ЗАДВИЖКА ШИБЕРНАЯ Российский патент 2000 года по МПК F16K3/02 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, предназначенной для использования на трубопроводах, транспортирующих высокопарафинистые и высокосмолистые нефти.

Высокопарафинистые и высокосмолистые нефти, доля которых в общем объеме нефтедобычи постоянно возрастает, отличаются высокой вязкостью и высокой температурой застывания (29-36 градусов Цельсия). Эти свойства определяют малую подвижность указанных разновидностей нефти и создают большие проблемы при транспортировке нефти по трубопроводам, особенно в условиях вечной мерзлоты районов Крайнего Севера, где сосредоточена большая часть месторождений.

Для улучшения реологических свойств высоковязких и высокозастывающих нефтей при их перекачке применяют подогрев нефти до t=100-110 град. Цельсия, добавление к нефти маловязких разбавителей, водных растворов поверхностно-активных веществ, депрессорных присадок, проч. (Лышенко Л.З. и др. "Трубопроводный транспорт высоковязких и высокозастывающих нефтей", М., ВНИИОЭНГ, 1985).

Каждый из перечисленных способов снижения вязкости нефти, являясь достаточно трудоемким и дорогостоящим, дает положительный результат при транспортировке нефти по трубам, имеющим сравнительно низкий коэффициент местного гидравлического сопротивления потоку. Однако перечисленные приемы не гарантируют безаварийной работы запорной арматуры, установленной на нефтепроводах.

Используемые на нефтепроводах прямоточные задвижки имеют проточную часть, выполненную в виде отрезка трубы с малым коэффициентом местного гидравлического сопротивления. Но наряду с этим корпуса шиберных задвижек содержат полость, в которой размещается шибер в своем крайнем нижнем положении. Транспортируемая по нефтепроводу нефть, попадая в эту полость и не имея возможности дальнейшего продвижения по нефтепроводу, застаивается в ней и затвердевает, препятствуя рабочим перемещениям шибера.

Известны различные устройства, применяемые в шиберных задвижках для предотвращения схватывания шибера затвердевшей рабочей средой.

Известна шиберная задвижка, в которой предусмотрено устройство для слива рабочей среды из застойной полости корпуса (а.с. СССР N 356406, М. кл. F 16 K 3/12).

Слив нефти в окружающую среду нежелателен с экологической точки зрения.

Известны конструкции шиберных задвижек, в которых предусмотрены каналы, сообщающие застойную зону корпуса с проточной частью задвижки (патент Великобритании N 1533183, М.кл. F 16 K 3/36; патент ФРГ N 3221050, М.кл. F 16 K 24/02; патент США N 4742990, М.кл. F 16 K 3/316). В этих задвижках рабочая среда, поступающая по каналам из проточной части в застойную зону, вымывает скопления шлаков из застойной зоны в проточную часть задвижки и увлекает их далее в трубопровод.

Однако, для растворения застывшей в мертвой зоне задвижки высоковязкой нефти описанной меры не достаточно.

Известна шиберная задвижка для перекрытия очистных отверстий в отстойниках нефти (патент США N 2652946, Н.кл. 220-41).

Задвижка содержит устройство для высвобождения шибера от схватывания застывшей нефтью в момент начала открытия очистного отверстия. Высвобождение шибера осуществляется за счет механического воздействия на застывшую нефть методом ударной вибрации. С этой целью шпиндель шиберной задвижки выполняют составным из двух, соединенных шарнирно частей. Оси частей шпинделя могут смещаться под углом друг к другу, что позволяет вручную передавать ударную вибрацию от шпинделя через шибер застывшей нефти.

Недостатком шиберной задвижки является необходимость ручного управления процессами открытия и закрытия задвижки из-за перекосов частей шпинделя в месте шарнирного соединения.

Прототипом заявляемого изобретения является шиберная задвижка, которая при смене положения закрытия-открытия или наоборот преграждает путь рабочей среде в полость корпуса (патент Германии N 4310124, М.кл. F 16 K 3/314).

