RU161426U1

RU161426U1 - LOCKING DEVICE

Info

Publication number: RU161426U1
Application number: RU2015134219/06U
Authority: RU
Inventors: Алексей Григорьевич Ханин; Лариса Николаевна Сонина
Original assignee: Алексей Григорьевич Ханин; Лариса Николаевна Сонина
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2016-04-20

Abstract

1. Запорное устройство, содержащее полый корпус с входным и выходным патрубками, образующими проход для рабочей среды, внутри которого установлены запорный орган цилиндрической формы со сквозным отверстием для прохода рабочей среды, два седла, установленные по обе стороны от запорного органа и снабженные сквозными отверстиями, расположенными на одной оси с входным и выходным патрубком, а также отверстием запорного органа в открытом его состоянии, при этом отверстия во входном и выходном патрубках, седлах и запорном органе имеют одинаковые радиусы, отличающееся тем, что радиус запорного органа равен радиусу внутренней поверхности седел, и радиус внешней поверхности седел равен радиусу полости корпуса.2. Запорное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в каждом седле по периметру его отверстия выполнена канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо.1. A locking device comprising a hollow body with inlet and outlet nozzles forming a passage for a working medium, inside of which a locking element of cylindrical shape with a through hole for the passage of the working medium is installed, two saddles mounted on both sides of the locking body and provided with through holes, located on the same axis with the inlet and outlet pipe, as well as the opening of the locking element in its open state, while the holes in the input and output pipes, saddles and locking body have the same e radii, characterized in that the radius of the locking body radially inner surface is saddles, and the radius of the outer surface of the saddle is equal to the radius of the cavity korpusa.2. The locking device according to claim 1, characterized in that in each seat along the perimeter of its hole a groove is made in which a sealing ring is installed.

Description

ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВОLOCKING DEVICE

Полезная модель относится к области запорной арматуры и предназначена для перекрытия движения рабочей среды в трубопроводах, нефтепроводах, в т.ч. в нагнетательных линиях при проведении операций, связанных с интенсификацией добычи нефти, гидравлического разрыва пласта.The utility model relates to the field of valves and is intended to block the movement of the working medium in pipelines, oil pipelines, including in injection lines during operations related to the intensification of oil production, hydraulic fracturing.

Известен КРАН ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ (патент № 2148198, МПК F16K5/04), содержащий корпус, в котором установлен с возможностью вращения цилиндрический затвор, поворотный шпиндель с закрепленной на нем рукояткой, соединенный с цилиндрическим затвором, и узел уплотнения поворотного шпинделя, приваренные к корпусу фланцы с вкладышами, выполняющих функцию подшипников скольжения, при этом корпус выполнен в виде отрезка трубы, поворотный шпиндель выполнен с кольцевым выступом на нижнем конце и размещен во введенной в кран втулке, имеющей кольцевой буртик, контактирующий со шпинделем, на двух сторонах кольцевого буртика втулки установлены охватывающие шпиндель прокладки из полиамида или графитопласта, выполняющие функцию подшипников скольжения, а узел уплотнения поворотного шпинделя выполнен в виде втулки, в канавках на внутренней и наружной поверхностях которой размещены уплотнительные кольца. Во втулке узла уплотнения поворотного шпинделя выполнена кольцевая канавка для извлечения узла уплотнения.Known CRANE CYLINDER (patent No. 2148198, IPC F16K5 / 04), comprising a housing in which a cylindrical shutter is mounted for rotation, a rotary spindle with a handle fixed thereto, connected to a cylindrical shutter, and a rotary spindle seal assembly welded to the housing flanges with inserts that perform the function of sliding bearings, while the housing is made in the form of a pipe segment, the rotary spindle is made with an annular protrusion at the lower end and is placed in a sleeve introduced into the tap having an annular collar pulsing the spindle, on both sides of the annular shoulder covering sleeve mounted spindle polyamide gasket or grafitoplasta operating function of sliding bearings, and the rotary spindle seal assembly is formed as a sleeve into the grooves on the inner and outer surfaces of which O-rings are arranged. An annular groove is made in the sleeve of the rotary spindle seal assembly to remove the seal assembly.

