RU2110005C1

RU2110005C1 - Cut-off valve

Info

Publication number: RU2110005C1
Application number: RU96104890A
Authority: RU
Original assignee: Тулаев Юрий Васильевич
Priority date: 1996-03-12
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 1998-04-27

Abstract

FIELD: gas and oil producing industry. SUBSTANCE: arranged in body is cylindrical sealing insert whose through holes coincide with straightway passages of body. Insert is provided with cylindrical movable shut-off member mounted inside it; shut-off member have bypass passages for communication of inter-tube space with lower cavity of hydraulic cylinder which is mounted perpendicularly relative to horizontal axis of body and is divided into two cavities; it is rigidly connected with shut-off member by means of piston. Shut-off member and piston are pressed by spring to position at which holes of insert are closed. Hydraulic cylinder is made from nonmagnetic material and is provided with sensitive element, for example, hermetically-sealed reed relay mounted on its outer surface for check of position of shut-off member. Cover of cylinder is provided with discharge hole. EFFECT: enhanced reliability. 5 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей, нефтехимической промышленностям и предназначается для установки на участках технологических, внутрипромысловых, магистральных нефтепроводов, продуктопроводах и трубопроводах для транспортировки ядовитых химических веществ. The invention relates to the oil and gas, oil and gas refining, petrochemical industries and is intended for installation in areas of technological, infield, trunk oil pipelines, product pipelines and pipelines for transporting toxic chemicals.

Клапан-отсекатель устанавливается непосредственно на трубопроводах как большой, так и малой протяженности с интервалом, необходимым для обеспечения защиты от розливов продукции выброса газа при его прорыве, служит для автоматического мгновенного перекрытия и подачи об этом сигнала, участка трубопровода, если на нем образовалась утечка продукции. The shut-off valve is installed directly on pipelines of both large and short lengths with an interval necessary to ensure protection against spillage of gas emission products during its breakthrough; it serves to automatically instantly shut off and signal this, a section of the pipeline, if a product leak has formed on it .

Известны отсеченные клапаны, имеющие общий для всех отсеченных клапанов недостаток, представляя собой задвижку, приводимую в действие поршневым пневмопроводом и паром, размещенными запределеам их корпусом [1]. Приведена схема 27 классификации отсечных клапанов, где перечисляются способы открытия: вручную, электропирвод, пневмопривод, гидропривод. Эти способы усложняют конструкцию, требуют присутствия обслуживающего персонала, что делает невозможным из применения на технологических трубопроводах большой протяженности. Known shut off valves having a common drawback for all cut off valves, representing a valve actuated by a piston pneumatic pipe and steam, placed beyond their body [1]. The circuit 27 of the classification of shut-off valves is presented, where the opening methods are listed: manually, electric actuator, pneumatic actuator, hydraulic actuator. These methods complicate the design, require the presence of maintenance personnel, which makes it impossible to use on long-distance technological pipelines.

Более близким к изобретению является устройство для автоматического затвора трубопровода при его разрыве, включающее: корпус, заключающий в себе запорный клапан и скрепленный с корпусом цилиндр. В последнем перемещается нагруженный пружиной поршень, жестко сидящий на общем штоке, причем диаметр этого поршня больше диаметра клапана. Поверх и снизу поршня цилиндр соединен с магистралью: с частью ее до клапана - трубкой, и с частью за клапаном - трубкой, на обеих трубках поставлены краны. Надлежащей установкой этих кранов запорный клапан приводится в открытое, равновесное при нормальной работе магистрали, положение [2]. Closer to the invention is a device for automatically shutting off a pipeline when it ruptures, including: a housing comprising a shut-off valve and a cylinder attached to the housing. In the latter, a spring-loaded piston moves rigidly on a common rod, the diameter of this piston being larger than the diameter of the valve. Above and below the piston, the cylinder is connected to the line: with a part to the valve — a tube, and with a part behind the valve — a tube, cranes are installed on both tubes. By proper installation of these cranes, the shutoff valve is brought into the open, equilibrium position during normal operation of the line [2].

