RU2300688C1

RU2300688C1 - Valving device

Info

Publication number: RU2300688C1
Application number: RU2005130105/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Нухович Коблев (RU); Александр Нухович Коблев
Original assignee: Открытое акционерное общество "НПО "Промавтоматика"
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-06-10

Abstract

FIELD: valving systems.

SUBSTANCE: valving device comprises housing, rotatable valving member mounted inside the housing, locking member that keeps the valving member opened, and sensitive member. The valving member is made of rotatable gate provided with sealing surface and opening. The sensitive member is made of a spring-loaded rod connected with the locking member. The opening of the rotatable gate receives the spring-loaded valving member provided with sealing surface in the open position. From the side opposite to the sealing surface, the rotatable gate is provided with the seat for permitting cooperation with the sealing surface of the valving member when it is closed.

EFFECT: simplified structure and enhanced reliability.

2 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно, к отключающим устройствам с поворотным запорным органом и может быть использовано для установки на скважинах нефтегазоконденсатных месторождений для автоматического перекрытия трубопровода высокого давления при аварийном понижении или повышении давления в нём.The invention relates to pipe fittings, and in particular, to shut-off devices with a rotary shut-off element and can be used to install oil and gas condensate fields in wells for automatically shutting off a high pressure pipeline in case of an emergency decrease or increase in pressure in it.

Известен отсечной клапан, содержащий поворотный запорный орган типа заслонки и фиксирующий заслонку в открытом положении чувствительный элемент, выполненный в виде нагруженного пружиной штока, в конце которого выполнен выступ, а на заслонке - ответный по форме указанному выступу паз (а.с. № 855311, кл. F16K 27/04, F16K 15/03).Known shut-off valve containing a rotary locking element of the type of shutter and fixing the shutter in the open position of the sensing element, made in the form of a spring-loaded rod, at the end of which a protrusion is made, and on the shutter a groove that is reciprocal in form to the specified protrusion (a.s. No. 855311, CL F16K 27/04, F16K 15/03).

Недостатком известного клапана является то, что в нём происходит мгновенное перекрытие проходного отверстия, приводящее к полному гидравлическому удару на затворе и возникновению ударной волны, резко снижающей ресурс работы трубопровода и зачастую вызывающий его разрушение. Это затрудняет применение клапана на трубопроводах высокого давления при больших скоростях потока.A disadvantage of the known valve is that it instantly closes the passage opening, leading to a complete hydraulic shock on the gate and the occurrence of a shock wave, which sharply reduces the life of the pipeline and often causes its destruction. This makes it difficult to use the valve in high pressure pipelines at high flow rates.

Известен отсекающий клапан, содержащий поворотный запорный элемент типа заслонки и удерживающее его в открытом положении средство, причём запорный элемент выполнен в виде нескольких поворотных заслонок, накладываемых одна на другую с уменьшающимися в них отверстиями вплоть до полного перекрытия проходного сечения, которые удерживаются индивидуальными фиксаторами и освобождаются для запирания штоком с упорами, приводимым в действие давлением среды со скоростью, задаваемой замедляющим устройством дроссельного типа (а.с. № 362961 кл. F16K 3/04).Known is a shut-off valve containing a rotary locking element such as a damper and holding it in the open position, and the locking element is made in the form of several rotary valves, superimposed one on top of the other with decreasing openings until they completely overlap the passage section, which are held by individual latches and are released for locking with a rod with stops, actuated by the pressure of the medium at a speed specified by a decelerator of the throttle type (AS No. 362961 class. F16K 3/0 four).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции.A disadvantage of the known device is the design complexity.

Известно устройство отсекающее, содержащее корпус, расположенный в нём поворотный запорный орган, выполненный в виде накладываемых одна на другую двух поворотных заслонок, одна из которых разгрузочная с отверстием, а другая - глухая, перекрывающая отверстие разгрузочной заслонки, и удерживающий запорный орган в открытом положении основной фиксатор, при этом оно снабжено дополнительным фиксатором и двумя чувствительными элементами: один - пониженного давления, а другой - повышенного давления, выполненными в виде нагруженных пружинами штоков, причём шток чувствительного элемента пониженного давления связан с основным фиксатором, а шток чувствительного элемента повышенного давления связан с дополнительным фиксатором, установленным с возможностью взаимодействия с основным фиксатором (а.с. № 2103579, кл. F16K 3/04, 26.03.92).It is known a shut-off device containing a housing, a rotary locking element located in it, made in the form of two rotary shutters superimposed on one another, one of which is unloading with an opening, and the other is blind, overlapping the opening of the discharge shutter, and holding the main body in the open position a clamp, while it is equipped with an additional clamp and two sensing elements: one of low pressure, and the other of high pressure, made in the form of pcs loaded with springs shackles, and the rod of the low pressure sensor is connected to the main retainer, and the rod of the high pressure sensor is connected to an additional lock installed with the possibility of interaction with the main clamp (AS No. 2103579, class F16K 3/04, 03/26/92) .

