RU2088831C1

RU2088831C1 - Plug valve

Info

Publication number: RU2088831C1
Application number: RU94029335A
Authority: RU
Inventors: Г.Г. Халаев; Н.А. Пичугин
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа Научно-производственное предприятие "Новатор-Н"
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1997-08-27
Also published as: RU94029335A

Abstract

FIELD: mechanical engineering, particularly petroleum and gas winning and processing industries; may be used in designing new Christmas trees, pipeline header and hydraulic system valves. SUBSTANCE: faces of inserts disposed opposite to tapered plug are concentrically grooved to receive packing member of uniform profile. Annular grooves available on cylindrical shanks of tapered plug are designed to accommodate packing rings. The formed gap is equal to 20% of the size of allowable deformation of uniform-profile packing members. The packing members ensure sealing in both open and closed positions of the valve. Flow of fluid in the gap will balance the pressure forces and makes rotation of the plug easier. EFFECT: ease of valve operation. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при новом проектировании фонтанной арматуры, трубопроводных коллекторных кранов и кранов гидросистем. The invention relates to the field of engineering, in particular to the oil and gas and oil refining industries and can be used in the new design of fountain fittings, pipeline manifold taps and hydraulic taps.

Известны краны пробковые, содержащие корпус с патрубками для подвода и отвода потока жидкости и уплотняемую коническую пробку (авт.св. N 1262177, М.Кл. F 16 K, 5/16). Known plug valves containing a housing with nozzles for supplying and discharging a fluid stream and a sealed conical plug (ed. St. N 1262177, M. C. F 16 K, 5/16).

Недостатком известных кранов является эксплуатационная ненадежность. A disadvantage of known cranes is operational unreliability.

Известен кран пробковый, содержащий коническую пробку с цилиндрическими хвостовиками, герметично установленную в корпусе с входным и выходным отверстиями и концентрическими расточками постоянного сечения вокруг них для размещения распорных упругих колец и вкладышей, а конусная поверхность в гнезде корпуса выполнена с зазором относительно соответствующей поверхности конусной пробки (патент US N 2700528 Кл F 16 K 5/16, 1955). A cork valve is known, containing a conical tube with cylindrical shanks, hermetically mounted in the housing with inlet and outlet openings and concentric bores of constant cross section around them to accommodate spacer elastic rings and inserts, and the conical surface in the housing socket is made with a gap relative to the corresponding surface of the conical tube ( US Pat. No. 2,700,528 Cl F 16 K 5/16, 1955).

Недостатком известного пробкового крана является низкая эксплуатационная ненадежность. A disadvantage of the known cork crane is low operational unreliability.

Решение технической задачи достигается тем, что в торцах вкладышей крана напротив конусной пробки выполнены концентрические канавки и в них установлены уплотнительные элементы равномерного профиля, на цилиндрических хвостовиках конусной пробки выполнены кольцевые канавки для установки уплотнительных колец, а упомянутый зазор равен 20% размера допустимой деформации уплотнительных элементов равномерного профиля. The solution to the technical problem is achieved by the fact that concentric grooves are made at the ends of the valve liners opposite the conical plug and they have sealing elements of a uniform profile, annular grooves are made on the cylindrical shanks of the conical plug to install the sealing rings, and the said gap is 20% of the size of the permissible deformation of the sealing elements uniform profile.

На чертеже изображено сечение корпуса по оси отверстия для протока жидкости. The drawing shows a cross section of the housing along the axis of the hole for the fluid flow.

Кран пробковый содержит конусную пробку 1, цилиндрический хвостовик с кольцевой канавкой 2, уплотнительный элемент 3, корпус 4, канавку постоянного сечения 5, уплотнительный элемент равномерного профиля 6, отверстия для протока жидкости 7, конусную поверхность 8 в гнезде корпуса, соответствующую поверхность 9 на конусной пробке, распорное уплотнительное кольцо 10, вкладыш 11. The plug valve contains a cone plug 1, a cylindrical shank with an annular groove 2, a sealing element 3, a housing 4, a groove of a constant cross section 5, a sealing element of a uniform profile 6, openings for the fluid flow 7, a conical surface 8 in the housing socket, a corresponding surface 9 on the conical plug, spacer o-ring 10, insert 11.

