RU2084736C1

RU2084736C1 - Safety valve

Info

Publication number: RU2084736C1
Application number: RU93042425A
Authority: RU
Inventors: Р.Е. Газаров
Original assignee: Газаров Рудольф Ервандович
Priority date: 1993-08-25
Filing date: 1993-08-25
Publication date: 1997-07-20

Abstract

FIELD: valve. SUBSTANCE: inlet branch pipe of the safety valve is inclined to the axis of the rod. The outlet branch pipe and the rod are axially alined. Inside the outlet branch pipe is a seat. The rod is made up as two parts interconnected through telescopic ties. Distractible calibrated rod is arranged inside the housing of the valve for permitting interaction with one of the portions of the rod. The other portion of the rod is composed of two steps interconnected by means of a thread. The smaller step is provided with a valve member with a flexible seal. The step of greater diameter is provided with additional flexible seal, Between the seals is a distant bushing interacting with them by their end faces. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для защиты гидросистем от повышения давления сверх допустимого. The invention relates to valve engineering and can be used to protect hydraulic systems from increasing pressure in excess of permissible.

Известен предохранительный клапан, в корпусе которого размещено седло, перекрываемое запорным органом с эластичным уплотнителем, содержащий шток, входной и выходной патрубки и разрушаемый элемент, выполненный в виде тарированного стержня и взаимодействующий со штоком, при этом разрушаемый элемент расположен на одном конце штока, а запорный элемент на другом [1]
Однако эластичный уплотнит ель данного устройства имеет непродолжительный срок службы, что снижает надежность всего устройства в работе.A safety valve is known, in the housing of which a saddle is placed, which is blocked by a locking element with an elastic sealant, containing a rod, an inlet and an outlet pipe, and a destructible element made in the form of a calibrated rod and interacting with the rod, while the destructible element is located at one end of the rod, and the stop valve item on another [1]
However, the elastic seal of this device has a short service life, which reduces the reliability of the entire device in operation.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому при использовании результату является предохранительный клапан, содержащий корпус, в полости которого размещено седло, перекрываемое запорным органом с эластичным уплотнителем, шток, состоящий из двух телескопически связанных частей, между которыми установлена пружина. На одной из указанных частей штока выполнен паз, через который проходит штифт, соединяющий две части штока с возможностью перемещения их относительно друг друга вдоль его продольной оси при изменении давления в системе. Входной патрубок (высокого давления) расположен соосно со штоком, а выходной (низкого давления) под углом к продольной оси этого штока. Седло с запорным органом разъединяет полости высокого и низкого давления. На противоположном от запорного органа конце штока расположен разрушаемый элемент, выполненный в виде тарированного стержня и соединяющий шток с корпусом [2]
Наличие пружины, расположенной между двумя частями штока, хотя и способствует снижению величины динамических нагрузок, воздействующих на разрушаемый элемент, но не может оказать решающее влияние на повышение надежности и срока службы устройства в целом, так как ненадежным его звеном является эластичный уплотнитель запорного органа.The closest to the invention in technical essence and the result achieved by using it is a safety valve, comprising a body, in the cavity of which a seat is located, which is blocked by a locking member with an elastic seal, a rod consisting of two telescopically connected parts, between which a spring is installed. A groove is made on one of the indicated parts of the stem, through which a pin passes connecting the two parts of the stem with the possibility of moving them relative to each other along its longitudinal axis when the pressure in the system changes. The inlet pipe (high pressure) is located coaxially with the rod, and the outlet (low pressure) at an angle to the longitudinal axis of this rod. A saddle with a locking member separates the high and low pressure cavities. At the opposite end of the rod from the locking member is a destructible element made in the form of a calibrated rod and connecting the rod to the body [2]
The presence of a spring located between the two parts of the rod, although it helps to reduce the magnitude of the dynamic loads acting on the destructible element, but cannot have a decisive influence on improving the reliability and service life of the device as a whole, since its elastic link is an unreliable link seal.

Поскольку на торец эластичного уплотнителя запорного органа данного устройства воздействует высокое давление, то уплотнитель тем сильнее прижимается к стенкам седла, чем больше это давление, и тем больше он испытывает силу трения. Если давление в системе постоянное и запорный орган находится в состоянии покоя, эластичный уплотнитель может прилипать к стенкам седла так, что это может привести к срабатыванию клапана при несанкционированных давлениях. А если давление в системе непостоянное, то одна часть штока относительно другой совершает поступательно-возвратные движения, что приводит к повышенному износу сильно прижатого к стенкам седла эластичного элемента. Более того, при срабатывании (срезании тарированного стержня) клапана запорный орган с эластичным уплотнителем переходит из зоны высокого давления в зону низкого давления. При этом деформации сжатия эластичного уплотнителя при высоком давлении приводит к деформации растяжения и разрушению этого уплотнителя. Since high pressure acts on the end face of the elastic seal of the locking member of this device, the seal is pressed more strongly against the walls of the saddle, the greater this pressure, and the more it experiences the force of friction. If the pressure in the system is constant and the shut-off element is at rest, the elastic seal can adhere to the walls of the seat so that this can lead to valve actuation at unauthorized pressures. And if the pressure in the system is unstable, then one part of the rod relative to the other performs translational-reciprocal movements, which leads to increased wear of the elastic element strongly pressed against the walls of the saddle. Moreover, when the valve is activated (cut off the calibrated shaft), the shut-off element with an elastic seal moves from the high-pressure zone to the low-pressure zone. In this case, compression deformation of the elastic seal at high pressure leads to tensile strain and destruction of this seal.

