RU2247277C2

RU2247277C2 - Ball valve

Info

Publication number: RU2247277C2
Application number: RU2003114765/06A
Authority: RU
Inventors: А.Е. Власюк (RU); А.Е. Власюк; М.В. Кузнецов (RU); М.В. Кузнецов; С.В. Камашин (RU); С.В. Камашин; И.К. Колепченко (RU); И.К. Колепченко; А.И. Лосев (RU); А.И. Лосев; М.Д. Паливода (RU); М.Д. Паливода; А.Г. Сметана (RU); А.Г. Сметана; А.А. Титаренко (RU); А.А. Титаренко
Original assignee: Дочернее открытое акционерное общество МЗ "Нефтетерммаш"
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2005-02-27

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: ball valve has cylindrical housing and gate. The gate is made of four balls. The balls are arranged in a single plane. The arresting rods form asymmetric cages which receive the balls. The cages keeps the balls against movement over the edge of the flat seat. The cages provides the flow section between the housing, balls, and rods. The flow section is larger than the maximum possible area of the seat port.

EFFECT: reduced hydraulic drag.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к нефтепромысловому оборудованию, и может быть использовано при добыче высоковязкой нефти и перекачивании других высоковязких жидкостей.The invention relates to the oil industry, in particular to oilfield equipment, and can be used in the production of highly viscous oil and pumping other highly viscous liquids.

Известно, что клапан - устройство для управления расходом газа, пара или жидкости в машинах, трубопроводах изменяющее площадь проходного сечения. Клапан в глубинных насосах - это часть механизма управления расходом жидкости. Клапаны применяют для создания перепада давления или предотвращения обратного потока жидкости, для частичного выпуска жидкости при повышении давления сверх установленного, а также для понижения давления и поддержания его постоянным. Кроме того, клапаны применяют как запорную арматуру для герметичного отключения трубопроводов (1).It is known that a valve is a device for controlling the flow of gas, steam or liquid in machines, pipelines that changes the area of the passage section. The valve in the deep pumps is part of the fluid flow control mechanism. Valves are used to create a pressure drop or to prevent a reverse flow of liquid, to partially release the liquid when the pressure rises above the set pressure, and also to lower the pressure and keep it constant. In addition, valves are used as shutoff valves for tight shutoff of pipelines (1).

Известно также, что в настоящее время получили широкое распространение штанговые глубинные насосы со множеством различных конструкций, в том числе специализированные для добычи высоковязкой нефти осложненной техническими примесями и газовым фактором, однако при их применении часто забиваются отверстия, что препятствует возвратно-поступательному движению затвора. Все упомянутые насосы имеют в основном шаровые, реже тарельчатые клапаны (2).It is also known that sucker-rod deep pumps with many different designs are now widely used, including those specialized for the production of highly viscous oil complicated by technical impurities and the gas factor, but when they are used, holes are often clogged, which prevents the reciprocating shutter movement. All these pumps have mainly ball, rarely poppet valves (2).

В условиях стесненных размеров указанных насосов эти клапаны не освобождают проходное сечение, а изменяют направление и скорость потока, уменьшая проходное сечение (остаточное проходное сечение приблизительно равно 30% сечения седла) и, как следствие, возникают большие потери напора.Under the constrained dimensions of these pumps, these valves do not free the flow area, but change the direction and flow rate, decreasing the flow area (residual flow area is approximately 30% of the saddle section) and, as a result, large pressure losses occur.

Известен шаровой клапан для штангового насоса по добыче высоковязкой нефти, состоящий из цилиндрического корпуса и затвора (3).Known ball valve for a sucker rod pump for the production of highly viscous oil, consisting of a cylindrical body and a shutter (3).

Недостатком известного шарового клапана является то, что создается гидравлическое сопротивление, вызывающее при ходе вниз штока насоса отставание штанговой колоны от головки балансира, это приводит к сокращению полезной длины хода плунжера и ударным нагрузкам и, как следствие, к выходу из строя станка - качалки и штанговой колоны.A disadvantage of the known ball valve is that a hydraulic resistance is created that causes the rod column to lag behind the balancer head during the downward stroke of the pump rod, this leads to a reduction in the useful stroke length of the plunger and shock loads and, as a result, to failure of the machine - rocking and rod the columns.

Из опыта эксплуатации известно также, что известные устройства не обеспечивают полного заполнения высоковязкой нефтью подплунжерного пространства при откачке.It is also known from operating experience that the known devices do not provide full filling of the sub-plunger space during pumping with high-viscosity oil.

Известен шаровый клапан, имеющий цилиндрический корпус и затвор, при этом затвор состоит из ограничительных стержней (4).Known ball valve having a cylindrical body and a shutter, while the shutter consists of restrictive rods (4).

Недостатком данного шарового клапана является высокое гидравлическое сопротивление потока и тем самым низкая надежность штангового насоса.The disadvantage of this ball valve is the high hydraulic flow resistance and thereby low reliability of the sucker rod pump.