В технологических трубопроводах состояние физических параметров продукции (давление, скорость движения, пропускная способность) постоянно меняются, поэтому отрегулировать кранами открытое равновесное положение клапана вручную трудно, для этого необходимо присутствие персонала обслуживания, причем указателей положения поршня и клапана в конструкции устройства нет. Наличие кранов в конструкции также снижает надежность работы и ограничивает применение устройства по давлению. In technological pipelines, the state of the physical parameters of the product (pressure, speed, throughput) is constantly changing, so it’s difficult to manually adjust the valve’s open equilibrium position by taps, this requires the presence of service personnel, and there are no piston and valve position indicators in the device design. The presence of cranes in the design also reduces the reliability and limits the use of the device by pressure.

Наличие ручного регулирования открытого равновесного положения клапана в известном устройстве полностью исключает возможность его применения, как на современных внутрипромысловых, так и магистральных нефтегазопроводах и других технологических трубопроводах большой протяженности. The presence of manual control of the open equilibrium position of the valve in the known device completely excludes the possibility of its application, both on modern infield and main oil and gas pipelines and other long-distance process pipelines.

Задача изобретения - перекрыть с двух сторон участок дефектного трубопровода, чтобы свести к минимуму выход продукции за его пределы, клапан-отсекатель, включенный в автоматизированную систему контроля, может дать информацию об изменениях, происходящих в трубопроводах, например, повышении давления при увеличении отложений, понижении давления при появлении небольших утечек на отдельных участках магистральных нефтегазопроводах. При ремонте нефтепроводов с целью ликвидации порыва сливать жидкость с участком большой протяженности необходимости не будет, достаточно будет слить с короткого дефектного участка, ограниченного с обоих концов клапанами-отсекателями. Это достигается тем, что запорный орган цилиндрической формы представляет разгруженную от давления среды конструкцию, пустотелый с заостренной нижней кромкой, он может применяться для чистых, загрязненных и пульпообразных сред, причем он открывает самой рабочей средой, воздействующей на поршень, размещенный внутри закрепленного на корпусе цилиндра, закрывается пружиной. The objective of the invention is to block on two sides a section of a defective pipeline in order to minimize product output beyond its limits, a shut-off valve included in the automated control system can provide information about changes in pipelines, for example, pressure increase with increasing deposits, lowering pressure when small leaks occur in certain sections of the main oil and gas pipelines. When repairing oil pipelines in order to eliminate the impulse, there will be no need to drain the fluid with a long section, it will be enough to drain from a short defective section, limited at both ends by shutoff valves. This is achieved by the fact that the cylindrical shut-off element is a structure unloaded from the pressure of the medium, hollow with a pointed lower edge, it can be used for clean, contaminated and pulp-like environments, and it opens with the working medium acting on the piston located inside the cylinder fixed to the cylinder body closes with a spring.

Технический результат достигается тем, что клапан-отсекатель, содержащий корпус с входным и выходным каналами и размещенный в нем запорный орган, снабженный хвостовиком с установленным на нем поршнем, размещенной в корпусе уплотнительной цилиндрической вставкой с отверстиями, соответствующими входному и выходному каналам корпуса, и фиксатором ее положения, при этом запорный орган выполнен в виде цилиндрического стакана с заостренными нижними кромками и перепускными каналами, поршень снабжен уплотнительными манжетами, а цилиндр выполнен из немагнитного материала, закреплен на корпусе стяжным кожухом и снабжен герконом, размещенным на его наружной поверхности, причем в крышке цилиндра выполнено разгрузочное отверстие. The technical result is achieved in that the shut-off valve, comprising a housing with inlet and outlet channels and a locking member located therein, is provided with a shank with a piston mounted on it, a cylindrical sealing insert in the housing with holes corresponding to the housing input and output channels, and a latch its position, while the locking body is made in the form of a cylindrical glass with pointed lower edges and bypass channels, the piston is equipped with sealing cuffs, and the cylinder is made non-magnetic material, mounted on the housing with a coupling casing and equipped with a reed switch located on its outer surface, and a discharge opening is made in the cylinder cover.