Ненадежность в работе известных предохранительных клапанов чревата еще и возникновением аварийных ситуаций на нефтяных и газовых скважинах, т.к. для замены разрушенного эластичного уплотнителя запорного органа требуется полная разборка клапана. Поскольку этот процесс занимает значительное время, что за этот период может затвердеть тампонажный раствор; из бурового раствора может выпасть осадок и произойти прихват инструмента и т.д. The unreliability in the operation of the known safety valves is also fraught with the emergence of emergency situations in oil and gas wells, because A complete disassembly of the valve is required to replace a damaged elastic seal of a locking member. Since this process takes a considerable time, cement grout may harden during this period; sediment may precipitate from the drilling fluid and seize the tool, etc.

Задачей изобретения, на решение которой оно направлено, является повышение надежности и срока службы клапана. The objective of the invention, the solution to which it is directed, is to increase the reliability and service life of the valve.

Технический результат достигается тем, что в предохранительном клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, в полости которого размещены седло, запорный орган с эластичным уплотнителем и штоком, состоящим из двух телескопически связанных частей, между которыми установлена пружина, и, по крайней мере, один разрушаемый элемент, выполненный в виде тарированного стержня, размещенного в корпусе с возможностью взаимодействия с одной телескопической частью штока, согласно изобретению, входной патрубок расположен под углом к продольной оси штока, а выходной соосно со штоком, при этом седло размещено в выходном патрубке, а часть телескопического штока с запорным органом выполнена ступенчатой, ступени соединены между собой по резьбе, запорный орган с эластичным уплотнителем установлен на ступени меньшего диаметра, а ступень большего диаметра снабжена дополнительным эластичным уплотнителем, между которым и эластичным уплотнителем запорного органа установлена дистанционная втулка, взаимодействующая своими торцами с упомянутыми уплотнителями. The technical result is achieved by the fact that in the safety valve, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, in the cavity of which a seat is located, a locking member with an elastic seal and a rod, consisting of two telescopically connected parts, between which a spring is installed, and at least one destructible element made in the form of a calibrated rod placed in the housing with the possibility of interaction with one telescopic part of the rod, according to the invention, the inlet pipe is located at an angle to the longitudinal axis of the rod, and the outlet coaxial with the rod, while the saddle is placed in the outlet pipe, and a part of the telescopic rod with a locking element is made stepwise, the steps are connected to each other by a thread, the locking element with an elastic seal is installed on a stage with a smaller diameter, and a stage with a larger diameter equipped with an additional elastic seal, between which and an elastic seal of the locking element mounted spacer, interacting with its ends with the said seals.

В данном случае запорный орган при срабатывании клапана переходит из зоны низкого давления в зону высокого давления, где его эластичный уплотнитель подвергается всестороннему сжатию, что повышает сопротивляемость уплотнителя разрушению. Кроме того, уплотнитель при работе клапана и колебаний давления в системе меньше изнашивается, поскольку не подвергается воздействию высокого давления и прижимается к стенкам седла практически с постоянным усилием. In this case, when the valve is actuated, the shut-off element passes from the low-pressure zone to the high-pressure zone, where its elastic seal undergoes comprehensive compression, which increases the seal's resistance to fracture. In addition, the seal wears out less during valve operation and pressure fluctuations in the system, since it is not exposed to high pressure and is pressed against the walls of the seat with almost constant force.