Уплотнительные поверхности шибера снабжены герметично сваренными тонкими листовыми накладками. Образованные листовыми накладками полости у поверхностей шибера могут быть нагружены давлением, соответствующим давлению рабочей среды в задвижке. Внутреннее давление создает упругую деформацию накладок, уплотняющих полость корпуса.

Недостатком прототипа является возможность попадания нефти в полость корпуса через зазоры между листовыми накладками и стенками корпуса.

Изобретение решает задачу повышения надежности работы шиберной задвижки на нефтепроводе.

Заявляемая задвижка шиберная содержит корпус, шибер, узел управления и упругое уплотнение, размещенное автономно от шибера в донной части корпуса, заполняющее все ее свободное пространство и препятствующее попаданию рабочей среды в донную часть корпуса. Уплотнение содержит тонкостенную эластичную оболочку, заполненную сжимаемой средой, например воздухом или образованным из пластифицированного полимера эластичным гелем.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображена задвижка шиберная в закрытом состоянии (фиг. 1 - вид спереди, фиг. 2 - вид сбоку) и в открытом состоянии (фиг. 3 - вид спереди, фиг. 4 - вид сбоку).

Задвижка шиберная содержит корпус 1, шибер 2, узел управления 3 и упругое уплотнение, размещенное в донной части 4 корпуса и включающее эластичную тонкостенную оболочку 5, заполненную сжимаемой средой 6, например воздухом или образованным из пластифицированного полимера эластичным гелем. Для подачи в эластичную оболочку 5 сжатого воздуха в донной части 4 корпуса 1 выполнен штуцер 7.

Задвижка шиберная работает следующим образом.

В период, когда задвижка закрыта, упругое уплотнение под напором сжимаемой среды 6 заполняет все свободное пространство донной части 4 корпуса 1, преграждая доступ в нее перекачиваемой нефти.

При открытии задвижки и перемещении шибера 2 вниз тонкостенная оболочка 5 за счет эластичных свойств растягивается, а среда 6 под воздействием шибера сминается и уменьшается в объеме, уступая место шиберу в донной части 4 корпуса 1.

Уменьшение объема среды 6 происходит за счет дальнейшего сжатия воздуха или изгиба пространственной сетки геля, чья эластичность обуславливается слабыми межмолекулярными связями пластифицированного полимера, из которого образован гель.

После закрытия задвижки шиберной (поднятия шибера 2 вверх) сжатый воздух расширяется, а структура геля самопроизвольно восстанавливается и упругое уплотнение вновь заполняет весь объем донной части 4 корпуса 1, препятствуя попаданию в нее нефти.

Процессы, происходящие в воздухе или геле 6 при механическом воздействии на него шибера, являются обратимыми и могут быть повторены неоднократно.

Температура стеклования геля, полученного из раствора пластифицированного полимера, достаточно низка и гель сохраняет эластичность в условиях низких температур.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для перекрытия трубопроводов, транспортирующих высокопарафинистые и высокосмолистые нефти. Задвижка шиберная содержит корпус, шибер, узел управления и упругое уплотнение. Последнее размещено автономно от шибера в донной части корпуса, заполняет все ее свободное пространство и включает эластичную тонкостенную оболочку, заполненную сжимаемой средой, например воздухом или образованным из пластифицированного полимера эластичным гелем. Упругие свойства уплотнению придает сжимаемая среда. Такое выполнение позволяет повысить надежность работы задвижки на нефтепроводе. 4 ил.

Задвижка шиберная, содержащая корпус, шибер, узел управления и упругое уплотнение, препятствующее попаданию рабочей среды в донную часть корпуса и включающее тонкостенную оболочку, заполненную сжимаемой средой, отличающаяся тем, что упругое уплотнение размещено автономно от шибера в донной части корпуса, заполняет все ее свободное пространство, тонкостенная оболочка выполнена эластичной, а упругие свойства уплотнению придает сжимаемая среда, например воздух или образованный из пластифицированного полимера эластичный гель.