УСТРОЙСТВО ЗАПОРНОЕ Российский патент 2009 года по МПК F16K1/12 F16K31/52 

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано в устьевом оборудовании для нефтегазодобывающих скважин, в эксплуатации нефтепроводов, водоводов, газопроводов.

Известны устройства запорные [RU №94041194 А1, кл. F16K 3/24, 20.09.1996 г., RU №2168091 С2, 7 F16K 5/04, 27.05.2001 г.], содержащие корпуса, запорные элементы, привод, элементы фланцевого соединения.

Недостатками известных устройств запорных являются: сложность конструкции из-за большой элементной базы, сложности в процессе изготовления и, как правило, ненадежность в процессе эксплуатации.

Известно устройство запорное [RU №2261389 С2, F16K 3/26, 10.01.2005 г.] (прототип), содержащее корпус, выполненный в виде двух соосно соединенных между собой патрубков с радиальными отверстиями, связанных через кольцевые канавки с перепускной втулкой, траверсу с центральным отверстием под эксцентрик с рычагом управления.

Недостатками вышеперечисленного оборудования являются: кавитационный износ и коррозия элементов конструкции, определяющие надежность устройства запорного в процессе эксплуатации, сложность конструкции из-за большой элементной базы, нетехнологичность и, как правило, ненадежность в процессе эксплуатации.

Задача изобретения состоит в увеличении надежности, в исключении кавитационного износа и коррозии элементов конструкции, определяющих надежность устройства запорного в процессе эксплуатации, в обеспечении ремонтопригодности и конкурентоспособности.

Технический результат достигается тем, что в устройстве запорном, содержащем корпус, выполненный с соосно расположенными патрубками, перепускную втулку и эксцентриковый привод, отличающемся тем, что в корпусе выполнена выточка и установлены кольцо с уплотняемой конической поверхностью, пробка с соответствующей уплотнительной конической поверхностью, каналами для протока жидкости и кольцевой канавкой под эксцентриковый привод, установленный через камеру и радиальное отверстие, выполненные в корпусе, перепускная втулка с входными и выходными каналами для протока жидкости через полость между корпусом и наружной поверхностью втулки установлена в выточку через пробку и зафиксирована гайкой, причем на торце перепускной втулки выполнен открытый паз для совмещения через защитную втулку эксцентрикового привода с боковым отверстием во втулке, а на внутреннем диаметре перепускной втулки выполнен буртик с опорной поверхностью для взаимодействия с соответствующей опорной поверхностью пробки, при этом входные и выходные каналы выполнены под углом к оси устройства запорного и смещены относительно друг друга в направлении потока перекачиваемой среды.

Для исключения кавитационного износа и коррозии элементов конструкции, определяющих надежность устройства запорного в процессе эксплуатации, кольцо с уплотняемой конической поверхностью, пробка с уплотнительной конической поверхностью, перепускная втулка, фиксирующая гайка и защитная втулка выполнены из полимерного материала.

На фиг.1 изображено устройство запорное в положении «открыто».

На фиг.2 изображено устройство запорное в положении «закрыто».

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Устройство запорное содержит:

соосные патрубки корпуса 1,

выточку 2, выполненную в корпусе 1,

перепускную втулку 3,

выходные каналы 4, выполненные под углом α в перепускной втулке 3 и смещенные в направлении потока перекачиваемой среды относительно друг друга на величину Δ,

наружную поверхность 5 перепускной втулки 3,

полость 6 между корпусом 1 и наружной поверхностью 5 перепускной втулки 3,

входные каналы 7, выполненные под углом α в перепускной втулке 3 и смещенные в направлении потока перекачиваемой среды относительно друг друга на величину Δ,

пробку 8,

кольцевую канавку 9, выполненную на поверхности пробки 8, уплотнительную коническую поверхность 10, выполненную на поверхности пробки 8,