Недостатком данного устройства является необходимость применения сварки при сборке крана, которая усложняет процесс сборки и снижает прочность корпуса.The disadvantage of this device is the need for welding during assembly of the crane, which complicates the assembly process and reduces the strength of the housing.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели КРАН ЗАПОРНЫЙ (патент RU на полезную модель № 63012, МПК F16K5/00), имеющий корпус со сквозным каналом под рабочую среду, на концах которого выполнены два трубопроводных фланца с проходным отверстием рабочей среды, причем симметрично фланцам выполнено отверстие, перпендикулярное оси канала рабочей среды под запорный орган, который содержит шпиндель, две опоры и рабочую поверхность, имеющую перпендикулярно оси опор сквозное отверстие прохода рабочей среды, причем оно меньше перемычки в поперечном сечении, с торца в отверстие под запорный орган установлена центрирующая втулка с уплотнительными элементами и подшипником под опору. С двух сторон рабочей поверхности запорного органа установлены уплотнительные органы с центральным отверстием прохода рабочей среды и уплотнением в канале рабочей среды, которые поджимаются к рабочей поверхности пружинами. При этом корпус выполнен в виде двух труб разного сечения, установленных перпендикулярно одна в другую, концы которых симметричны перпендикулярным осям труб, герметично соединенных между собой, и имеющий проходной канал одного диаметра для рабочей среды и перпендикулярный проходной канал другого диаметра для запорного органа, который имеет два шпинделя и цилиндрическую рабочую поверхность, причем с двух сторон канала под запорный орган установлены две центрирующие втулки. При этом между цилиндрической рабочей поверхностью и втулками в корпусе установлены заглушки сброса рабочей среды, а уплотнительными органами являются чугунные втулки с полной цилиндрической поверхностью на торце, притертой по рабочей поверхности запорного органа, причем пружины поджаты трубопроводными фланцами, выполненными отдельными элементами, при их установке с уплотнительными элементами в корпус.The closest analogue to the claimed utility model is CRANE ZAPORNY (RU patent for utility model No. 63012, IPC F16K5 / 00), having a body with a through channel for a working medium, at the ends of which two pipe flanges with a through hole of the working medium are made, and symmetrically made to the flanges a hole perpendicular to the axis of the channel of the working medium for the locking element that contains the spindle, two bearings and a working surface having perpendicular to the axis of the supports through hole of the passage of the working medium, and it is smaller than the jumper in the butt river section, from the end into the hole under the locking element is installed a centering sleeve with sealing elements and a bearing under the support. On both sides of the working surface of the locking element, sealing bodies are installed with a central opening of the passage of the working medium and a seal in the channel of the working medium, which are pressed against the working surface by springs. In this case, the housing is made in the form of two pipes of different sections mounted perpendicular to one another, the ends of which are symmetrical to the perpendicular axes of the pipes, hermetically connected to each other, and having a passage channel of one diameter for the working medium and a perpendicular passage channel of another diameter for the shut-off body, which has two spindles and a cylindrical working surface, and two centering sleeves are installed on both sides of the channel under the locking element. At the same time, plugs for discharging the working medium are installed between the cylindrical working surface and the bushings in the housing, and the sealing bodies are cast-iron bushings with a complete cylindrical surface on the end face, rubbed along the working surface of the locking member, and the springs are pressed by pipeline flanges made of separate elements, when installed with sealing elements in the housing.

В проходном канале имеются перепады, в том числе и за счет применения в устройстве пружин, которые приводят к возникновению турбулентности и соответственно к быстрому износу всего устройства при прохождении гидроабразивной среды. Величина максимального рабочего давления ограничивается жесткостью пружины, а не корпуса, как в заявляемом устройстве. Данная конструкция не позволяет использовать кран запорный при высоких давлениях. There are differences in the passage channel, including due to the use of springs in the device, which lead to turbulence and, accordingly, to rapid wear of the entire device during passage of a hydroabrasive medium. The value of the maximum working pressure is limited by the stiffness of the spring, and not the housing, as in the inventive device. This design does not allow the use of a shut-off valve at high pressures.

Задачей полезной модели является разработка и изготовление запорного устройства для эксплуатации в трубопроводах высокого давления до 1500 атм., в частности при операциях, связанных с интенсификацией притока, гидравлического разрыва пласта, а так же для работы со средами с высоким содержанием абразивных частиц и твердых примесей.The objective of the utility model is the development and manufacture of a shut-off device for operation in high pressure pipelines up to 1500 atm., In particular during operations related to the intensification of inflow, hydraulic fracturing, as well as for working with media with a high content of abrasive particles and solid impurities.

