Регулирующее устройство
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 предназначено для установки на газовых скважинах станций подземного хранения газа (СПХГ) для регулирования расхода природного газа при отборе и для закачки газа с минимальным гидравлическим сопротивлением. Регулирующее устройство содержит корпус с входным и выходным каналами и проходным отверстием в седле. В корпусе установлены плоский соединенный со штоком привода шибер с отверстием и вкладыш. В корпусе за седлом соосно проходному отверстию расположен запорный орган. Последний выполнен в виде ступенчатой втулки с герметизирующей поверхностью. Втулка установлена с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях. Отверстия в корпусе выполнены сопрягаемыми с поверхностями ступенчатой втулки с образованием полости. Эта полость сообщается с входным каналом отверстием в корпусе. В выходном канале корпуса навстречу запорному органу выполнено дополнительное седло с возможностью взаимодействия с герметизирующей поверхностью запорного органа. Входной и выходной каналы сообщаются между собой через отверстия в корпусе. Изобретение направлено на обеспечение надежности и на повышение экономичности работы устройства благодаря уменьшению потери напора при закачке газа в скважину. 2 ил.
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 газовых скважинах станций подземного хранения газа (СПХГ) для регулирования расхода природного газа при отборе и для закачки газа с минимальным гидравлическим сопротивлением.
Известно запорно-регулирующее устройство, содержащее седло, корпус с входным и выходным патрубками, в полости которого установлен шибер с отверстием и вкладышем, связанный штоком с приводом (патент СССР №1780573, кл. F 16 К 3/00, 1990).
Недостатком этого устройства является невозможность использования его на СПХГ для закачки газа в скважину после завершения отбора, так как оно полностью перекрывает проходное сечение при обратном потоке газа.
Известен регулирующий штуцер, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, соосно которым с возможностью поступательного перемещения по направляющим поверхностям установлены плоские шиберы, связанные с приводом и имеющие соосные отверстия (а.с. №438826, кл. F 16 K 3/34, 1973 г.)
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является 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 F 16 K 3/00, 17.10.75).
На СПХГ добыча газа из скважины чередуется с закачкой газа в скважину компрессорными установками. Известные устройства могут использоваться на СПХГ для регулирования расхода газа при его отборе из скважин, при этом, как правило, площадь проходного сечения устройств значительно меньше площади сечения трубопроводов, на которых они установлены, но они являются существенной помехой при закачке газа в скважины, создающей потерю напора.
Недостатком известных устройств является их низкая надежность и экономичность, обусловленные тем, что при закачке газа в скважину требуются дополнительные энергетические затраты компрессорных установок на преодоление значительного местного гидравлического сопротивления, создаваемого устройством.
Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого обеспечивалась бы надежность и повышалась экономичность 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 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.
Предлагаемое изобретение изображено на чертежах, где на фиг.1 изображен продольный разрез устройства в открытом положении при отборе газа из скважины, на фиг.2 - вид А на фиг.1 (крышка снята).
Устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами и проходным отверстием 4. Внутри корпуса по оси проходного отверстия установлено 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.
В корпусе за седлом соосно проходному отверстию расположен запорный орган, выполненный в виде ступенчатой втулки 14 с герметизирующей поверхностью 15. Ступенчатая втулка установлена с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, с одной стороны - торцом 16, с другой стороны - герметизирующей поверхностью ступенчатой втулки. Отверстия в корпусе выполнены сопрягаемыми с поверхностями ступенчатой втулки с образованием полости 17, сообщающейся с входным каналом отверстием 18 в корпусе. В выходном канале навстречу запорному органу выполнено дополнительное седло 19, с которым контактирует запорный орган своей герметизирующей поверхностью в крайнем положении. Входной и выходной каналы сообщаются между собой через отверстия 20 в корпусе.
Устройство работает следующим образом. При отборе газа из скважины ступенчатая втулка 14 под действием перепада давления на плоском шибере 8 (давление в полости 17 равно давлению во входном канале 2) перемещается к дополнительному седлу 19 и своей герметизирующей поверхностью 15 опускается на него, герметично перекрывая проход газу из входного канала 2 через отверстия 20 в выходной канал 3.
При необходимости регулирования расхода газа при отборе его из скважины подают соответствующий сигнал на привод 13, шток 12 которого перемещает плоский шибер 8 с вкладышем 10 вниз относительно седла 5, в результате чего отверстие 6 в седле 5 частично закрывается шибером 8 и происходит регулирование (уменьшение) расхода газа.
При закачке газа в скважину ступенчатая втулка 14 под действием скоростного напора и перепада давления на плоском шибере 8 (давление в полости 17 равно давлению во входном канале 2) перемещается от дополнительного седла 19 до упора торцом 16 в корпус 1, открывая проход газу из выходного канала 3 через отверстия 20 во входной канал 2.
Благодаря уменьшению потери напора при закачке газа в скважину обеспечивается надежность и повышается экономичность работы устройства.
Формула изобретения
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, отличающееся тем, что 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.
РИСУНКИ
