RU2120075C1

RU2120075C1 - Gate valve

Info

Publication number: RU2120075C1
Application number: RU95112215/06A
Authority: RU
Inventors: И.Ф. Костенко; А.М. Николаев
Original assignee: Костенко Иван Федорович; Николаев Анатолий Михайлович
Priority date: 1995-07-18
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 1998-10-10
Also published as: RU95112215A

Abstract

FIELD: Christmas tree in production of oil and gas as shut-off fittings. SUBSTANCE: gate valve has body with straightway passage, flat gate and seats in form of bushes located in bores of body for independent axial motion. Circular bores are provided in bores of body or in seats on side opposite to gate. Diameter of circular bores is lesser than that of body bores. Clearance is available between ends of seat and body bore. EFFECT: enhanced reliability and facilitated manufacture. 3 dwg

Description

Изобретение относится к запорным устройствам и может быть использовано в фонтанной арматуре для добычи нефти и газа. The invention relates to shut-off devices and can be used in gushing for oil and gas production.

Известны шиберные задвижки W-K-M типа SAFSEAL, включающие корпус с проходным отверстием, два плавающих седла и эластичные вкладыши, закрепленные на торцах седел и обеспечивающие начальную герметизацию (Проспект фирмы Oil Tool). Наличие эластичных вкладышей на торцах седел усложняет конструкцию и требует применения специальных неметаллических материалов, обладающих упругими свойствами, достаточной термостойкостью и стойких к агрессивной среде пластового флюида нефтегазовых месторождений. Known are W-K-M gate valves of the SAFSEAL type, including a body with a through hole, two floating seats and elastic inserts mounted on the ends of the seats and providing initial sealing (Oil Tool prospectus). The presence of elastic inserts at the ends of the saddles complicates the design and requires the use of special non-metallic materials with elastic properties, sufficient heat resistance and resistant to aggressive environment of reservoir fluid of oil and gas fields.

Известна шиберная задвижка по а.с. СССР N 1495554, F 16 K 3/02, содержащая корпус с установленным в нем шибером с отверстием и подпружиненными седлами, выполненными в виде коаксиальных втулок, размещенных в гнездах корпуса с возможностью независимого перемещения. Known gate valve for AS USSR N 1495554, F 16 K 3/02, comprising a housing with a slide installed in it with a hole and spring-loaded saddles made in the form of coaxial bushings placed in the housings with the possibility of independent movement.

Наличие седел, выполненных в виде коаксиальных втулок, упругих неметаллических уплотнений, закрепленных на втулках со стороны шибера, и тарельчатых пружин усложняет конструкцию задвижки. Для изготовления упругих уплотнений и тарельчатых пружин и сборки задвижек требуется специальная оснастка. The presence of saddles made in the form of coaxial bushings, elastic non-metallic seals mounted on the bushings on the side of the gate, and plate springs complicates the design of the valve. For the manufacture of elastic seals and plate springs and the assembly of gate valves, special equipment is required.

Известна также задвижка типа ЗМС1, включающая корпус с проходным каналом, плоский шибер с проходным отверстием и седла в виде втулок, размещенных в расточках корпуса с возможностью независимого осевого перемещения (Справочник по нефтепромысловому оборудованию. /Под ред. Е.И. Бухаленко, М.: Недра, 1983, с. 9 - 10). A valve of the ZMS1 type is also known, which includes a body with a passage channel, a flat gate with a passage hole and seats in the form of bushings placed in the bores of the body with the possibility of independent axial movement (Handbook of Oilfield Equipment. / Ed. By E.I. Bukhalenko, M. : Nedra, 1983, pp. 9-10).