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием двух фиксаторов и двух чувствительных элементов.A disadvantage of the known device is the design complexity due to the presence of two latches and two sensitive elements.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является устройство отсекающее, содержащее корпус, расположенный в нём поворотный запорный орган, выполненный в виде накладываемых одна на другуюThe closest in the set of essential features selected as a prototype is a cutting device containing a housing located in it a rotary locking element, made in the form of superimposed one on top of the other

двух поворотных заслонок, одна из которых - разгрузочная с отверстием, а другая - глухая, перекрывающая отверстие разгрузочной заслонки, удерживающий запорный орган в открытом положении фиксатор и чувствительный орган, выполненный в виде нагруженного пружинами штока, причём шток чувствительного элемента связан с фиксатором, при этом фиксатор удерживает в открытом положении разгрузочную поворотную заслонку с отверстием, а глухая поворотная заслонка выполнена с упором и установлена с возможностью взаимодействия упором со штоком чувствительного элемента (патент РФ № 2249138, 7 МПК: F16K 3/04, 02.06.2003 г).two rotary dampers, one of which is unloading with an opening, and the other is blind, blocking the opening of the unloading damper, holding the latch in the open position and the sensing organ, made in the form of a rod loaded with springs, and the rod of the sensing element is connected with the latch, while the latch holds the unloading rotary shutter with the hole in the open position, and the blind rotary shutter is made with a stop and is installed with the possibility of interaction with the stop with the sensing rod solid element (RF patent No. 2249138, 7 IPC: F16K 3/04, 02/02/2003 g).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием двух поворотных заслонок.A disadvantage of the known device is the design complexity due to the presence of two rotary shutters.

Наибольшую опасность для трубопровода представляет полный или прямой гидравлический удар, который происходит при мгновенном полном перекрытии прямолинейного участка трубопровода, заполненного движущейся жидкостью, при котором происходит полная потеря жидкостью скорости. Заброс ударного давления в трубопроводе уменьшается с повышением местных гидравлических потерь, которые вызывают также затухание (демпфирование) колебаний и уменьшают их длительность. Учитывая демпфирующий эффект местных сопротивлений, их часто используют для гашения гидравлического удара. Для этой цели в трубопровод устанавливают одну или несколько дроссельных шайб, с помощью которых достигается сглаживание фронта ударной волны и смягчение эффекта гидравлического удара на участке после дросселя.The greatest danger to the pipeline is a complete or direct hydraulic shock, which occurs when there is instantaneous complete overlap of a straight section of the pipeline filled with moving fluid, in which there is a complete loss of fluid velocity. The surge of pressure in the pipeline decreases with increasing local hydraulic losses, which also cause damping (damping) of the vibrations and reduce their duration. Given the damping effect of local resistances, they are often used to absorb water hammer. For this purpose, one or more throttle washers are installed in the pipeline, with the help of which smoothing of the shock wave front and mitigation of the effect of water hammer in the area after the throttle are achieved.

Каждую фонтанную скважину нефтегазоконденсатных месторождений эксплуатируют создавая противодавление на устье путём установки диафрагмы с отверстием, получившей название штуцера, или штуцера с регулируемым проходным отверстием, которые располагаются перед устройством отсекающим и смягчают эффект гидравлического удара на участке между регулируемым штуцером и устройством отсекающим.Each fountain well of oil and gas condensate fields is exploited by creating backpressure at the mouth by installing a diaphragm with a hole, called a nozzle, or a nozzle with an adjustable passage hole, which are located in front of the shut-off device and mitigate the effect of water hammer in the area between the adjustable nozzle and the shut-off device.

Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого упрощалась конструкция устройства, а именно, использовалась одна поворотная заслонка и при этом обеспечивалась его надёжность при срабатывании и перекрытии трубопровода.The problem achieved by the invention is to create such a technical solution, by using which the design of the device is simplified, namely, one rotary damper was used and at the same time its reliability was ensured when the pipeline was triggered and shut off.

Для достижения названного технического результата устройство отсекающее содержит корпус, в котором расположены поворотный запорный орган, выполненный в виде поворотной заслонки с уплотнительной поверхностью и отверстием, удерживающий запорный орган в открытом положении фиксатор и чувствительный элемент, выполненный в виде нагруженного пружинами штока, причём шток чувствительного элемента связан с фиксатором.To achieve the technical result, the shut-off device comprises a housing in which a rotary locking member is arranged, made in the form of a rotary shutter with a sealing surface and a hole, holding the locking member in the open position and a sensing element made in the form of a rod loaded with springs, and the rod of the sensing element connected to the latch.