Наличие дистанционной втулки и резьбового соединения у различных по диаметру ступеней штока позволяет регулировать глубину посадки запорного органа в седло, а также изменить диаметры эластичных уплотнений при их изнашивании путем изменения длины ступени с меньшим диаметром подкручиванием резьбового соединения. Все это способствует повышению надежности и увеличению срока службы предохранительного клапана. The presence of a spacer sleeve and a threaded connection for rod diameters of different diameters allows you to adjust the depth of the locking element in the seat, as well as change the diameters of the elastic seals when they wear out by changing the length of the step with a smaller diameter by twisting the threaded connection. All this helps to increase reliability and increase the service life of the safety valve.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображен предохранительный клапан, содержащий корпус 1, в полости которого размещено седло 2, перекрываемое запорным органом 3 с эластичным уплотнителем 4, шток, состоящий из двух телескопически связанных частей 5 и 6, между которыми установлена пружина 7. Части 5 и 6 штока соединены между собой штифтами 8, расположенными в пазу 9, выполненном на части 6 штока с возможностью его частей 5 и 6 перемещаться относительно друг друга под действием давления в системе и пружины 7. Входной патрубок 10 высокого давления расположен под углом к продольной оси штока, а выходной патрубок 11 низкого давления соосно с этим штоком. На противоположном от запорного органа 3 конце штока расположены разрушаемые элементы 12, выполненные в виде тарированных стержней и соединяющие шток с корпусом 1. Для предотвращения выпадения этих элементов предусмотрен защитный колпак 13. Часть 6 штока с запорным органом 3 выполнена ступенчатой, при этом ступени с большим и меньшим диаметром 14 и 15 соответственно соединены между собой резьбовым соединением 16, на ступени 15 меньшего диаметра расположен запорный орган 3, а ступень 14 большего диаметра снабжена эластичным уплотнителем 17. Между эластичными уплотнителями 17 и 4 установлена дистанционная втулка 18, взаимодействующая своими торцами с указанными уплотнителями 4 и 17. Входной патрубок 10 высокого давления расположен в зоне установки дистанционной втулки 18. The invention is illustrated in the drawing, which shows a safety valve containing a housing 1, in the cavity of which a saddle 2 is placed, overlapped by a locking member 3 with an elastic seal 4, a rod consisting of two telescopically connected parts 5 and 6, between which a spring 7 is installed. Parts 5 and 6 of the rod are interconnected by pins 8 located in the groove 9, made on the part 6 of the rod with the possibility of its parts 5 and 6 to move relative to each other under the action of pressure in the system and the spring 7. The inlet pipe 10 high pressure Ia is at an angle to the longitudinal axis of the rod, and the low pressure outlet 11 coaxially with this rod. At the opposite end of the stem from the closure member 3 are destructible elements 12 made in the form of calibrated rods and connecting the stem to the housing 1. To prevent these elements from falling out, a protective cap 13 is provided. Part 6 of the stem with the closure 3 is made stepwise, with a step with a large and with a smaller diameter 14 and 15 are respectively interconnected by a threaded connection 16, on the step 15 of a smaller diameter there is a locking member 3, and the step 14 of a larger diameter is equipped with an elastic seal 17. Between with elastic seals 17 and 4, a spacer sleeve 18 is installed, which interacts with its ends with the indicated seals 4 and 17. The inlet pipe 10 of the high pressure is located in the installation area of the spacer sleeve 18.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Среда, находящаяся в патрубке 10, оказывает воздействие на ступень 14 большего диаметра. При повышении давления в системе часть 6 штока перемещается в сторону части 5 этого штока и сжимает пружину 7. При понижении давления в системе часть 6 штока под действием сжатой пружины 7 совершает перемещение в обратном направлении. При превышении давлением некоторого критического значения воздействие, передаваемое через шток на разрушаемые элементы 12, приводит к срезанию последних. При этом шток устремляется в сторону защитного колпака 13, запорный орган 3 выходит из седла 2, а полости входного и выходного патрубков 10 и 11 соединяются. Происходит сброс избыточного давления системы. Для того чтобы снизить воздействия ударных нагрузок на узлы клапана, возникающих в момент его срабатывания, предусмотрены амортизаторы 19. Поскольку запорный орган 3 в момент срабатывания клапана попадает из зоны низкого давления в зону высокого давления, то под действием этого давления эластичный уплотнитель 4 запорного органа 3 обжимается вокруг ступени 15 меньшего диаметра, тем самым предотвращается его разрушение. The medium located in the pipe 10 affects the step 14 of a larger diameter. When the pressure in the system increases, the rod part 6 moves towards the side of this rod part 5 and compresses the spring 7. When the pressure in the system decreases, the rod part 6 moves in the opposite direction under the action of the compressed spring 7. When the pressure exceeds a certain critical value, the effect transmitted through the rod to the destructible elements 12 leads to the cutting of the latter. In this case, the rod rushes towards the protective cap 13, the locking member 3 leaves the seat 2, and the cavities of the inlet and outlet pipes 10 and 11 are connected. The system overpressure is released. In order to reduce the impact of shock loads on the valve assemblies that occur at the moment of its operation, shock absorbers 19 are provided. Since the shut-off element 3 at the moment of valve actuation falls from the low-pressure zone to the high-pressure zone, under the influence of this pressure, the elastic seal 4 of the shut-off element 3 crimped around the step 15 of a smaller diameter, thereby preventing its destruction.

Техническим результатом при использовании изобретения является снижение эксплуатационных затрат и возможных аварийных ситуаций из-за выхода из строя запорного элемента клапана. The technical result when using the invention is to reduce operating costs and possible emergency situations due to failure of the valve shutoff element.

Claims

A safety valve comprising a housing with inlet and outlet nozzles, in the cavity of which there is a seat, a shut-off element with an elastic seal and a rod, consisting of two telescopically connected parts, between which a spring is installed, and at least one destructible element made in the form of a calibrated rod placed in the housing with the possibility of interaction with one telescopic part of the rod, characterized in that the inlet pipe is located at an angle to the longitudinal axis of the rod, and the output is coaxial with the rod, In this case, the saddle is placed in the outlet pipe, and a part of the telescopic rod with the locking element is made stepwise, the steps are connected to each other by a thread, the locking element with an elastic seal is installed on the steps of a smaller diameter, and the step of a larger diameter is equipped with an additional elastic seal, between which and an elastic seal a locking sleeve mounted spacer sleeve, interacting with its ends with the said seals.