Недостатки данной конструкции обусловлены наличием размещаемых в расточках корпуса тарельчатых пружин, обеспечивающих контактное давление на уплотнительных поверхностях в начальный момент закрытия шибера, поскольку в этом случае требуется использование коррозионно-стойких сплавов, обладающих пружинящими свойствами, высокая точность изготовления элементов конструкции, позволяющая получать заданные силовые характеристики пружин, применение специальной оснастки для изготовления пружин и сборки задвижки. При наличии в пластовом флюиде сероводорода и углекислого газа пружины, находящиеся в напряженном состоянии и имеющие незначительную толщину сечения, при прямом контакте с агрессивной средой больше других элементов подвергаются разрушению. Соответственно, не исключается потеря работоспособности задвижки. The disadvantages of this design are due to the presence of Belleville springs placed in the bores of the casing, providing contact pressure on the sealing surfaces at the initial moment of closing the gate, since in this case the use of corrosion-resistant alloys with spring properties is required, high precision manufacturing of structural elements, allowing to obtain the specified power characteristics springs, the use of special equipment for the manufacture of springs and valve assembly. In the presence of hydrogen sulfide and carbon dioxide in the reservoir fluid, springs that are in a stressed state and have a small thickness of the cross section are destroyed more than other elements in direct contact with an aggressive medium. Accordingly, the loss of valve performance is not ruled out.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является шиберная задвижка по а.с. СССР N 1225963, кл. F 16 K 3/02, выключающая корпус с проходным каналом, плоский шибер и седла в виде втулок, размещенных в расточках корпуса с возможностью независимого осевого перемещения. В этой задвижке создание начального контактного давления, а также уплотнение по диаметру седел в проточках корпуса обеспечивается за счет упругих свойств эластичного материала уплотнительных колец. Уплотнительные кольца должны быть достаточно упругими для создания предварительного поджатия пакета "седло-шибер-седло", иначе герметичность задвижки не обеспечится. The closest technical solution to the claimed invention is a slide gate valve as. USSR N 1225963, class F 16 K 3/02, turning off the casing with a passage channel, a flat gate and seats in the form of bushings placed in the bores of the casing with the possibility of independent axial movement. In this valve, the creation of the initial contact pressure, as well as sealing along the diameter of the seats in the grooves of the body, is ensured by the elastic properties of the elastic material of the sealing rings. The sealing rings must be sufficiently elastic to create a preliminary preload of the "saddle-gate-saddle" package, otherwise the valve will not be leak-tight.

Кроме высоких требований к упругости, материал уплотнительных колец должен обладать достаточной термостойкостью и стойкостью к агрессивной среде. In addition to high requirements for elasticity, the material of the o-rings must have sufficient heat resistance and resistance to aggressive environments.

Жесткие требования к свойствам материала уплотнительных колец, а также необходимость в наличии специальной оснастки для сборки задвижки усложняют и удорожают конструкцию. Strict requirements for the properties of the material of the sealing rings, as well as the need for special equipment for assembling the valve, complicate and increase the cost of the design.

При выходе из строя уплотнений возможна потеря герметичности, что снижает надежность оборудования. If the seals fail, leakage may occur, which reduces the reliability of the equipment.

Задачей настоящего изобретения является создание надежной и простой в изготовлении шиберной задвижки. The objective of the present invention is to provide a reliable and easy to manufacture slide gate valve.

Поставленная задача решается за счет того, что в отличие от известной вышеуказанной шиберной задвижки в предложенной конструкции в расточках корпуса или в седлах со стороны, противоположной шиберу, выполнены кольцевые проточки, диаметр которых меньше диаметра расточек, при этом между торцами седла и расточки корпуса образован зазор. The problem is solved due to the fact that, in contrast to the known gate valve in the proposed design, annular grooves are made in the body bores or in the saddles from the side opposite the gate, the diameter of which is smaller than the diameter of the bores, and a gap is formed between the ends of the saddle and the body bore .

При осуществлении заявляемого изобретения технической результат выражается в достижении герметичности затвора в начальный момент путем обеспечения начального давления на уплотнительных поверхностях за счет подпора среды, т. е. без применения в конструкции дополнительных элементов (пружин, эластичных колец и т.п.)
Это обусловлено следующими факторами.In the implementation of the claimed invention, the technical result is expressed in achieving the shutter tightness at the initial moment by providing initial pressure on the sealing surfaces due to the back-up of the medium, i.e., without the use of additional elements (springs, elastic rings, etc.) in the design
This is due to the following factors.