Технический результат полезной модели заключается в увеличении срока службы устройства за счет повышения гладкости прохода рабочей среды, улучшения уплотнения и снижения износа устройства в результате воздействия гидроабразивной среды, при этом устройство полностью перекрывает проход рабочей среды даже при существенном износе запорного органа, седел.The technical result of the utility model is to increase the service life of the device by increasing the smoothness of the passage of the working medium, improving compaction and reducing wear of the device as a result of exposure to the hydroabrasive medium, while the device completely blocks the passage of the working medium even with significant wear of the locking member, seats.

Сущность полезной модели заключается в том, что запорное устройство, содержащее полый корпус с входным и выходным патрубками, образующими проход для рабочей среды, внутри которого установлены запорный орган цилиндрической формы со сквозным отверстием для прохода рабочей среды, два седла, установленные по обе стороны от запорного органа и снабженные сквозными отверстиями, расположенными на одной оси с входным и выходным патрубком, а также отверстием запорного органа в открытом его состоянии, согласно заявляемому решению отверстия во входном и выходном патрубках, седлах и запорном органе имеют одинаковые радиусы, при этом радиус запорного органа равен радиусу внутренней поверхности седел, радиус внешней поверхности седел равен радиусу полости корпуса. The essence of the utility model lies in the fact that the locking device containing a hollow body with inlet and outlet nozzles forming a passage for the working medium, inside of which there is a cylindrical locking element with a through hole for the working medium to pass, two saddles mounted on both sides of the locking body and equipped with through holes located on the same axis with the inlet and outlet pipe, as well as the hole of the locking body in its open state, according to the claimed solution of the hole in bottom and outlet, saddles and the locking body have the same radii, the radius of the closure member is radially inner surface of saddles, the outer surface radius equal to the radius of saddles body cavity.

Кроме того в каждом седле по периметру его отверстия выполнена канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо.In addition, a groove is made in each saddle around the perimeter of its hole, in which a sealing ring is installed.

Полезная модель поясняется Фиг.1-3: The utility model is illustrated Fig.1-3:

на Фиг. 1 представлен схематичный чертеж устройства, in FIG. 1 is a schematic drawing of a device,

на Фиг. 2 - принципиальная схема устройства в открытом состоянии; in FIG. 2 is a schematic diagram of a device in an open state;

на Фиг. 3 - принципиальная схема устройства в закрытом состоянии.in FIG. 3 is a schematic diagram of a device in a closed state.

Позициями 1-10 обозначены:Positions 1-10 are indicated:

КорпусHousing

Входной патрубокInlet pipe

Выходной патрубокOutlet pipe

Запорный органLocking organ

Первое седлоFirst saddle

Второе седлоSecond saddle

Сквозное отверстие в запорном органеThrough hole in the locking element

Сквозное отверстие в седлеSaddle Hole

Первое уплотнительное кольцоFirst o-ring

Второе уплотнительное кольцоSecond o-ring

Запорное устройство содержит полый корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками с возможностью присоединения устройства к трубопроводу (фиг. 1). Входной 2 и выходной 3 патрубки могут быть выполнены как заодно с корпусом 1, так и в сборном исполнении. В корпусе 1 установлен запорный орган 4 с радиусом R₁ цилиндрической формы, имеющий сквозное отверстие 7 в радиальном направлении, служащее для пропуска рабочей среды. Внутри корпуса 1 также установлены седла 5 и 6, расположенные по обе стороны от запорного органа 4. Полость корпуса 1, в области размещения седел 5 и 6, имеет радиус скругления R₄. Каждое седло 5 и 6 снабжено сквозным отверстием 8. The locking device comprises a hollow body 1 with input 2 and output 3 nozzles with the possibility of attaching the device to the pipeline (Fig. 1). The inlet 2 and outlet 3 nozzles can be made both integral with the housing 1, and in a prefabricated version. In the housing 1 is installed a locking member 4 with a radius R _{1 of a} cylindrical shape having a through hole 7 in the radial direction, which serves to pass the working medium. Inside the housing 1, saddles 5 and 6 are also located, located on both sides of the locking element 4. The cavity of the housing 1, in the area of the seats 5 and 6, has a radius of rounding R ₄ . Each seat 5 and 6 is provided with a through hole 8.

Сквозные отверстия во входном 2 и выходном 3 патрубках, седлах 5 и 6 и запорном органе 4 имеют одинаковые радиусы и образуют гладкий проход без впадин и уступов, что увеличивает срок службы устройства, в т.ч. при прокачке гидроабразивных сред. The through holes in the inlet 2 and outlet 3 nozzles, saddles 5 and 6 and the locking body 4 have the same radii and form a smooth passage without cavities and ledges, which increases the service life of the device, including when pumping waterjet media.

