Полнопроходная шиберная задвижка Российский патент 2019 года по МПК F16K3/06 F16K27/04 

Изобретение относится к области нефтяного и химического машиностроения и может быть использовано в качестве запирающего и регулирующего устройства на трубопроводах, транспортирующих агрессивную рабочую среду, например, нефть с высоким объемным содержанием СО₂ и Н₂С, техническую воду под давлением до 35 МПа, а также для перекрытия каналов устьевой арматуры фонтанных, насосных и нагнетательных скважин.

Известны полнопроходные шиберные задвижки, например, по патенту RU 61828, содержащие корпус, выполненный из двух полукорпусов, в которых установлены седла с проходными каналами, содержащих распорное кольцо, между полукорпусами с возможностью поворота в своей плоскости размещен шибер с проходным отверстием. Каждый полукорпус состоит из патрубка, внешнего и внутреннего фланцев. Наличие патрубка и внешнего фланца позволяет устанавливать полнопроходную задвижку на ответном фланце трубопровода шпильками, через сквозные отверстия во внешнем фланце. Недостатком таких задвиже являются большие габариты и металлоемкость, сложность изготовления, связанные с необходимостью изготавливать патрубки и внешние фланцы.

Известна задвижка, не являющаяся полнопроходной (по патенту на полезную модель RU 61829, выбрана в качестве прототипа), содержащая корпус, состоящий из двух безфланцевых полукорпусов, разделенных распорным кольцом, между полукорпусами с возможностью поворота вокруг оси размещен шибер, соединенный с валом-шестерней. В опорном торце полукорпуса выполнен уступ в виде кольцевой выточки, на котором расположен наружный конец вала-шестерни. Полукорпусы снабжены уплотнительными кольцевыми канавками, смещенными относительно центра проходного отверстия. Задвижка снабжена технологическими соединительными болтами. Для установки задвижки в линию в полукорпусах выполнены сквозные соосные отверстия для шпилек. Из-за несоосности проходного отверстия и центра окружности, на которой располагаются присоединительные элементы [к ответному ланцу трубопровода] задвижки она не может использоваться в качестве стволовой запорной арматуры в универсальной фонтанной арматуре устья скважины из-за невозможности установки в скважину через проход задвижки оборудования (насосы, штанги, приборы и другое оборудование), что значительно сужает область применения, ограничиваясь только трубопроводами.

Технической задачей является создание универсальной полнопроходной шиберной задвижки, характеризующейся пониженной металлоемкостью, малыми габаритами и простотой изготовления. Предлагаемая задвижка позволяет использовать ее в качестве запорной арматуры без ограничения области применения (в фонтанной, напорной арматуре, в трубопроводах, в технологических линиях и т.д.) в нефтегазодобывающей промышленности.

Технический результат достигается в полнопроходной шиберной задвижке (далее, также, - задвижка), образованной из двух полукорпусов, выполненных безфланцевыми, с проходными отверстиями с седлами, между полукорпусами образована полость, в которой, с возможностью поворота в своей плоскости, размещены шибер с зубчатым венцом, взаимодействующим с приводным валом, в полукорпусах выполнены сквозные соосные отверстия, на внешних поверхностях полукорпусов выполнены глухие резьбовые отверстия, сквозные соосные отверстия и глухие резьбовые отверстия выполнены на одном расстоянии от оси проходного отверстия. Глухие резьбовые отверстия размещены напротив указанной полости. На внешних поверхностях полукорпусов выполнены кольцевые уплотнительные канавки, соосные с проходными отверстиями. Полукорпусы стянуты болтами, расположенными по периферии полукорпусов, головки которых не выступают за внешние поверхности полукорпусов. На внутренних поверхностях полукорпусов выполнены выточки, образующие полость в которой размещены шибер с зубчатым венцом. Иначе, между полукорпусами может быть установлено распорное кольцо, образующиее с внутренними поверхностями полукорпусов полость, в которой размещены шибер с зубчатым венцом.

Под полнопроходной шиберной задвижкой здесь понимается задвижка, у которой диаметр проходного отверстия в полукорпусах и седлах равен диаметру трубопровода или иной арматуры, на которой устанавливается задвижка. При этом, проходное отверстие, уплотнительная канавка канавка и центр окружности, на которой расположены центры крепежных отверстий выполяются соосными - это обеспечивает возможность установки в ствол устьевой фонтанной арматуры, через задвижку, оборудования - погружных насосов, штанг, приборов.

Изобретение поясняется рисунками:

фиг. 1 - внешняя поверхность полукорпуса;

фиг. 2-3 - задвижка с выточками, в которых расположен шибер;

фиг. 4-5 - схема установки шпилек;

фиг. 6 - схема крепления ответных фланцев к задвижке;

фиг. 7 - задвижка с распорным кольцом.

Полнопроходная шиберная задвижка образована из двух полукорпусов 1, 3, выполненных безфланцевыми, с проходными отверстиями 2 с седлами 13. Между полукорпусами 1, 3, с возможностью поворота в своей плоскости, размещены шибер 4 с зубчатым венцом 5, взаимодействующим с приводным валом 6.