При закрытии задвижки в начальный момент необходимым условием герметичности затвора является наличие предварительного контактного давления. When closing the valve at the initial moment, a necessary condition for the shutter tightness is the presence of preliminary contact pressure.

Такое давление в данном случае достигается за счет выполнения кольцевых проточек, диаметр которых меньше диаметра расточек корпуса. Such pressure in this case is achieved by performing annular grooves, the diameter of which is less than the diameter of the body bores.

Благодаря этому в зоне проточек образована эффективная площадь воздействия потока среды на седло, т.е. начальное давление на уплотнительных поверхностях создается за счет потока среды без применения пружин, эластичных колец и т.п. Наличие между торцами седла и расточки корпуса зазора позволяет обеспечить дополнительное поджатие седла к шиберу подпором среды, что приводит к увеличению герметичности в начальный момент. Due to this, an effective area of the influence of the medium flow on the saddle is formed in the groove zone, i.e. the initial pressure on the sealing surfaces is created due to the flow of the medium without the use of springs, elastic rings, etc. The presence of a gap between the ends of the saddle and the bore of the housing makes it possible to provide additional compression of the saddle to the gate with the support of the medium, which leads to an increase in tightness at the initial moment.

Таким образом, совокупность вышеизложенных существенных признаков изобретения обеспечивает решение поставленной задачи с достижением указанного технического результата. Thus, the combination of the above essential features of the invention provides a solution to the problem with the achievement of the specified technical result.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид шиберной задвижки; на фиг. 2 - узел I при выполнении кольцевых проточек в расточках корпуса; на фиг. 3 - то же при выполнении кольцевых проточек в седлах. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a slide gate valve; in FIG. 2 - node I when performing annular grooves in the bores of the body; in FIG. 3 - the same when performing annular grooves in the saddles.

На фиг. 1 - положение шибера "Открыто", на фиг. 2 и 3 - положение шибера "Закрыто". In FIG. 1 - gate position “Open”, in FIG. 2 and 3 - gate position "Closed".

Задвижка двухсторонняя. The valve is two-way.

На фиг. 2 и 3 направление потока среды показано стрелкой. In FIG. 2 and 3, the flow direction of the medium is shown by an arrow.

Задвижка включает корпус 1 с проходным каналом 2, установленный внутри корпуса плоский шибер 3 с проходным отверстием 4. В расточках 5, 6 корпуса размещены с возможностью независимого осевого перемещения седла, выполненные в виде втулок 7, 8. Соосно расточкам 5, 6 выполнены кольцевые проточки 9, 10, диаметр которых меньше диаметра расточек (фиг. 2). The valve includes a housing 1 with a passage channel 2, a flat gate 3 installed inside the housing with a passage hole 4. In the bores 5, 6 of the housing are placed with the possibility of independent axial movement of the seat, made in the form of bushings 7, 8. Ring grooves are made coaxially to the bores 5, 6 9, 10, the diameter of which is less than the diameter of the bores (Fig. 2).

В другом варианте (фиг. 3) кольцевые проточки 11, 12 выполнены во втулках 7, 8 со стороны, противоположной шиберу 3. Между седлом 8 и торцем расточки 5 образован зазор 13. По диаметру седел в расточках корпуса установлены уплотнительные кольца 14, 15. In another embodiment (Fig. 3), the annular grooves 11, 12 are made in the bushings 7, 8 from the side opposite to the gate 3. A gap 13 is formed between the seat 8 and the end face of the boring 5. O-rings 14, 15 are installed along the diameter of the saddles in the body bores.

При изменении направления потока среды слева направо (не показано) зазор образуется между торцем седла 7 и торцем расточки 5. Зазор 13 может быть выполнен в виде гладкой щели или в виде лабиринта, обеспечивающего повышение сопротивления перетеканию жидкости. When changing the direction of the medium flow from left to right (not shown), a gap is formed between the end face of the saddle 7 and the end face of the bore 5. The gap 13 can be made in the form of a smooth slit or in the form of a labyrinth, which increases the resistance to fluid flow.