При этом радиус R₁запорного органа 4 равен радиусу R₂внутренней рабочей поверхности 8 седел 5 и 6, и радиус R₃внешней рабочей поверхности седел 5 и 6 равен радиусу R₄ рабочей полости корпуса 1 (фиг. 2).The radius R _{1 of the} locking member 4 is equal to the radius R _{2 of the} inner working surface 8 of the seats 5 and 6, and the radius R _{3 of the} outer working surface of the seats 5 and 6 is equal to the radius R _{4 of the} working cavity of the housing 1 (Fig. 2).

Входной 2 и выходной 3 патрубки могут быть выполнены с различными типами соединения с трубопроводом: быстроразъемные, фланцевые. На внешней поверхности каждого из седел 5 и 6, по периметру его отверстия 8, со стороны корпуса 1, выполнена канавка, в которую устанавливается уплотнительное кольцо 9 (в седле 5) и уплотнительное кольцо 10 (в седле 6). Уплотнительные кольца 9 и 10 обеспечивают предварительное прижатие к запорному органу 4 и обеспечивают герметичность при малых давлениях. Кроме того в канавке выполнены пазы, обеспечивающие проход рабочей среды через уплотнительные кольца 9 и 10 в одном заданном направлении от входного патрубка 2 к выходному патрубку 3. Такая схема позволяет реализовать прижатие седла 6 к корпусу 1 и запорному органу 4 и исключает воздействие высокого давления на уплотнительные кольца 9 и 10, в результате которого они могут быть разрушены. Зазор, необходимый для установки седел 5 и 6 в полость корпуса 1 между запорным органом 4 и корпусом 1, обеспечивается эксцентричным расположением внешней поверхности седел 5 и 6 относительно их внутренней поверхности.Inlet 2 and outlet 3 nozzles can be made with various types of connection to the pipeline: quick disconnect, flange. On the outer surface of each of the seats 5 and 6, along the perimeter of its hole 8, from the side of the housing 1, a groove is made in which a sealing ring 9 (in the saddle 5) and a sealing ring 10 (in the saddle 6) are installed. O-rings 9 and 10 provide preliminary pressure against the locking element 4 and provide tightness at low pressures. In addition, grooves are made in the groove, ensuring the passage of the working medium through the sealing rings 9 and 10 in one predetermined direction from the inlet pipe 2 to the outlet pipe 3. Such a scheme allows the saddle 6 to be pressed against the housing 1 and the shutoff member 4 and eliminates the effect of high pressure on O-rings 9 and 10, as a result of which they can be destroyed. The gap required to install the seats 5 and 6 in the cavity of the housing 1 between the locking member 4 and the housing 1 is provided by the eccentric arrangement of the outer surface of the seats 5 and 6 relative to their inner surface.

Запорное устройство выполнено с крышкой. Крышка выполнена для осуществления доступа к рабочей полости устройства. На крышке имеются выступы, предотвращающие самопроизвольный поворот седел 5 и 6 относительно корпуса 1 в закрытом состоянии запорного органа 4. Запорный орган 4 имеет центральное глухое отверстие и радиальные отверстия, соединяющие глухое отверстие с полостью корпуса 1. Радиальные и глухое отверстия предназначены для подачи смазки в полость корпуса 1. Базирование запорного органа 4 осуществляется по цилиндрическим шейкам, которые центрируются по соответствующим отверстиям в корпусе 1 и крышке. Посадка по данным шейкам выполнена с зазором, чтобы обеспечить смещение запорного органа 4 в направлении движения потока рабочей среды относительно корпуса 1, что необходимо для перекрытия потока рабочей среды (фиг. 3).The locking device is made with a cover. The cover is made to access the working cavity of the device. On the lid there are protrusions to prevent spontaneous rotation of the seats 5 and 6 relative to the housing 1 in the closed state of the locking member 4. The locking member 4 has a central blind hole and radial holes connecting the blind hole to the cavity of the housing 1. Radial and blind holes are used to supply lubricant to body cavity 1. The locking body 4 is based on cylindrical necks that are centered on the corresponding holes in the body 1 and the lid. Landing according to these necks is made with a gap to provide a displacement of the locking member 4 in the direction of movement of the working medium flow relative to the housing 1, which is necessary to block the working medium flow (Fig. 3).