На фиг. 1 представлен клапан-отсекатель, закрытое положение; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1: на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 2: на фиг. 4 - клапан-отсекатель, открытое положение; на фиг. 5 - то же, схема установки клапанов-отсекателей на дюкерном переходе трубопровода через реку. In FIG. 1 shows a shutoff valve, closed position; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1: in FIG. 3 is a view along arrow B in FIG. 2: in FIG. 4 - shutoff valve, open position; in FIG. 5 is the same, the installation diagram of the shut-off valves at the pipe branch passage across the river.

Клапан-отсекатель включает корпус 1 с уплотнительной цилиндрической вставкой 2 с отверстиями 3 и 4, совпадающими с проходными каналами 5 и 6 корпуса 1. Для открытия и закрытия проходного сечения каналов 3-6 внутри цилиндрической вставки - запорный орган 7 с двумя перепускными каналами - укороченным 8 и на всю длину запорного органа перепускным каналом-фиксатором 9. В корпусе 1 на высоте (фиг. 2) установлен штифт-фиксатор 10, ввернутый в резьбовое отверстие корпуса 1. Штифт-фиксатор проходит через отверстие уплотнительной цилиндрической вставки 2, выступает за пределы ее внутренней окружности, например 2, выступает за пределы ее внутренней окружности, например, на 10 мм, на запорном органе на наружной его поверхности - канал-фиксатор шириной на 0,1 мм больше диаметра штифта-фиксатора, а глубина канала-фиксатора - 18 мм. Применение такого конструктивного приема позволяет совместить две функции канала, как перепускного в размере свободной глубины 8 мм и как фиксатора от осевых смещений уплотнительной цилиндрической вставки 2 и запорного органа 7. Плоское дно запорного органа 7 составляет одно целое с хвостовиком 11, на котором установлены магнитная шайба 12, поршень 13 с уплотнительной манжетой 14, закрепленные гайкой 15. Поршень 13 размещен внутри немагнитного цилиндра 16. Между донышком немагнитного цилиндра 16 и поршнем 13 расположена пружина 17. В центре донышка немагнитного цилиндра 16 имеется разгрузочное отверстие 18. The shut-off valve includes a housing 1 with a cylindrical sealing insert 2 with openings 3 and 4 matching the passage channels 5 and 6 of the housing 1. To open and close the passage section of the channels 3-6 inside the cylindrical insert, a shut-off element 7 with two bypass channels is shortened 8 and the entire length of the locking element by the bypass channel-retainer 9. In the housing 1 at a height (Fig. 2) a pin-retainer 10 is screwed into the threaded hole of the housing 1. The retainer-pin passes through the hole of the sealing cylindrical insert 2, height tupa beyond its inner circle, for example 2, protrudes beyond its inner circle, for example, 10 mm, on the locking body on its outer surface - the latch channel is 0.1 mm wider than the diameter of the latch pin, and the channel depth is retainer - 18 mm. The use of such a constructive technique allows you to combine two functions of the channel, as a bypass in the size of the free depth of 8 mm and as a retainer from the axial displacements of the sealing cylindrical insert 2 and the locking member 7. The flat bottom of the locking member 7 is integral with the shank 11 on which the magnetic washer is mounted 12, a piston 13 with a sealing collar 14 secured with a nut 15. A piston 13 is located inside the non-magnetic cylinder 16. Between the bottom of the non-magnetic cylinder 16 and the piston 13 is located a spring 17. In the center of the bottom non-magnetic cylinder 16 has a discharge opening 18.

Немагнитный цилиндр 16, вставленный во внутреннюю выточку корпуса 1, прижимается к уплотнительной плоскости 19 кожухом 20 с помощью крепежных болтов 21, фланцев кожуха 20 и корпуса 1. Для контроля положения запорного органа 7 на немагнитном цилиндре 16 установлен геркон 22. В нижней части корпуса 1 сквозное отверстие 23 закрыто крышкой 24, прижатой к плоскости уплотнения стяжными болтами 25. Цилиндрическая конструкция запорного органа 7 выполнена в виде перевернутого стакана, в случае мгновенного закрытия под действием пружины 17 он выполнит функцию демпфера. A non-magnetic cylinder 16 inserted into the inner recess of the housing 1 is pressed against the sealing plane 19 by the casing 20 by means of fixing bolts 21, flanges of the casing 20 and the housing 1. To control the position of the locking element 7, a reed switch 22 is installed on the non-magnetic cylinder 16. In the lower part of the housing 1 the through hole 23 is closed by a cover 24, pressed against the sealing plane by coupling bolts 25. The cylindrical design of the locking element 7 is made in the form of an inverted cup, in the case of instant closure under the action of the spring 17, it will perform the function the ampere.