Максимально допустимая величина зазора, при которой обеспечивается достижение герметичности затвора задвижки в начальный момент при закрытии шибера значительно (на порядок и более) превышает гарантированные зазоры, обеспечивающие герметичность подвижных пар гидравлических аппаратов. The maximum allowable gap at which the shutter valve is tight at the initial moment when the gate is closed significantly (by an order of magnitude or more) exceeds the guaranteed clearances to ensure the tightness of the moving pairs of hydraulic units.

Увеличение зазора больше допустимой величины, устанавливаемой экспериментально, не обеспечивает устойчивого сопротивления перетеканию жидкости и, соответственно, не гарантируется герметичность затвора. The increase in the gap is greater than the permissible value established experimentally, does not provide stable resistance to fluid flow and, accordingly, the shutter tightness is not guaranteed.

Шиберная задвижка работает следующим образом. Gate valve works as follows.

Исходное положение: задвижка открыта (фиг. 1). Отверстие 4 шибера 3 совмещено с каналом 2 корпуса 1, поток среды проходит через задвижку. Например, направление потока среды показано стрелкой справа налево (фиг. 2 и 3). Starting position: the valve is open (Fig. 1). The hole 4 of the gate 3 is combined with the channel 2 of the housing 1, the flow of medium passes through the valve. For example, the flow direction of the medium is shown by an arrow from right to left (Fig. 2 and 3).

При закрытии задвижки шибер 3 перекрывает проходной канал корпуса (фиг. 2 и 3). When closing the valve, the gate 3 closes the passage channel of the housing (Fig. 2 and 3).

Поток среды, воздействуя на седло 8 по диаметру проточки 10, постоянно поджимает седло к шиберу, одновременно воздействуя на шибер 3 по диаметру отверстия 2. Пакет деталей 7, 3, 8 (седло, шибер, седло) смещается влево. Выбираются зазоры на уплотнительных поверхностях. Между торцем седла 8, противоположным шиберу 3, образуется зазор 13. При этом обеспечивается дополнительное поджатие седла к шиберу подпором среды, что приводит к увеличению герметичности в начальный момент. Достигается и стабилизируется контактное давление, обусловленное давлением среды. The flow of medium, acting on the saddle 8 along the diameter of the groove 10, constantly presses the saddle to the gate, while simultaneously acting on the gate 3 along the diameter of the hole 2. The package of parts 7, 3, 8 (saddle, gate, saddle) is shifted to the left. Gaps on sealing surfaces are selected. Between the end face of the seat 8, opposite the gate 3, a gap 13 is formed. This provides an additional compression of the seat to the gate by means of a pressure medium, which leads to an increase in tightness at the initial moment. A contact pressure due to the pressure of the medium is achieved and stabilized.

Осуществляется герметизация задвижки. The valve is sealed.

Уплотнительные кольца могут изготавливаться в различных исполнениях. Например, для эксплуатации в неагрессивной среде уплотнительные кольца изготавливаются из резины. Для эксплуатации в агрессивной среде кольца могут изготавливаться из композиций, обладающих высокой химической стойкостью. При этом к характеристикам, определяющим упругие свойства, высоких требований не предъявляется. O-rings can be made in various designs. For example, for use in a non-aggressive environment, O-rings are made of rubber. For use in an aggressive environment, rings can be made from compositions with high chemical resistance. At the same time, high requirements are not imposed on the characteristics determining the elastic properties.

Claims

A slide gate valve comprising a body with a passage channel, a flat gate and seats in the form of bushings placed in the body bores with the possibility of independent axial movement, characterized in that annular grooves are made in the body bores or in the saddles from the side opposite to the gate, the diameter of which is smaller the diameter of the bores, while a gap is formed between the ends of the saddle and the bore of the body.