Устройство запорно-регулирующее

Предлагаемая полезная модель относится к запорно-регулирующим устройствам, в частности предназначенных для транспортировки жидкой или газообразной рабочей среды, в том числе горючей и воспламеняющейся, используемой в процессах нефтехимии, нефтепереработки,  добычи, транспорта, хранения и подготовки газа.
Известен клапан запорно-регулирующий патент России №2172885 от 27.08.2001. Данный клапан содержит корпус, запорный плунжер, электромагнит, силовую пружину, ходовой винт, ходовую гайку и электродвигатель. При этом силовая пружина, расположенная внутри корпуса электромагнита, одним торцом оперта на ходовую гайку, выполненную заодно с корпусом электромагнита или жестко с ним связанную, а другим торцом оперта на якорь электромагнита через шток запорного плунжера с возможностью перемещения их относительно друг друга и возможностью увеличения усилия силовой пружины на запорном плунжере после выключения электромагнита и закрытия клапана.
Недостатком данного клапана являются сложность конструкции и то, что он предназначен только для работы с газообразными средами.
Наиболее близким источником является патент России №2234019 от 10.08.2004, в котором раскрыт предохранительно-запорный клапан, который выполнен в виде корпуса, включающего входной и выходной каналы, и внутри которого установлены седло, перекрываемое запорным органом связанного со штоком. При этом движение штока осуществляется электроприводом с возможностью управления маховиком.
Недостатком данного устройства является невозможность ступенчатого перекрытия проходного  канала, и низкая надежность в виду возникновения кавитации.
Технический результат полезной модели – повышение надежности и возможность обеспечения микрорасходов рабочей среды.
Технический результат достигается тем, что устройство запорно-регулирующее содержит:
- корпус, внутреннее пространство которого образует входной и выходной каналы, разделенные седлом,
- крышку,
- шток, выполненный с возможностью перемещаться вертикально, через отверстие крышки,
- запорный элемент, установленный на штоке, и выполненный с возможностью перекрывать седло,
- ходовую гайку, соединенную с электроприводом, и установленную на штоке,
- электропривод, установленный на крышке.
При этом запорный элемент  выполнен в виде плунжера с каналами, а шток выполнен в виде двух частей:
- штока, проходящего через отверстие крышки и соединенного с плунжером, и
- винта-штока, установленного в ходовой гайке и соединенного со штоком.
Кроме того винт-шток включает жестко закрепленный на нем указатель, показывающий величину коэффициента пропускной способности на шкале корпуса электропривода.
Также предпочтительно чтобы устройство включало ручной маховик, связанный с ходовой гайкой.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами фиг.1-7, где
на фиг.1 показан чертеж предлагаемого устройства запорно-регулирующего,
на фиг.2 показана работа плунжера в зарытом состоянии клапана,
на фиг.3 показана работа плунжера в частично открытом состоянии клапана,
на фиг.4 показана работа плунжера в полностью  открытом состоянии клапана,
на фиг.5 показана работа плунжера
на фиг.6 показан плунжер,
На фигуре позициями обозначены следующие позиции.
1 – корпус,
2 – крышка,
3 – седло,
4 – плунжер,
5 – шток,
6,7 – уплотнительное кольцо,
8 – винт-шток,
9 – ходовая гайка,
10 – электропривод,
11 – гайка,
12 – рым-болты,
13 – маховик,
14 – указатель,
15 – шкала,
16 – болт,
17 – шпилька,
18 – гайка,
19 – шпилька,
20 – фланец,
21– кольцо грязесъемное,
22 – втулка,
23 – втулка,
24 – кольцо защитное,
25 – прокладка седла,
26 – прокладка крышки.
Устройство состоит из клапана и привода.
Клапан включает в себя корпус 1 закрытый крышкой 2. В корпусе 1 установлен затвор клапана, состоящий из седла 3, плунжера 4 со штоком 5.
Герметичность затвора клапана обеспечивается плунжером 4 и седлом 3.