кольцо 11,

уплотняемую коническую поверхность 12, выполненную в кольце 11,

открытый паз 13, выполненный на торце перепускной втулки 3,

рычаг 14,

прокладку 15,

радиальное отверстие 16,

уплотнения 17,

вал эксцентрикового привода 18,

защитную втулку 19,

боковое отверстие 20 под эксцентриковый привод 18, выполненное в перепускной втулке 3,

камеру 21, выполненную в корпусе 1 для установки эксцентрикового привода 18 и пробки 8,

буртик с опорной поверхностью 22, выполненный в перепускной втулке 3,

опорную поверхность 23, выполненную на поверхности пробки 8,

каналы 24 для протока жидкости, выполненные в пробке 8,

технологическое отверстие 25,

фиксирующую гайку 26,

уплотнительные кольца 27.

Сборку устройства запорного выполняют следующим образом.

В выточку 2, выполненную в корпусе 1, вставляется кольцо 11 с уплотняемой конической поверхностью 12.

Через камеру 21 и радиальное отверстие 16, выполненные в корпусе 1, устанавливается эксцентриковый привод 18 с защитной втулкой 19 через прокладку 15 и уплотнения 17.

Пробка 8 с уплотнительной конической поверхностью 10 через кольцевую канавку 9 соединяется с валом эксцентрикового привода 18 через защитную втулку 19, и в положении «закрыто» (фиг.2) на вал эксцентрикового привода 18 устанавливается рычаг 14.

Для соединения пробки 8 с валом эксцентрикового привода 18 через кольцевую канавку 9 при необходимости можно использовать технологическое отверстие 25, которое позволяет перемещать пробку 8 в камере 21 через технологическую ось (на чертеже не показано).

Перепускная втулка 3 через пробку 8, защитную втулку 19, проходящую через открытый паз 13, выполненный на торце перепускной втулки 3, устанавливается в выточку 2, выполненную в корпусе 1, а вал эксцентрикового привода 18 располагается в боковом отверстии 20, выполненном в перепускной втулке 3 (фиг.2, фиг.3).

После установки перепускной втулки 3 ее поджимают фиксируемой гайкой 26 в выточке 2 корпуса 1.

Устройство запорное через уплотнительные кольца 27 и резьбовые шпильки с гайками соединяют с фонтанной арматурой или с трубопроводом (на чертеже не показано).

В динамическом положении устройство запорное работает следующим образом.

В положении «открыто» (фиг.1) перекачиваемая среда (жидкость, газ), огибая пробку 8, через входные каналы 7 перепускной втулки 3 и далее через полость 6, расположенную между соосными патрубками корпуса 1 и наружной поверхностью 5 перепускной втулки 3, а также через выходные каналы 4 транспортируется по заданному технологическому регламенту в направлении, указанном стрелками.

Кроме вышеизложенного перекачиваемая среда проходит через каналы 24 для протока жидкости, выполненные в пробке 8.

То есть технологический поток перекачиваемой среды в процессе прохождения через устройство запорное разделяется на два потока: первый поток - через полость 6; второй поток - через каналы 24, выполненные в пробке 8, а при выходе из устройства запорного потоки перекачиваемой среды соединяются.

Данное свойство устройства запорного позволяет обеспечить безгидроударную эксплуатацию при высоком давлении [МПа (кгс/см²)≥35/350] и легкость его управления.

Выполнение входных и выходных каналов 4 и 7 под углом α и их смещение на величину Δ относительно друг друга в направлении потока перекачиваемой среды уменьшают гидравлические сопротивления при нагнетании перекачиваемой среды, а также дополнительно обеспечивают легкость управления устройством запорным при эксплуатации.

Для исключения кавитационного износа и коррозии элементов конструкции, определяющих надежность устройства запорного в процессе эксплуатации, кольцо 11 с уплотняемой конической поверхностью 12, пробка 8 с уплотнительной конической поверхностью 10, перепускная втулка 3, фиксирующая гайка 26 и защитная втулка 19 выполнены из полимерного материала.