При движении запорного органа 7 вниз он острыми кромками 26 очищает с внутренней поверхности уплотнительной вставки 2 прилипшие мехпримеси и вдавливает их во внутреннюю полость III запорного органа 7. Когда запорный орган 7 находится в нижнем положении и перекрывает отверстия 3 и 4 (фиг. 1), можно открыть крышку 24 и очистить накопившиеся отложения. When the locking element 7 moves down, with sharp edges 26 it cleans adhering admixtures from the inner surface of the sealing insert 2 and presses them into the internal cavity III of the locking member 7. When the locking member 7 is in the lower position and overlaps the openings 3 and 4 (Fig. 1), you can open the lid 24 and clean the accumulated deposits.

Клапан-отсекатель работает следующим образом. The shut-off valve operates as follows.

Устанавливается на трубопровод с интервалом, например, 5-7 км, крепится с помощью фланцев или приваривается, после чего полости I и II (фиг. 1) будут сообщены с внутритрубным пространством трубопровода. На фиг. 1 изображен клапан-отсекатель в закрытом положении при отсутствии давления во внутритрубном пространстве. Запорный орган 7 в нижнем положении прижат пружиной 17, перекрывает отверстия 3 и 4 уплотнительной вставки 2. При таком положении запорного органа 7 входная полость 1 клапана будет сообщена с внутренним объемом гидроцилиндра 16 каналом 8. При пуске в работу перекачивающего агрегата в технологическом трубопроводе начнет возрастать давление, как во внутреннем его объеме до клапана, так и во входной полости 1. Это же давление будет через перепускной канал 8 действовать на поршень 13. При увеличении этого давления поршень 13, двигаясь вверх, будет сжимать пружину 17, тянуть за собой запорный орган 7, который откроет небольшую часть сечения проходных отверстий 3 и 4. Этому соответствует совмещение верхней кромки B проходного отверстия 3 и нижней кромки C перепускного канала 8, когда поступление продукции из полости 1 через канал 8 прекратится. Но в это время нижняя кромка D запорного органа 7 встанет чуть выше нижней кромки F проходных отверстий 3 и 4, тогда продукция начнет поступать в гидроцилиндр 16 через перепускной канал-фиксатор 9, образованный зазором S между штифтом-фиксатором 10 и глубинной плоскостью канала-фиксатора 9 (фиг. 2). It is installed on the pipeline with an interval of, for example, 5-7 km, is fastened with flanges or is welded, after which the cavities I and II (Fig. 1) will be in communication with the in-pipe space of the pipeline. In FIG. 1 shows a shut-off valve in the closed position in the absence of pressure in the tube. The locking element 7 in the lower position is pressed by the spring 17, overlaps the holes 3 and 4 of the sealing insert 2. With this position of the locking element 7, the inlet cavity 1 of the valve will be in communication with the internal volume of the hydraulic cylinder 16 by the channel 8. When the pumping unit is put into operation, it starts to increase pressure, both in its internal volume up to the valve and in the inlet cavity 1. The same pressure will act on the piston 13 through the bypass channel 8. When this pressure increases, the piston 13, moving upward, will compress Press the spring 17, pull the locking element 7, which will open a small part of the cross section of the passage openings 3 and 4. This corresponds to the combination of the upper edge B of the passage hole 3 and the lower edge C of the bypass channel 8, when the flow of products from the cavity 1 through the channel 8 stops. But at this time, the lower edge D of the locking member 7 will rise slightly above the lower edge F of the through holes 3 and 4, then the products will begin to enter the hydraulic cylinder 16 through the bypass channel-latch 9, formed by the gap S between the pin-latch 10 and the deep plane of the channel-latch 9 (Fig. 2).

