, возвратный механизм, содержащий стакан 25 с торцевой стенкой 26 и регулировочным болтом 27, а также возвратную пружину 28 с упорной 29 и подвижной 30 тарелями. Золотниковая тарель 2 снабжена обратным 31 и предохранительным 32 клапанами, ее упорная часть 3 выполнена плоской, а направляющая часть 4 выполнена с четырьмя прямоугольными вырезами 33, а паз 5 под уплотнительное кольцо 6 радиусным. Шток 7 оснащен двумя плоско-параллельными лысками 34 на утолщенной части с размером под ключ, а конический буртик 43 крепления штока к верхней тарели 14 мембраны 12 исполнительного механизма выполнен с тупым углом конусности. Гайка 8 крепления штока к верхней тарели 14 мембраны 12 выполнена колпачковой со сферическим торцем. Верхняя тарель 14 мембраны 12 снабжена шестигранным хвостовиком 35 с размером под ключ, а конический буртик 44 в отверстии под шток клапана 7 выполнен с тупым углом конусности. Верхний полукорпус 9 исполнительного механизма имеет цилиндрическую форму, а ось штуцера 11 размещена горизонтально. Корпус фиксатора 15 оснащен в нижней части радиальными дренажными отверстиями 36, выполненными с уклоном от центра корпуса к его наружной части, при этом корпус имеет четыре прилива 16, выполненные с плоско-параллельными боковыми гранями с размером под ключ. Направляющая втулка 17 корпуса фиксатора 15 оснащена резиновым скребком 48, закрепленным шайбой 49. Нижняя пара радиальных втулок 45 выполнена с отверстиями одного диаметра по всей длине, а регулировочные винты 20 фиксирующих шариков 19 выполнены с глухими отверстиями. Верхняя кольцевая канавка 46 подвижной втулки 21 имеет овальный профиль. Нижняя кольцевая канавка 47 выполнена с несимметричным профилем, поверхность 50, ограничивающая ее снизу имеет коническую форму. Упорный винт 22 подвижной втулки 21 имеет плоский гладкий, например, шлифованный торец 51, а контрящий винт 23 имеет сквозное осевое отверстие 52 для прохода отвертки. Торцы толкателя 24 выполнены гладкими, например, шлифованными. Нижний торец 53 выполнен плоским, а верхний 54 - выпуклым с радиусом кривизны, близким к длине толкателя, и оснащен остроугольной фаской 55. Внутренняя поверхность стакана 25 выполнена со ступенью 37 для ограничения хода подвижной тарели 30 возвратной пружины 28. Резьбовое отверстие 38 под регулировочный болт 27 размещено в теле торцевой стенки стакана 26. На торцевой стенке стакана 26 размещен жестко соединенный с ней шестигранный хвостовик 39 с размером под ключ. Подвижная тарель 30 возвратной пружины 28 оснащена верхним 40 и нижним 41 базирующими поясками и отверстиями под вороток 42, при этом она больше упорной тарели 29 в диаметре.
Регулятор расхода работает следующим образом.
В начале рабочего цикла, когда идет накопление жидкости, регулятор закрыт. Под действием поджатой возвратной пружины 28 ее подвижная тарель 30, подвижная втулка 21 и толкатель 24 фиксатора, а так же клапан с тарелями 13 и 14 мембраны 12 находится в нижнем фиксированном
положении. По мере накопления жидкости растет давление в трубопроводе перед регулятором и в связанном с ним пространстве в нижнем полукорпусе 10 исполнительного механизма. Под действием давления мембрана 12 натягивается и принимает форму полутора , при этом цилиндрическая форма верхнего полукорпуса 9 не дает мембране 12 независимо от величины ее вытяжки прилегать к его боковым стенкам, сохраняя ее эффективную площадь, от которой усилие исполнительного механизма находится в прямой зависимости. При достижении усилием на тарелях 13 и 14 мембраны 12 от давления в нижнем полукорпусе 10 некоторого верхнего порогового значения, оно преодолевает сопротивление возвратной пружины 28 и фиксирующее действие шариков 19 верхней пары радиальных втулок 18, срывает подвижную втулку 21 из нижнего фиксированного положения и поднимает вместе с клапаном вверх. Регулятор начинает открываться. При движении подвижной втулки 21 вверх шарики 19 нижней пары радиальных втулок 45 соскакивают с ее боковой поверхности в нижнюю кольцевую канавку 47 и при дальнейшем ее подъеме без удара заходят обратно внутрь радиальных втулок 45 конусной поверхностью 50 до тех пор, пока подвижная тарель 30 возвратной пружины 28 не упрется в ступень стакана 37, препятствуя дальнейшему подъему подвижной втулки 2! и выпаданию шариков 19 нижней пары радиальных втулок 45 под нее. Затем подвижная втулка 21, возвращаясь, садится радиусным краем нижней кольцевой канавки 47 на фиксирующие шарики 19 нижней пары радиальных втулок 45, причем выполненные напроход одним диаметром отверстия нижней пары радиальных втулок 45 не препятствуют шарикам 19 западать в нижнюю кольцевую канавку 47 на всю ее глубину, надежно удерживая подвижную втулку 21 в верхнем фиксированном положении. Регулятор расхода полностью открывается. Взаимодействующие гладкие поверхности сферического торца колпачковой гайки 8 и нижнего торца 53 толкателя 24, торца упорного винта 51, а так же базирующие пояски 40 и 41 подвижной тарели 30 способствуют самоустановке указанных деталей. При подъеме и опускании клапана резиновое уплотнительное кольцо 6, находясь в радиусном пазу 5 золотниковой тарели 2, касаясь корпуса регулятора 1, скользит по нему своей выступающей частью , а не перекрывается. При открытии клапана толкатель 24 так же движется вверх, при этом резиновый скребок 48 снимает со стержня толкателя 24 жидкость, содержащую абразивные частицы и химически активные вещества. По мере истечения жидкости, давление в трубопроводе перед регулятором и в связанной с ним полостью между нижним полукорпусом 10 и мембраной 12 снижается, уменьшая направленное вверх усилие на толкателе 24. При достижении некоторого нижнего порогового значения этого усилия возвратная пружина 28, преодолевая его и фиксирующее усилие шариков 19 в нижней паре радиальных втулок 45, срывает подвижную втулку 21 из верхнего фиксированного положения и опускает ее вниз. Клапан начинает закрываться. При достижении подвижной втулкой крайнего нижнего положения фиксирующие шарики 19 верхней пары радиальных втулок 18
соскакивают обратно с боковой поверхности подвжной втулки 21 в ее верхнюю кольцевую канавку 46, причем верхняя радиусная кромка канавки 46 не достигает шариков 19 ввиду овальности ее сечения, тем самым исключая удар кромки по шарикам 19 и верхней паре радиальных втулок 18 в момент фиксации подвижной втулки 21 в нижнем положении. При движении клапана вниз направляющая часть 4 золотниковой тарели 2, имеющая четыре прямоугольных выреза 33, полностью базирует клапан в корпусе 1 и снижает удельное давление в местах контакта.
Предлагаемая конструкция регулятора расхода позволяет повысить его ресурс и ремонтопригодность.