Заявляемое устройство отсекающее отличается от прототипа тем, что в отверстии поворотной заслонки расположен нагруженный тарельчатыми пружинами запорный клапан с уплотнительной поверхностью в открытом положении, а на поворотной заслонке со стороны противоположной уплотнительной поверхности выполнено седло с возможностью взаимодействия с уплотнительной поверхностью запорного клапана при его закрытии.The inventive shut-off device differs from the prototype in that a shut-off valve loaded with disk springs with a sealing surface in the open position is located in the hole of the rotary shutter, and a saddle is made on the rotary shutter from the side of the opposite sealing surface with the possibility of interaction with the sealing surface of the shut-off valve when it is closed.

Предлагаемое изобретение изображено на чертеже, где на фиг.1 изображён продольный разрез устройства в открытом положении, на фиг.2 - вид А на фиг.1.The invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of the device in the open position, Fig. 2 is a view A in Fig. 1.

Устройство отсекающее содержит корпус 1 с рабочей полостью 2 и седлом 3. В рабочей полости корпуса на оси 4 кронштейна 5 расположен поворотный запорный орган, выполненный в виде поворотной заслонки 6 с уплотнительной поверхностью 7, седлом 8 и отверстием 9. На уплотнительной поверхности заслонки установлен уплотнительный элемент 10, герметизирующий уплотнительные поверхности заслонки и седла.The shut-off device comprises a housing 1 with a working cavity 2 and a seat 3. In the working cavity of the housing on the axis 4 of the bracket 5 there is a rotary locking member made in the form of a rotary shutter 6 with a sealing surface 7, a saddle 8 and an opening 9. A sealing is installed on the sealing surface of the shutter element 10, sealing the sealing surface of the valve and seat.

В отверстии поворотной заслонки расположен нагруженный тарельчатыми пружинами 11 запорный клапан 12 с уплотнительной поверхностью 13 в открытом положении.In the hole of the rotary damper there is a check valve 12 loaded with cup springs 11 with a sealing surface 13 in the open position.

В рабочей полости корпуса расположен фиксатор 14 с упорами 15, установленный на оси 16 корпуса 17 чувствительного элемента с возможностью поворота на ней. В корпусе чувствительного элемента расположен нагруженный пружинами 18, 19 шток 20 с выступом 21, в котором выполнен паз 22. В пазу выступа штока расположен связанный с ним осью 23 фиксатор.In the working cavity of the housing there is a latch 14 with stops 15 mounted on the axis 16 of the housing 17 of the sensing element with the possibility of rotation on it. In the housing of the sensing element, a rod 20 loaded with springs 18, 19 with a protrusion 21, in which a groove 22 is made, is located in the groove of the rod protrusion associated with the axis 23 of the latch.

Фиксатор упорами удерживает в открытом положении поворотную заслонку. В горизонтальное (открытое) положение поворотная заслонка приводится с помощью рукоятки (не показана). Для выравнивания давления до и после поворотной заслонки перед её открытием установлен вентиль (не показан).The latch supports the rotary damper in open position. In the horizontal (open) position, the rotary damper is driven by a handle (not shown). A valve (not shown) is installed to equalize the pressure before and after the rotary damper before opening it.

Пределы срабатывания чувствительного элемента от понижения и повышения давления от допустимого устанавливаются колпаками 24, 25.The response limits of the sensitive element from lowering and increasing pressure from the permissible are set by caps 24, 25.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении (открыто) фиксатор 14 за счёт выталкивающей силы от давления транспортируемой среды, действующей на шток 20 с одной стороны и усилия пружины 19 с другой стороны, фиксируется в положении, при котором он упорами 15 удерживает в открытом положении поворотную заслонку 6.The device operates as follows. In the initial position (open), the latch 14 due to the buoyancy force from the pressure of the transported medium acting on the rod 20 on the one hand and the efforts of the spring 19 on the other hand, is fixed in a position in which it stops the rotary shutter 6 in the open position.

