УПЛОТНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ КОЛОННЫ В УСТЬЕВОЙ АРМАТУРЕ Российский патент 1997 года по МПК F16J15/18 

Описание патента на изобретение RU2086839C1

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к манжетам уплотнения с пластической набивкой, применяемых в устьевой арматуре для нефтегазодобывающей промышленности.

Известен узел уплотнения рабочих поверхностей гидроцилиндра, содержащий установленную в расточке V-образную манжету, защитное металлическое кольцо, состоящее из 2-х разрезных, соприкасающихся общей конусной поверхностью под ∠45° двух частей его.

Недостатком данного уплотнения является установка колец с натягом.

Известен узел уплотнения технической колонны устьевой арматуры, содержащий кольцевую камеру, манжету, пластичную набивку, защитные металлические разрезные кольца с прямым разрезом. Недостатком данного уплотнения является недостаточная надежность.

Задачей данного изобретения является повышение надежности при высоких давлениях путем исключения выдавливания в зазор кромок манжеты.

Указанная задача достигается наличием разреза у металлических защитных колец, выполненного в двух наклонных плоскостях, причем толщина кольца и ширина паза находятся в следующей зависимости от углов наклона плоскостей паза:

где S толщина кольца;
h ширина паза;
W момент сопротивления поперечного сечения манжеты, проходящего по ширине паза;
и] предел текучести при изгибе материала манжеты;
q давление пластичной набивки;
α угол наклона паза кольца;
b угол сборки замка кольца;
T технологический размер, обусловленный радиусом притупления кромки;
K коэффициент превышения величины перекрытия ступеней замка кольца над разницей между длинами окружностей;
dmax максимальный диаметр технической колонны;
dmin минимальный диаметр технической колонны.

На фиг.1 изображена устьевая арматура с уплотнением технической колонны; на фиг. 2 элемент Д; на фиг.3 элемент А; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 сечение В-В (только кольцо 15) на фиг.4; на фиг.6 элемент Г только кольца 15.

Устьевая арматура, состоящая из кондукторной трубы 1, колонной головки 2, технической колонны 3, узла клиновой подвески 4, уплотнительного кольца 5, насосно-компрессорной трубы 6, катушки 7, внутри которой находятся два манжетных уплотнения технической колонны 3. Каждое манжетное уплотнение имеет кольцевую камеру 8, соединенную с атмосферой каналом нагнетания 9 и каналом дренажа 10, в которых находится пластичная набивка 11. Канал нагнетания закрывается пробкой 12. Канал дренажа закрывается пробкой 13. В кольцевой камере 8 расположена манжета 14. В крайних канавках по внутреннему диаметру манжеты 14 расположены два кольца 15. Техническая колонна 3 имеет номинальный диаметр d и на верхнем торце выполнена фаска C1. Кольцо 15 в свободном состоянии имеет внутренний диаметр D1, соответствующий D1 dmin + 5% и фаски C2. Катушка 7 имеет внутренний диаметр D2, соответствующий D2= dmax+5% Между диаметром D2 и диаметром d образуется зазор. Кольцо 15 имеет паз, выполненный под ∠α, предназначенный для образования перекрытия между ступенями замка. Паз также выполнен под ∠β, предназначенный для уменьшения диаметра кольца за счет перемещения одной ступени внутри кольца при сборке уплотнения. Минимальная ширина паза hmin изготавливается при внутреннем диаметре D1. Внутренний диаметр манжеты 14 в свободном состоянии соответствует диаметру D1. При сборке устьевой арматуры технологическая колонна 3 входит внутрь манжет 14 и колец 15 за счет наличия фасок C1 и C2. Пластичнатая набивка 11, используемая в уплотнении, представляет собой пластичную жидкостную однородную по составу массу, которой может быть, например, паста СУ-1 ТУ 6-02-1-783-93. Уплотнение технической колонны в устьевой арматуре работает следующим образом.

При снятых заглушках 12 и 13, в канал 9 с помощью насоса (не показан) подают пластичную набивку 11 до тех пор, пока не вытеснится воздух из канала 9, кольцевой камеры 8 и канала 10. При появлении пластичной набивки 11 во входном отверстии канала 10 его закрывают пробкой 13. Затем с помощью насоса производят первичное нагнетание рабочего давления q пластичной набивки 11. При этом манжета 14 обжимает техническую колонну 3, а также поджимает к ней кольца 15, которые предохраняют выдавливание материала манжеты в зазор d за счет наличия перекрытия между ступенями замка кольца, обеспечиваемого углом ∠α. Под действием давления q материал манжеты начинает изгибаться (вспучиваться) в пазу h. Для предотвращения хладотекучести материала манжеты в пазу h, его размер рассчитывается исходя из значений предела текучести при изгибе материала манжеты, размеров самой манжеты и давления пластичной набивки в кольцевой камере 8.

Испытав герметичность уплотнения, убирают давление в кольцевой камере 8, отсоединяют насос и вновь создают требуемое давление посредством приложения крутящего момента к пробке 12.