Взаимодействие буртика 22, выполненного в перепускной втулке 3, с опорной поверхностью 23 на поверхности пробки 8 с одновременным взаимодействием защитной втулки 19 вала эксцентрикового привода 18 через кольцевую канавку 9 на пробке исключает продавливание пробки 8 в направлении потока нагнетаемой среды при высоком давлении [МПа (кгс/см²)≥35/350].

Для перекрытия устройства запорного, например, на устьевом оборудовании или на нефтегазотрубопроводе вращают вал эксцентрикового привода 18 рычагом 14.

При вращении вал эксцентрикового привода 18, взаимодействующий через кольцевую канавку 9, перемещает пробку 8, и уплотнительная коническая поверхность 10 взаимодействует с соответствующей уплотняемой конической поверхностью 12, выполненной в кольце 11, перекрывая перекачиваемый поток жидкости или газа, проходящий через устройство запорное.

Устройство запорное закрыто (фиг.2).

Как в закрытом, так и в открытом положении (фиг.1, фиг.2) обеспечивается герметичность устройства запорного при давлениях [МПа (кгс/см²)≥35/350] и исключается попадание перекачиваемых сред, в том числе и агрессивных, в окружающую среду.

Предложенное новое техническое решение устройства запорного отличается от известных технических решений новизной, технологично при изготовлении, надежно в эксплуатации, ремонтопригодно, конкурентоспособно, и его использование в производстве обеспечит положительный технико-экономический эффект.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей отрасли, и предназначено для использования в устьевом оборудовании для нефтегазовых скважин, в эксплуатации нефтепроводов, водоводов, газопроводов. Устройство запорное содержит корпус с соосно расположенными патрубками, перепускную втулку и эксцентриковый привод. В корпусе выполнена выточка и установлены кольцо с уплотняемой конической поверхностью, пробка с соответствующей уплотнительной конической поверхностью, каналами для протока жидкости и кольцевой канавкой под эксцентриковый привод. Указанный привод установлен через камеру и радиальное отверстие, выполненные в корпусе. Перепускная втулка с входными и выходными каналами для протока жидкости через полость между корпусом и наружной поверхностью втулки установлена в выточку через пробку и зафиксирована гайкой. На торце перепускной втулки выполнен открытый паз для совмещения через защитную втулку эксцентрикового привода с боковым отверстием во втулке. На внутреннем диаметре перепускной втулки выполнен буртик с опорной поверхностью для взаимодействия с соответствующей опорной поверхностью пробки. Входные и выходные каналы выполнены под углом к оси корпуса и смещены относительно друг друга в направлении потока перекачиваемой среды. Изобретение позволяет повысить надежность, уменьшить кавитационный износ и коррозию элементов конструкции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство запорное, содержащее корпус, выполненный с соосно расположенными патрубками, перепускную втулку и эксцентриковый привод, отличающееся тем, что в корпусе выполнена выточка и установлены кольцо с уплотняемой конической поверхностью, пробка с соответствующей уплотнительной конической поверхностью, каналами для протока жидкости и кольцевой канавкой под эксцентриковый привод, установленный через камеру и радиальное отверстие, выполненные в корпусе, перепускная втулка с входными и выходными каналами для протока жидкости через полость между корпусом и наружной поверхностью втулки установлена в выточку через пробку и зафиксирована гайкой, причем на торце перепускной втулки выполнен открытый паз для совмещения через защитную втулку эксцентрикового привода с боковым отверстием во втулке, а на внутреннем диаметре перепускной втулки выполнен буртик с опорной поверхностью для взаимодействия с соответствующей опорной поверхностью пробки, при этом входные и выходные каналы выполнены под углом к оси устройства запорного и смещены относительно друг друга в направлении потока перекачиваемой среды.

2. Устройство запорное по п.1, отличающееся тем, что кольцо с уплотняемой конической поверхностью, пробка с уплотнительной конической поверхностью, перепускная втулка, фиксирующая гайка и защитная втулка выполнены из полимерного материала.