Герметичность клапана относительно внешней среды обеспечивается уплотнительными кольцами 6 и 7.
Привод выполнен в виде винта-штока 8, ходовой гайки 9 и электропривода вращательного движения AUMA SAR Ex 07.2-F10 с блоком управления AUMATIC ACExC 01.2 (Германия) во взрывозащищенном исполнении (в дальнейшем – электропривод 10).
Возвратно-поступательное перемещение винта-штока 8 осуществляется электроприводом 10, соединённым с ходовой гайкой 9.
Привод установлен на крышке 2 клапана и закреплён гайкой 11. Шток 5 клапана соединён с приводом винт-штоком 8.
Для строповки устройства при монтаже и демонтаже на трубопровод предусмотрены рым-болты 12.
Для ручного управления клапаном при отключенном электродвигателе электропривод 10 оснащён маховиком 13.
Работа устройства
Принцип работы устройства заключается в ступенчатом изменении площади проходного сечения продольных каналов  на плунжере 4 и седлом 3 за счёт изменения положения плунжера 4, а также перекрытия потока рабочей среды при контакте плунжера 4 с седлом 3.
Фрагменты запорно-регулирующей части клапана отображены на Фиг. 2-7.
Положение плунжера в зарытом состоянии клапана отображено на Фиг.2. В этом положении контактирующие притертые конические поверхности «В» плунжера 4 и седла 3 обеспечивают полную герметичность потока рабочей среды.
Положение плунжера в частично открытом состоянии клапана отображено на Фиг.3. В этом положении притертые конические поверхности «В» плунжера 4 и седла 3 выходят из контакта и обеспечивают частичный проход потока рабочей среды через зазоры между продольными каналами («косыми пазами») «Л»  плунжера 4  (фиг.6)  и внутренним отверстием седла3.
Положение плунжера в полностью  открытом состоянии клапана отображено на Фиг.4. В этом положении обеспечивают максимальный  расход рабочей среды через зазоры между продольными пазами («косыми лысками») «Л» плунжера 4 и внутренним отверстием седла 3.
Продольные каналы («косые лыски») плунжера 4 (Фиг.5) выполнены под углом 1º к его оси, ступенчато  (c расположением относительно друг друга под углом 180º),  через определенное расстояние, соответствующее расстояниям между сопрягаемыми поверхностями плунжера 4 и седла 3 - ступенями регулирования I-II-III (Фиг.7).
При движении плунжера 4 из положения «закрыто» в  положение «открыто»  продольные каналы («косые лыски») одновременно выходят из внутреннего отверстия седла 3 в ступенях регулирования I-II-III, тем самым обеспечивая плавную подачу и заданный микрорасход регулируемой рабочей среды от 0 до необходимых расчетных значений.
Необходимую величину коэффициента пропускной способности устанавливают путём перемещения указателя 14 на соответствующую отметку шкалы 15 подачей управляющего сигнала постоянного тока от 4 до 20 мА на электропривод 10.
Открытие устройства и регулирование расхода рабочей среды от положения «ЗАКР.» до положения «100» % Kvу на шкале 15 осуществляется подачей входного электрического сигнала постоянного тока от 4 до 20 мА на электропривод 10. Винт-шток 8 перемещает поступательно вверх шток 5, который перемещает плунжер 4. Плунжер 4 открывает проходное отверстие в неподвижном седле 3.
Закрытие устройства и регулирование расхода рабочей среды от положения «100» Kvу до положения «ЗАКР.» на шкале 15 осуществляется при подаче входного электрического сигнала постоянного тока от 20 до 4 мА на электропривод 10. Винт-шток 8 перемещает поступательно вниз шток 5, который перемещает плунжер 4. Плунжер 4 закрывает проходное отверстие в неподвижном седле 3.
Новизна конструкции заключается в том, что данное устройство по своему конструктивному исполнению плунжера 4 (фиг.5) исключает кавитацию и обеспечивает микрорасходы рабочей среды (от 0 до 0,024 М3 /Ч).