Целью изобретения является снижение гидравлического сопротивления потока и тем самым повышение надежности и эффективности штангового насоса.The aim of the invention is to reduce the hydraulic resistance of the flow and thereby increase the reliability and efficiency of the sucker rod pump.

Это достигается тем, что в устройстве, включающем цилиндрический корпус и затвор, который состоит из ограничительных стержней, перемещающихся внутри корпуса, затвор дополнительно состоит из четырех шаров, расположенных в одной плоскости, причем ограничительные стержни соединены так, что полученные несимметричные клетки удерживают шары от бегания по кромке седла, образуя в открытом положении проходное сечение между корпусом, шарами и стержнями, которое больше максимально возможной суммарной площади отверстий седла. Максимальный диаметр отверстий седла определяется габаритами цилиндрического корпуса.This is achieved by the fact that in a device including a cylindrical body and a shutter, which consists of restrictive rods moving inside the housing, the shutter additionally consists of four balls located in the same plane, and the restrictive rods are connected so that the resulting asymmetric cells keep the balls from running along the edge of the saddle, forming in the open position a bore between the body, balls and rods, which is greater than the maximum possible total area of the holes of the saddle. The maximum diameter of the holes of the saddle is determined by the dimensions of the cylindrical body.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что в заявляемом устройстве площадь проходного сечения между корпусом, шарами и стержнями в 1,3 раза больше суммарной площади отверстий седла максимального диаметра за счет использования 4-х шаров, и не 1-го или 2-х, как в известных устройствах, это изменяет площадь проходного сечения, а следовательно, увеличивается пропускная способность. При этом гидравлическое сопротивление уменьшается в 2-3 раза по отношению к известным устройствам (то есть при максимально возможных диаметрах отверстия седла шаровый клапан обеспечивает снижение гидравлических потерь).Comparison of the claimed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in the given field of technology shows that in the claimed device, the passage area between the body, balls and rods is 1.3 times larger than the total area of the holes of the saddle with the maximum diameter due to the use of 4- x balls, and not 1 or 2, as in the known devices, this changes the area of the cross-section, and therefore increases the throughput. In this case, the hydraulic resistance decreases by a factor of 2–3 with respect to known devices (that is, at the maximum possible diameter of the seat hole, the ball valve reduces hydraulic losses).

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 показан общий вид клапана.Figure 1 shows a General view of the valve.

На фиг.2 показан разрез А-А.Figure 2 shows a section aa.

Шаровый клапан состоит из цилиндрического корпуса (фиг.1), четырех шаров 2, расположенных в одной плоскости, плоского седла 3, ограничительных стержней 4 и 5, зафиксированных в отверстиях втулки 6.The ball valve consists of a cylindrical body (figure 1), four balls 2 located in one plane, a flat seat 3, restrictive rods 4 and 5, fixed in the holes of the sleeve 6.

Шаровый клапан работает следующим образом.The ball valve operates as follows.

Шаровый клапан пропускает жидкость снизу вверх. При движении жидкости снизу вверх шарики 2 поднимаются, пропуская жидкость. Стержни 4 и 5 образуют несимметричные клетки, которые удерживают шары над отверстиями седла 3 и предотвращают “бегание” шаров вокруг кромки отверстия перед закрытием.The ball valve allows fluid to flow upward. When the liquid moves from bottom to top, the balls 2 rise, passing the liquid. Rods 4 and 5 form asymmetric cells that hold the balls above the holes of the seat 3 and prevent the balls from “running” around the edge of the hole before closing.

При прекращении движения жидкости шарики опускают в седло силой тяжести, а также обратным потоком при смене направления движения плунжера в насосе.When the movement of the liquid ceases, the balls are lowered into the saddle by gravity, as well as by reverse flow when changing the direction of movement of the plunger in the pump.

Источники информацииSources of information

1. Политехнический словарь под редакцией А.Ю.Исилинского, Изд. “Советская энциклопедия”, Москва, 1980 г.1. Polytechnical Dictionary edited by A.Yu. Isilinsky, Ed. “Soviet Encyclopedia”, Moscow, 1980

2. Обзорная информация “Новые технические средства для добычи высоковязкой нефти”. Вып.1/49, Москва, 1985 г., стр. 1-45.2. Overview "New technical means for the production of high-viscosity oil." Issue 1/49, Moscow, 1985, pp. 1-45.

3. Обзорная информация “Новые технические средства для добычи высоковязкой нефти”. Вып.1/49, Москва, 1985 г., стр. 22, прототип.3. Overview "New technical means for the production of high-viscosity oil." Issue 1/49, Moscow, 1985, p. 22, prototype.

Claims

A ball valve having a cylindrical body and a shutter, which consists of restrictive rods, characterized in that the shutter additionally consists of four balls located in the same plane, and the restrictive rods are connected so that the obtained asymmetric "cells" in which the balls are enclosed, hold the latter from running along the edge of the flat seat, while forming in the open plane a bore section between the body, balls and rods, which is larger than the maximum possible total area of the saddle hole.