В полукорпусах 1, 3 выполнены сквозные соосные отверстия 7. На внешних поверхностях полукорпусов 1, 3 выполнены глухие резьбовые отверстия 8. Глухие резьбовые отверстия 8 снабжены внутренней резьбой, для установки в них резьбовых крепежных элементов, болтов или шпилек. Сквозные соосные отверстия 7 и глухие резьбовые отверстия 8 выполнены на одном расстоянии от оси проходного отверстия 2 и располагаются равномерно по окружности 17. Они используются в качестве крепежных отверстий при установке задвижки на ответные фланцы 16 трубопровода (в линию). Сочетание сквозных соосных отверстий 7 и глухих резьбовых отверстий 8 делает возможным исполнение полнопроходной задвижки без патрубков с фланцами [внешними], что снижает металлоемкость и габариты задвижки, упрощается ее изготовление. Глухие резьбовые отверстия 8 располагаются напротив полости, в которой расположен шибер с высоким давлением (до 35 Мпа), и используются для установки в них коротких шпилек, которые, через корпус задвижки, притягивают ответные фланцы 16. В сквозные соосные отверстия 7 устанавливают длинные шпильки, которые стягивают два внешних ответных фланца 16 и такие отверстия располагают вне шиберной области с высоким давлением.

На внешних поверхностях полукорпусов 1, 3 выполнены кольцевые уплотнительные канавки 9, соосные с проходными отверстиями 2. При установке задвижки на ответные фланцы 16 в уплотнительные канавки 9 помещают уплотнительные кольца 18, обеспечивающие герметичность соединения.

Полукорпусы 1, 3 стянуты болтами 10, расположенными по периферии полукорпусов, головки которых не выступают за внешние поверхности полукорпусов. Это позволяет производить сборку задвижки до установки в линию и установку внешних поверхностей полукорпусов 1, 3 задвижки на ответный фланец 16 трубопровода. Таким образом, внешние поверхности полукорпусов выполняют функцию присоединительных фланцев, которые имеют торцевую привалочную плоскость с уплотнительной кольцевой канавкой 9, сквозными отверстиями 7 и с глухими резьбовыми отверстиями 8 выполненными по размерам ответных присоединительных фланцев 16.

На внутренних поверхностях полукорпусов 1, 3 выполнены выточки 11 (фиг. 2, 3, 5), образующие полость в которой размещены шибер 4 с зубчатым венцом 5. Иначе, между полукорпусами 1, 3 может быть установлено распорное кольцо 12 (фиг. 7), образующиее с внутренними поверхностями полукорпусов 1, 3 полость, в которой размещены шибер 4 с зубчатым венцом 5.

На корпус задвижки устанавливаются уплотнительные кольца 18 (прокладки). Задвижка крепится к ответным фланцам 16 с помощью шпилек разной длины (фиг. 6). Длинные шпильки 14 устанавливаются в сквозные соосные отверстия 7. Сквозные соосные отверстия не обязательно имеют замкнутую форму (полный круг), но могут иметь и незамкнутую форму, форму округлого паза, либо сектора круга (на рисунках показано по 2 замкнутых и по 2 незамкнутых сквозных соосных отверстия 7), это позволяет уменьшить габариты полукорпусов с сохранением герметичности при затяжке динными шпильками 14. Короткие шпильки 15 устанавливаются в глухие резьбовые отверстия 8. При этом, образуется надежное соединение ответных фланцев 16 к полукорпусам 1, 3.

Изобретение относится к области нефтяного и химического машиностроения и может быть использовано в качестве запирающего и регулирующего устройства на трубопроводах, транспортирующих агрессивную рабочую среду, например нефть с высоким объемным содержанием СО₂ и Н₂С, техническую воду под давлением до 35 МПа, а также для перекрытия каналов устьевой арматуры фонтанных, насосных и нагнетательных скважин. Полнопроходная шиберная задвижка образована из двух полукорпусов, выполненных безфланцевыми, с проходными отверстиями с седлами, между полукорпусами образована полость, в которой, с возможностью поворота в своей плоскости, размещены шибер с зубчатым венцом, взаимодействующим с приводным валом, в полукорпусах выполнены сквозные соосные отверстия, на внешних поверхностях полукорпусов выполнены глухие резьбовые отверстия, сквозные соосные отверстия и глухие резьбовые отверстия выполнены на одном расстоянии от оси проходного отверстия. Изобретение направлено на создание универсальной полнопроходной шиберной задвижки, характеризующейся пониженной металлоемкостью, малыми габаритами и простотой изготовления. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Полнопроходная шиберная задвижка, образованная из двух полукорпусов, выполненных безфланцевыми, с проходными отверстиями с седлами, между полукорпусами образована полость, в которой, с возможностью поворота в своей плоскости, размещены шибер с зубчатым венцом, взаимодействующим с приводным валом, в полукорпусах выполнены сквозные соосные отверстия, на внешних поверхностях полукорпусов выполнены глухие резьбовые отверстия, сквозные соосные отверстия и глухие резьбовые отверстия выполнены на одном расстоянии от оси проходного отверстия.

2. Полнопроходная шиберная задвижка по п. 1, характеризующаяся тем, что на внешних поверхностях полукорпусов выполнены кольцевые уплотнительные канавки, соосные с проходными отверстиями.

3. Полнопроходная шиберная задвижка по п. 1, характеризующаяся тем, что полукорпусы стянуты болтами, расположенными по периферии полукорпусов, головки которых не выступают за внешние поверхности полукорпусов.

4. Полнопроходная шиберная задвижка по п. 1, характеризующаяся тем, что на внутренних поверхностях полукорпусов выполнены выточки, образующие полость, в которой размещены шибер с зубчатым венцом.

5. Полнопроходная шиберная задвижка по п. 1, характеризующаяся тем, что между полукорпусами установлено распорное кольцо, образующее с внутренними поверхностями полукорпусов полость, в которой размещены шибер с зубчатым венцом.