При аварийном понижении давления ниже установленного колпаком 24 усилие пружины 18 преодолевает выталкивающее усилие от давления транспортируемой среды в рабочей полости 2 корпуса 1 и перемещает шток 20 внутрь полости 2. Выступ 21 штока 20, осью 23 связанный с фиксатором 14, поворачивает его на оси 16 корпуса 17 вниз, при этом упоры 15 фиксатора 14 освобождают поворотную заслонку 6, которая под собственным весом свободно поворачивается на оси 4 кронштейна 5 и опускается на седло 3, перекрывая поток транспортируемой среды и оставляя открытым только отверстие 9 в заслонке 6 для предотвращения гидравлического удара. После перекрытия седла 3 заслонкой 6 давление в полости 2 корпуса 1 начнёт возрастать до статического, при этом запорный клапан 12 под действием перепада давления на заслонке 6 начнёт перемещаться своей уплотнительной поверхностью 13 к седлу 8 заслонки 6, сжимая тарельчатые пружины 11 и герметично перекроет отверстие 9 заслонки 6 и поток транспортируемой среды.When the emergency pressure drops below the set by the cap 24, the force of the spring 18 overcomes the buoyant force from the pressure of the transported medium in the working cavity 2 of the housing 1 and moves the rod 20 into the cavity 2. The protrusion 21 of the rod 20, axis 23 connected with the latch 14, rotates it on the axis 16 of the housing 17 down, while the stops 15 of the latch 14 release the rotary damper 6, which under its own weight freely rotates on the axis 4 of the bracket 5 and lowers onto the seat 3, blocking the flow of the transported medium and leaving only the open 9 in shutter 6 to prevent water hammer. After the seat 3 is shut off by the shutter 6, the pressure in the cavity 2 of the housing 1 will begin to increase to static, while the shut-off valve 12, under the action of the differential pressure on the shutter 6, will begin to move with its sealing surface 13 to the seat 8 of the shutter 6, compressing the cup springs 11 and hermetically close the opening 9 shutters 6 and the flow of the transported medium.

Для открытия поворотной заслонки 6 необходимо открыть вентиль (не показан) и выравнять давление до и после заслонки. После этого с помощью рукоятки (не показана) повернуть заслонку в горизонтальное положение и зафиксировать фиксатором 14 в открытом положении.To open the rotary damper 6, it is necessary to open a valve (not shown) and equalize the pressure before and after the damper. After that, using the handle (not shown), turn the flap to a horizontal position and fix it with the latch 14 in the open position.

При аварийном повышении давления выше установленного колпаком 25 выталкивающее усилие от давления транспортируемой среды в рабочей полости 2 корпуса 1 перемещает шток 20 из полости 2 наружу, преодолевая усилие пружины 19. Выступ 21 штока 20 осью 23, связанный с фиксатором 14, поворачивает его на оси 16 корпуса 17 вверх, при этом упоры 15 фиксатора 14 освобождают поворотную заслонку 6, которая под собственным весом свободно поворачивается на оси 4 кронштейна 5 и опускается на седло 3, перекрывая поток транспортируемой среды и оставляя открытым только отверстие 9 в заслонке 6 для предотвращения гидравлического удара. После перекрытия седла 3 заслонкой 6 давление в полости 2 корпуса 1 начнёт возрастать до статического, при этом запорный клапан 12 под действием перепада давления на заслонке 6 начнёт перемещаться своей уплотнительной поверхностью 13 к седлу 8 заслонки 6, сжимая тарельчатые пружины 11, и герметично перекроет отверстие 9 заслонки 6 и поток транспортируемой среды.In case of an emergency increase in pressure above that established by the cap 25, the buoyant force from the pressure of the transported medium in the working cavity 2 of the housing 1 moves the stem 20 from the cavity 2 outward, overcoming the force of the spring 19. The protrusion 21 of the rod 20 by the axis 23, connected to the latch 14, rotates it on the axis 16 body 17 up, while the stops 15 of the latch 14 release the rotary damper 6, which under its own weight freely rotates on the axis 4 of the bracket 5 and lowers onto the saddle 3, blocking the flow of the transported medium and leaving open only TIFA 9 in the shutter 6 to prevent water hammer. After the seat 3 is shut off by the shutter 6, the pressure in the cavity 2 of the housing 1 will begin to increase to static, while the shut-off valve 12, under the action of the differential pressure on the shutter 6, will begin to move with its sealing surface 13 to the seat 8 of the shutter 6, compressing the belleville springs 11, and hermetically close the hole 9 shutters 6 and the flow of the transported medium.

Благодаря упрощению конструкции устройства обеспечивается его надёжность при срабатывании и перекрытии трубопровода высокого давления.By simplifying the design of the device, its reliability is ensured when the high pressure pipeline is triggered and shut off.

Claims

A shut-off device comprising a housing, a rotary locking member located therein, made in the form of a rotary shutter with a sealing surface and an opening, holding the locking member in the open position and a sensing element made in the form of a rod loaded with springs, the rod of the sensitive element being connected to the locking element, characterized in that in the hole of the rotary damper there is a check valve loaded with cup springs with a sealing surface in the open position, and ovorotnoy flap on the side opposite the sealing surface, the seat configured to interact with the sealing surface of the check valve when it is closed.