Применение предлагаемой конструкции позволит улучшить условия работы уплотнения технической колонны, ее долговечность, возрастает диапазон давлений, при которых может работать уплотнение. Повышение надежности герметизации уплотнения продлевает межремонтное время при эксплуатации устьевой арматуры.

Похожие патенты RU2086839C1

название год авторы номер документа
ПОДВЕСКА НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ 1998
  • Часовских А.И.
  • Бондарь А.В.
  • Гриценко В.Д.
  • Басарыгин Ю.М.
  • Егоров В.А.
  • Шаманов С.А.
  • Балашов В.А.
  • Ларионов А.В.
  • Зайцева Л.А.
RU2159843C2
КРАН УСТЬЕВОЙ ДВУХШАРОВЫЙ 2001
  • Боровских В.Л.
  • Каменецкий М.М.
  • Сухоруков Н.В.
RU2204073C2
ПОДВЕСКА НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ ДЛЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН 1999
  • Часовских А.И.
  • Бондарь А.В.
  • Сашенко В.В.
  • Авилов А.Х.
  • Белоусов А.Е.
  • Гриценко В.Д.
  • Медведев И.В.
  • Балашов В.А.
  • Зайцева Л.А.
RU2162929C2
ПОДВЕСКА НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ УСТЬЕВОЙ АРМАТУРЫ С УПЛОТНЕНИЕМ МЕТАЛЛ-МЕТАЛЛ 1999
  • Часовских А.И.
  • Бондарь А.В.
  • Сашенко В.В.
  • Рылов Е.Н.
  • Филиппов А.Г.
  • Кунавин В.В.
  • Медведев И.В.
  • Балашов В.А.
  • Зайцева Л.А.
RU2171358C2
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УСТАНОВКИ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ УСТЬЕВОЙ АРМАТУРЫ 1997
  • Часовских А.И.
  • Бондарь А.В.
  • Гриценко В.Д.
  • Егоров В.А.
  • Балашов В.А.
  • Зайцева Л.А.
  • Ларионов А.В.
RU2124113C1
Противовыбросовый устьевой сальник при высокой обводненности скважин 2021
RU2775401C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КОЛОНН В УСТЬЕВОЙ АРМАТУРЕ 1995
  • Часовских А.И.
  • Бондарь А.В.
  • Гриценко В.Д.
  • Минигулов Р.М.
  • Киссер А.И.
  • Балашов В.А.
  • Ларионов А.В.
RU2109914C1
УПЛОТНЕНИЕ ШТОКА 1995
  • Часовских А.И.
  • Бондарь А.В.
  • Гриценко В.Д.
  • Балашов В.А.
  • Шевчук Н.П.
  • Хорошильцев А.Н.
  • Ларионов А.В.
RU2103574C1
Комбинированный уплотнитель для колонной головки в скважине на шельфе 2019
  • Амфилохиев Борис Леонардович
  • Калаев Владимир Анатольевич
  • Рыбаков Геннадий Львович
RU2709585C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ 1997
  • Егоров В.А.
  • Шаманов С.А.
  • Павленко П.П.
  • Кузнецов В.В.
  • Бондарь А.В.
  • Гриценко В.Д.
  • Агеев В.В.
  • Печагин П.И.
  • Балашов В.А.
  • Басарыгин Ю.М.
RU2131509C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 086 839 C1

Реферат патента 1997 года УПЛОТНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ КОЛОННЫ В УСТЬЕВОЙ АРМАТУРЕ

Использование: изобретение относится к манжетным уплотнениям с пластичной набивкой, применяемым в устьевой арматуре для нефтегазодобывающей промышленности. Сущность изобретения: уплотнение содержит манжету 14, расположенную в кольцевой камере 8, по внутреннему диаметру которой расположены два защитных металлических разрезных кольца 15, имеющих паз, выполненный в двух наклонных плоскостях под ∠α и ∠β. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула изобретения RU 2 086 839 C1

1. Уплотнение технической колонны в устьевой арматуре, содержащее кольцевую камеру с расположенной в ней манжетой, имеющей два защитных металлических разрезных кольца и пластичную набивку, отличающееся тем, что разрез защитных колец выполнен в двух наклонных плоскостях с шириной паза, определяемой зависимостью

2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что толщина защитных колец определяется из соотношения

где S толщина защитного кольца;
h ширина разреза защитного кольца;
W момент сопротивления поперечного сечения манжеты, проходящего по ширине разреза;
и]- предел текучести при изгибе материала манжеты;
q давление пластичной набивки;
α - угол наклона разреза кольца;
β - угол сборки замка кольца;
Т технологический размер, обусловленный радиусом притупления кромки;
K коэффициент превышения величины перекрытия ступеней замка кольца над разницей между длинами окружностей;
dmax максимальный диаметр технической колонны;
dmin минимальный диаметр технической колонны.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2086839C1

Голубев А.И
Уплотнение и уплотнительная техника
- М.: Машиностроение, 1986, с.175.

RU 2 086 839 C1

Авторы

Бондарь А.В.

Ролин В.И.

Федотов Н.К.

Неклюдов Л.Г.

Балашов В.А.

Даты

1997-08-10Публикация

1994-10-04Подача