Запорный орган 4 через его центральное отверстие соединен с обратным клапаном, выполненным с возможностью присоединения к нему устройства, подающего смазку. Герметичность посадочных мест запорного органа 4 и корпуса 1 обеспечивается дополнительными уплотнениями. На корпусе 1 выполнены специальные ограничители, позволяющие повернуть запорный орган строго на 90 градусов по отношению к оси движения потока рабочей среды. The locking element 4 through its Central hole is connected to a check valve made with the possibility of attaching to it a device that supplies lubricant. The tightness of the seats of the locking body 4 and the housing 1 is provided by additional seals. On the housing 1, special stops are made that allow the locking element to be turned strictly 90 degrees with respect to the axis of movement of the working medium flow.

Данное устройство работает в диапазоне от -30⁰С до +120⁰С.This device operates in the range from -30 ⁰ С to +120 ⁰ С.

Перекрытие потока рабочей среды обеспечивается путем поворота запорного органа 4 на 90 градусов по отношению к оси движения потока рабочей среды. Вращение запорного органа 4 может быть осуществлено вручную при помощи рычага или червячного редуктора. При этом герметичность обеспечивается уплотнением типа металл-металл. Под давлением рабочей среды запорный орган 4, перемещаясь в направлении движения потока рабочей среды, прижимается к седлу 6, сдвигает его и прижимает к внутренней поверхности корпуса 1, перекрывая тем самым движение рабочей среды. В открытом состоянии сквозное отверстие 7 запорного органа 4 располагается на одной оси с отверстиями входного 2 и выходного 3 патрубков, в закрытом состоянии - перпендикулярно этой оси.Overlapping the flow of the working medium is provided by turning the locking element 4 by 90 degrees relative to the axis of movement of the flow of the working medium. The rotation of the locking element 4 can be carried out manually using a lever or a worm gear. In this case, the tightness is ensured by a metal-metal seal. Under the pressure of the working medium, the locking member 4, moving in the direction of flow of the working medium, is pressed against the saddle 6, shifts it and presses against the inner surface of the housing 1, thereby blocking the movement of the working medium. In the open state, the through hole 7 of the locking member 4 is located on the same axis as the holes of the inlet 2 and outlet 3 nozzles, in the closed state - perpendicular to this axis.

Пример.Example.

Для промышленной апробации был изготовлен опытный образец устройства. Отверстия во входном и выходном патрубках, в седлах и в запорном органе имели диаметр 78 мм. В свободных полостях корпуса были размещены сухари, имеющие схожую конфигурацию с седлами. Седла и сухари были выполнены в виде сегментов цилиндра. Сухари предназначены для вытеснения лишнего объема рабочей среды, которая при замерзании может способствовать разрушению устройства.For industrial testing, a prototype device was manufactured. The holes in the inlet and outlet nozzles, in the saddles and in the locking body had a diameter of 78 mm. Crackers having a similar configuration with saddles were placed in the free cavities of the hull. Saddles and crackers were made in the form of cylinder segments. Rusks are designed to displace the excess volume of the working medium, which when frozen can contribute to the destruction of the device.

Входной и выходной патрубки соединены при помощи резьбового соединения и высокопрочного клеевого состава, который наносился непосредственно на резьбу. Это придало значительную прочность корпусу. Использование высокопрочного клея снижает металлоемкость заявляемого устройства и соответственно его себестоимость и увеличивает технологичность. Устройство испытывалось на прочность давлением 150 МПа. Рабочее давление 105 МПа.The inlet and outlet nozzles are connected using a threaded connection and a high-strength adhesive composition, which was applied directly to the thread. This gave significant hull strength. The use of high-strength glue reduces the metal consumption of the claimed device and, accordingly, its cost and increases manufacturability. The device was tested for strength with a pressure of 150 MPa. Working pressure 105 MPa.

Claims

1. A locking device comprising a hollow body with inlet and outlet nozzles forming a passage for a working medium, inside of which a locking element of cylindrical shape with a through hole for the passage of the working medium is installed, two saddles mounted on both sides of the locking body and provided with through holes, located on the same axis with the inlet and outlet pipe, as well as the opening of the locking element in its open state, while the holes in the input and output pipes, saddles and locking body have the same e radii, characterized in that the radius of the locking body radially inner surface is saddles, and the radius of the outer surface of the saddle is equal to the radius of the housing.

2. The locking device according to claim 1, characterized in that a groove is made in each saddle around the perimeter of its opening, in which a sealing ring is installed.