Регулирующий клапан

 

Изобретение относится к области арматуростроения и может быть использовано для регулирования давлений в газовых пространствах емкостей , в частности в системах газоуравнивания резервуаров при транспорте и хранении нефти на нефтепромыслах и нефтебазах. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Регулирующий клапан содержит корпус, в котором расположены меньшее седло и большее седло. Седла перекрываются затвором, соединенным штоком с мембраной , верхняя часть которой соединена с газовым пространством резервуара , а нижняя контактирует с прУ- жиной. Между затвором и меньшим седg (Л д 05 О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

Гг

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3835120/24"24 (22) 25.12.84 (46) 23.08.86. Бюп. 11 31 (71) Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти (72) А.Е.Ольгин (53) 621.646.4(088.8) (56) Слободкин М,С. и др ° Исполнительные устройства регуляторов.

М.: Недра, 1972, с. 93-98.

Авторское свидетельство СССР

У 446041, кл. С 05 D 16/06, 1971. (54) РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН (57) Изобретение относится к области арматуростроения и может быть

ÄÄSUÄÄ 1252766 А1 (д11 4 G 05 D 16/06 использовано для регулирования давлений в газовых пространствах емкостей, в частности в системах гаэоуравнивания резервуаров при транспорте и хранении нефти на нефтепромыслах и нефтебазах. Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства. Регулирующий клапан содержит корпус, в котором расположены меньшее седло и большее седло. Седла перекрываются затвором, соединенным штоком с мембраной, верхняя часть которой соединена с газовым пространством pesepвуара, а нижняя контактирует с прУ.— жиной. Между затвором и меньшим сед1252766

15 ! лом установлено кольцо, по периметру которого расположены подпружиненные сильфоны, внутренняя полость которых сообщается с атмосферой. В корпусе выполнены 2 патрубка, один иэ которых соединен с газовым пространством речервуара, а другой — с входом компрессора и через задвижку с выходом емкости высокого давления.

Кв..драты диаметров седел клапана относятся как величины максимально1

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для регулирования давлений в газовых пространствах емкостей, в чатности в системах газоуравнивания резервуаров при транспорте и хранении нефти на нефтепромыслах и нефтебачах.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

На чертеже показан регулирующий клапан, установленный на гаэоуравнительной линии.

Регулирующий клапан содержит корпус 1, в котором расположены меньшее седло 2 и большее седло 3. Седла 2 и 3 перекрываются затвором 4, соединенным штоком 5 с мембранным чувствительным элементом 6, верхняя часть которого соединяется с газовым пространством резервуара 7, а нижняя контактирует с пружиной 8, Между затвором 4 и меньшим седлом 2 установлено кольцо 9, по периметру которого расположены подпружиненные сильфоны 10, прикрепленные одним торцом к кольцу 9, а другим — к корпусу 1.

Внутренняя полость сильфонов IO сообщается с атмосферой.

В корпусе 1 со стороны меньшего седла 2 выполнен патрубок )1, а со ,стороны большего седла 3 — патрубок

12, Патрубок 11 соединен с газовым пространством резервуара 7, а патрубок 12 подсоединен к входу, компрессо ра 13 и, череч задвижку 14, к выходу емкости 15 высокого давления.

20, 25

ro разрежения к максимальному давлению, образующихся в корпусе клапана ° Регулирующий клапан обладает многофункциональным действием, что позволяет применять его для регулирования давления в газовых пространствах емкостей, эксплуатирующихся в режиме периодической закачки-выкачки продукта беэ дополнительных устройств и прокладки дистанционных пиний управления. 1 ил.

Регулирующий клапан работает в двух циклах.

При цикле опорожнения резервуара (давление в нем снижается) открывается задвижка 14 и в газовое пространство резервуара 7 подается компенсирующий гаэ иэ емкости 15 высокого давления. Газ по патрубку 12 поступает в корпус 1 и, пройдя два открытых седла 3 и 2, через патрубок 11 заполняет газовое пространство резервуара 7. При достижении в резервуаре 7 максимального давления (верхний предел заданного давления) мембрана 6 преодолевает сопротивление пружины 8 и перемещает шток 5 с затвором 4 до прижима его к кольцу 9.

При этом пружины сильфонов 10 частично сжимаются, что приводит к росту гидравлических сопротивлений между затвором 4 и седлом 2. Увеличивающееся давление в корпусе сжимает сильфоны 10 таким образом, что плоскость поверхности кольца 9 становится ниже кромки седла 2. При этом затвор

4 плотно перекрывает отверстие седла 2, прекращая доступ газа в резервуар.

Сила прижатия затвора 4 к седлу

2 определяется площадью мембраны 6, величиной усилия пружины 8, давлением газ» в корпусе 1, площадью отверстия нижнего седла 2. После перекрытия седла 2 давление в корпусе 1 полнбстью сжимает сильфоны !О и диск

9 не контактирует с затвором 4. Отрыв затвора 4 от седла 2 происходит

1252

1О

F Р 8 (2)

Ь где Р„ — максимальное заданное эна" чение давления в газовом пространстве резервуара 7, Неравенство (l) можно заменить уравнением, уменьшив правую часть выражения на 5-103. Потери на трение в сальнике можно не учитывать ввиду их незначительной величины.