Увеличивая зазор между упомянутыми поверхностями, анализируя значения эксплуатационных параметров, оценивая качество и надежность изделия, можно найти оптимальную величину зазора, зависимую от величины частиц. Увеличение зазора становится зависимым от величины допустимой деформации уплотнительного элемента. Экспериментальным путем получены значения величины зазора, размер которого должен принимать размеры абразивных частиц, но быть не более двадцатипроцентной части размера допустимой деформации уплотнительных элементов. Выбор материала уплотнительных элементов дает возможность подобрать оптимально допустимый зазор. На практике резиновые уплотнения под большим давлением "вытекают" через зазор, если даже он равен величине абразивных частиц. Уплотнение, выполненное из полиуретана, обеспечивает герметизацию при значительно больших зазорах. Уплотнительный элемент размерами в сечении 5 мм•5мм и наличии зазора от 0,3 до 0,7 мм сохраняет эксплуатационную надежность при давлении рабочей среды от 32 МПа до 45 МПа. Полученные экспериментальным путем данные совпадают с данными, опубликованными в специальной технической литературе по полиуретановым материалам. By increasing the gap between the mentioned surfaces, analyzing the values of operational parameters, evaluating the quality and reliability of the product, you can find the optimal gap size, depending on the size of the particles. The increase in the gap becomes dependent on the magnitude of the permissible deformation of the sealing element. Experimentally obtained values of the gap, the size of which should take the size of the abrasive particles, but not more than twenty percent of the size of the allowable deformation of the sealing elements. The choice of material of the sealing elements makes it possible to select the optimum allowable clearance. In practice, rubber seals under high pressure “leak” through the gap, even if it is equal to the size of the abrasive particles. The seal made of polyurethane provides sealing with significantly larger gaps. The sealing element with dimensions in section 5 mm • 5 mm and the presence of a gap of 0.3 to 0.7 mm maintains operational reliability at a working medium pressure of 32 MPa to 45 MPa. The data obtained experimentally coincide with the data published in the special technical literature on polyurethane materials.

Цилиндрические хвостовики конусной пробки малого и большого диаметров имеют кольцевые канавки и уплотнительные элементы, что позволяет разгрузить конусные поверхности и герметизацию обеспечить только элементами 5 по общему отверстию для протока жидкости. Уплотнение по цилиндрическим поверхностям хвостовиков конусной пробки создает условие для выполнения в корпусе сквозного "конусного" отверстия, т.е. открытого отверстия с двух сторон. При эксплуатации такое конструктивное исполнение исключает "размораживание" крана, исключаются застойные зоны и разрыва корпуса при низких температурах. The cylindrical shanks of the cone plugs of small and large diameters have annular grooves and sealing elements, which allows unloading the conical surfaces and sealing by providing only elements 5 along a common hole for the fluid flow. Sealing on the cylindrical surfaces of the shanks of the cone plug creates a condition for making a through "cone" hole in the housing, i.e. open hole on both sides. During operation, such a design eliminates the "defrosting" of the crane, stagnant zones and housing rupture at low temperatures are excluded.

Опыт эксплуатации шиберных задвижек, имеющих закрытый корпус, дает основания для реализации нового предложенного технического решения, замены задвижек пробковыми кранами на фонтанной арматуре действующих скважин. The operating experience of slide gate valves having a closed housing gives grounds for the implementation of the new proposed technical solution, replacing the valves with cork taps on the fountain valves of existing wells.

Конусная поверхность в гнезде корпуса и на самой пробке очень быстро изнашивается в результате абразивной эрозии. Шламовые или солевые частички откладываются на поверхностях контакта и активно влияют на усилие поворота пробки. Чем точнее выполнены конусная пробка и гнездо в корпусе, тем больше усилие, необходимое для поворота пробки и установки ее в гнездо. The conical surface in the housing socket and on the cork itself wears out very quickly as a result of abrasive erosion. Slurry or salt particles are deposited on the contact surfaces and actively influence the force of rotation of the cork. The more accurately the conical plug and socket in the housing are made, the greater the force required to rotate the plug and install it in the socket.

Предложенный кран пробковый, за счет уменьшения усилия, необходимого для разворота пробки в положение "закрыто" или "открыто", имеет положительную эксплуатационную надежность и ремонтопригодность. The proposed plug valve, by reducing the force required to turn the plug in the closed or open position, has a positive operational reliability and maintainability.

Использование предложенного крана на нефтегазодобывающих промыслах дает положительный экономический эффект за счет более высокого ресурса, качества и надежности. The use of the proposed crane in the oil and gas fields provides a positive economic effect due to a higher resource, quality and reliability.

Предложенный кран конкурентоспособен, благодаря наличию положительных технических решений и признаков, существенно отличающихся от известных или использованных в других устройствах. The proposed crane is competitive, due to the presence of positive technical solutions and features that are significantly different from known or used in other devices.

Предложенный кран испытан в реальных условиях на нефтегазовых месторождениях Западной Сибири, изготовляется на конверсионном предприятии г. Екатеринбург и может поставляться большими сериями в различные регионы Российской Федерации и зарубеж. The proposed crane was tested in real conditions at the oil and gas fields of Western Siberia, manufactured at a conversion plant in Yekaterinburg and can be delivered in large batches to various regions of the Russian Federation and abroad.

Claims

Cork tap containing a conical plug with cylindrical shanks, hermetically mounted in the housing with inlet and outlet openings and concentric bores of constant cross section around them to accommodate spacer elastic rings and inserts, and the conical surface in the housing socket is made with a gap relative to the corresponding surface of the conical plug, different the fact that at the ends of the inserts opposite the conical tube there are concentric grooves and sealing elements of uniform il, on the cylindrical shank tapered tube made annular groove for mounting the O-rings and the clearance value is 20% of the size of the admissible deformation of the sealing elements uniform profile.