Под действием давления продукции через канал-фиксатор на поршень 13 и на проекцию запорного органа 7 снизу вверх, запорный орган 7 полностью откроет проходное сечение отверстий 3 и 4. Так произойдет только в том случае, если трубопровод будет заполнен продукцией как до клапана, так и после клапана, что соответствует его исправности и плотности. Если же трубопровод после клапана до пуска в работу был в ремонте в момент пуска пустой, то запорный орган 7 будет совершать движения открыт-закрыт до полного заполнения участка трубы после клапана. По окончании заполнения запорный орган 7 встанет в верхнее крайнее положение открытое, когда нижняя кромка D запорного органа 7 совместится с верхней кромкой B проходного отверстия 3. При движении запорного органа 7 снизу вверх на открытые и сверху вниз на закрытие магнитная шайба 12, прижатая к запорному органу 7 гайкой 15, также будет двигаться, естественное магнитное поле будет пересекать пространство вокруг геркона 22, который, являясь элементом чувствительным, будет размыкать или замыкать электрический контур, включенный в систему контроля, даст информацию открылся-закрылся. На немагнитном цилиндре 16 герконов может быть много, тогда можно будет получить информацию открылся-закрылся, открылся не полностью - на контрольном участке упало давление, открылся больше обычного - на контрольном участке возросло давление. Магнитная шайба 12 прижата гайкой 15 к запорному органу 7, запорный орган с помощью перепускного канала-фиксатора 9 и штифта 10 не позволяет комплекту, включающему уплотнительную вставку 2, запорный орган 7, магнитную шайбу 12, поршень 13 совершить смещение в осевом направлении. Этот конструктивный прием обеспечивает положение перепускного канала 8, сориентированным в сторону входа продукции, а магнитная шайба 12 не меняет полярности магнитного поля. Under the action of the product pressure through the locking channel on the piston 13 and on the projection of the shut-off element 7 from the bottom up, the shut-off element 7 will fully open the passage section of the holes 3 and 4. This will happen only if the pipeline is filled with the product both to the valve and after the valve, which corresponds to its serviceability and density. If, after the valve, the pipeline after repair was empty at the time of start-up, it is empty, then the shut-off element 7 will make open-close movements until the pipe section after the valve is completely filled. Upon completion of filling, the locking member 7 will fall into the upper extreme position open when the lower edge D of the locking member 7 is aligned with the upper edge B of the through-hole 3. When the locking member 7 moves upward from the top to the open and from top to bottom to close, the magnetic washer 12 is pressed against the locking member body 7 with a nut 15 will also move, a natural magnetic field will cross the space around the reed switch 22, which, being a sensitive element, will open or close the electrical circuit included in the control system I, give information opened, closed. There can be a lot of 16 reed switches on a non-magnetic cylinder, then it will be possible to get information opened-closed, opened not completely - pressure fell on the control site, opened more than usual - pressure increased on the control site. The magnetic washer 12 is pressed by the nut 15 to the locking member 7, the locking member by means of the bypass channel-retainer 9 and the pin 10 does not allow the kit including the sealing insert 2, locking member 7, the magnetic washer 12, the piston 13 to displace in the axial direction. This design technique provides the position of the bypass channel 8, oriented towards the input of the product, and the magnetic washer 12 does not change the polarity of the magnetic field.

Claims

A shut-off valve for technological pipelines, comprising a housing with inlet and outlet channels and a locking member located therein, provided with a shank with a piston mounted on it, located inside a cylinder with a cover fixed to the housing, characterized in that it is equipped with a cylindrical sealing insert with holes corresponding to the input and output channels of the housing, and a lock of its position, and the locking element is made in the form of a cylindrical glass with pointed lower edges and erepusknymi channels, wherein the piston is provided with sealing sleeves and the cylinder is made of a nonmagnetic material is fixed to the housing and the clamping housing is provided with a reed contact arranged on its outer surface, wherein in the cylinder cover configured discharge port.