35

Подставив формулу (2) в (1 } и решив уравнение относительно диаметра, имеем

40 прн падении давления до заданного минимума, т.е. после прижатня тарелки затвора 4 к седлу 2. На участок поверхности тарелки,.равный площади отверстия, действует давление газовой линии. В этом случае для работы клапана в цикле опорожнения резервуара необходимо соблюдение следующего неравенства:

Р

Ф где P, — максимальное давление rasa в емкости 15 высокого давн ления;

S, - площадь нижнего отверстия; 15

Р— сила давления пружины в сжатом состоянии; в

Р - минимальное заданное значеP ние в газовом пространстве резервуара 7; 20

Яц — эффективная площадь мембраны клапана; — потери усилия при движении штока на трение в сальнике.

Сила давления пружины Г в сжа- 25 том состоянии определяется нз выражения

S„-F,— - Е, ь ь (4) где Р, максимальное значение величины вакуума, образующегося в полости клапана при работе компрессора; сила давления пружины в разжатом состоянии; площадь верхнего отверстия седла, Fp

О

Сила давления пружины F в разжаP том состоянии определяется из выражения

766 4 и включают компрессор 13. Увеличивающийся уровень;кидкости вытесняет газ из газового пространства резЕрвуара. Вытесняемый газ через латрубок ll, седла 2 и 3 и патрубок 12 поступает на вход компрессора 13, где сжимается ао давления,при котором происходи; конденсация газа (это позволяет в 300-360 раз уменьшить объем газосборника по сравнению с объемом газового пространства резервуара) ° Сконденсированный газ стека, ет в емкость 15 высокого давления.

В случае, когда производительность компрессора больше, чем скорость вытесняемого rasa, давление в газовом пространстве резервуара падает ниже заданного минимума. Затвор 4 под действием пружины 8 прижимается к седлу 3, отсоединяя газовое пространство резервуара от входа компрессора, и тем самым предотвращает cosдание вакуума в резервуаре. Отрыв затвора 4 от седла 3 происходит при достижении давлением в резервуаре заданного максимального значения. Условия отрыва определяются неравенством

D a

N (3) где D„ — диаметр нижнего отверстия седла.

В этом случае при снижении давления в газовом пространстве реэервун ара до величины Р„(заданное максимальное давление) происходит отрыв затвора 4 от седла 2 и перемещение штока в верхнее положение. Однако верхнее седло 3 не перекрывается затвором 4, так как на поверхность тарелки затвора 4 действует давление сжатого газа, поступающего из гаэоуравнительной системы.

При цикле наполнения продукта в резервуаре 7 задвижку 14 эакрыьают

F =Р Я„,, (5.)

Проведя аналогичные преобразования, получим

Ь и и a L>-L--- -L L (6)

4 S ГР -Р 1 0 95 —:0 9 г где D — диаметр верхнего отверстия

50 седла, Если в момент наполнения резервуара будет несвоевременно включен компрессор (компрессор должен быть включен одновременно с началом цикла заполнения резервуара), то давление в газовом пространстве резервуара мо ет увеличиться до своего максимального значения (P ). Однако заь

1252766 (9) 1

Он

"ь

Г,.

p+ ° (IО) 10 раэра4 F

c gyp+ (8) S крытия клапана, т ° е. перекрытия затвором 4 отверстия седла 2, не произойдет, так.как пружины сильфонов

l0 не дадут опуститься поверхности кольца 9 ниже кромок седла 2.

Сила пружины сильфона в разжатом состоякии должна удовлетворять следующему неравенству:

nF )SÄ P . (7)

h с где F — сила пружины сильфона в с жатом состоянии;

n — количество пружин.

Диаметр сильфона должен быть вен: м р

4S (Pp-Ð )(Î 95-,0 9 (--") =

4 м р Pp)(095 —,091 ь рг

Из выражения (IO) следует, что для выполнения клапаном его функций необходимо, чтобы квадраты диаметров седел относились как величины максимального разрежения и максимального давления, образующихся в корпусе клапана. где D, ьР, ЗО

35 диаметр сильфона; — перепад давления газа на клапане; сила пружины сильфона в момент перекрытия седла 2.

При соблюдении соотношений. представленных в формулах (3), (6) и (8), остальные конструктивные размеры клапана определяются по известным методикам. Клапан приобретает такие свойства, которые позволяют испольэовать его в системах гаэоуравнивания.

Основное соотношение клапана, т.е. соотношение диаметров седел, получается путем деления выражения по формуле (3) на выражение по формуле (6) и возведения в квадрат правой и левой частей полученного уравнения:

Формула и з обретения

Регулирующий клапан, содержащий корпус с двумя патрубками, в котором расположены мембраны, чувствительный элемент, шток и затвор, размещенный между двумя седлами, выполненными с различными диаметрами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, между затвором и меньшим седлом установлено кольцо, по периметру которого расположены подпружиненные сильфоны, закрепленные одним торцом с кольцом, а другим с корпусом, внутренняя полость сильфонов сообщена с атмосферой, причем квадраты диаметров седел относятся как величины максимального разрежения к максимальному давлению, образующихся в корпусе клапана.

)262766

Составитель Е.Латухина

Редактор В,Петраш Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга зТираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4620/48

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4