RU2773850C1 - Valve with pressure drop on the seat - Google Patents
Valve with pressure drop on the seat Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773850C1 RU2773850C1 RU2021111988A RU2021111988A RU2773850C1 RU 2773850 C1 RU2773850 C1 RU 2773850C1 RU 2021111988 A RU2021111988 A RU 2021111988A RU 2021111988 A RU2021111988 A RU 2021111988A RU 2773850 C1 RU2773850 C1 RU 2773850C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seat
- valve
- sleeve
- radial surface
- pressure
- Prior art date
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 abstract 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 abstract 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 37
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 6
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 4
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 239000000789 fastener Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
[0001] Настоящее изобретение относится к усовершенствованной конструкции клапана, в котором используется асимметричное давление, прикладываемое к механизму втулки и уплотнения для обеспечения улучшенных характеристик уплотнения и снижения требований к техническому обслуживанию. Хотя при описании клапана чаще всего подразумевают пробковый клапан, такое описание может быть в равной степени применимо и к клапанам других типов, включая, без ограничений, шаровой клапан или клапан с задвижкой.[0001] The present invention relates to an improved valve design that utilizes asymmetrical pressure applied to the sleeve and seal mechanism to provide improved sealing performance and reduced maintenance requirements. Although the description of a valve is most commonly referred to as a plug valve, such a description may be equally applicable to other types of valves, including, without limitation, a ball valve or gate valve.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
[0002] Клапаны, как правило, содержат корпус клапана с внутренним каналом для прохождения текучей среды и средство для закупоривания внутреннего канала для остановки потока текучей среды. Клапаны некоторых типов, такие как пробковые клапаны или шаровые краны, включают в себя пробку или шар, выполненные с возможностью поворота между открытым положением, в котором текучая среда может протекать через внутренний канал, и закрытым положением, в котором пробка или шар блокирует поток текучей среды через внутренний канал. Клапаны других типов, такие как клапаны с задвижкой, содержат задвижку, которая опускается в вертикальном направлении для перекрытия потока текучей среды через внутренний канал. Клапаны, относящиеся ко всем указанным типам, часто используют при добыче углеводородов, таких как сырая нефть или природный газ.[0002] Valves typically include a valve body with an internal fluid passage and means for sealing the internal passage to stop fluid flow. Some types of valves, such as plug valves or ball valves, include a plug or ball that is rotatable between an open position, in which fluid can flow through an internal passage, and a closed position, in which the plug or ball blocks fluid flow. through the internal channel. Other types of valves, such as gate valves, comprise a gate valve that is lowered in a vertical direction to shut off the flow of fluid through an internal passage. All of these types of valves are often used in the production of hydrocarbons such as crude oil or natural gas.
[0003] Клапан согласно настоящему изобретению будет описан в основном в контексте варианта осуществления, в котором используется пробковый клапан, но он также может быть использован в шаровых клапанах, клапанах с задвижкой или клапанах других типов. В некоторых вариантах применения может быть предпочтительнее использовать шаровой клапан, а не пробковый клапан, в котором контактное давление вокруг седла распределено более равномерно. В любом случае в контексте использования настоящего изобретения применение конкретного типа клапана не является критическим и формулу настоящего изобретения не следует интерпретировать как ограниченную каким-либо конкретным типом барьера для потока, используемого в клапане. Для специалиста в данной области техники будет очевидно, как настоящее изобретение может быть реализовано в клапане другого типа, отличном от пробкового клапана.[0003] The valve according to the present invention will be described mainly in the context of an embodiment in which a plug valve is used, but it can also be used in ball valves, gate valves or other types of valves. In some applications it may be preferable to use a ball valve rather than a plug valve in which the contact pressure around the seat is more evenly distributed. In any case, in the context of the use of the present invention, the use of a particular type of valve is not critical and the claims of the present invention should not be interpreted as being limited to any particular type of flow barrier used in the valve. It will be apparent to one skilled in the art how the present invention can be implemented in a valve other than a plug valve.
[0004] Для пробковых клапанов требуется такая уплотняющая поверхность, чтобы в закрытом положении пробка сдерживала давление текучей среды во внутреннем канале клапана. Во многих вариантах применения, таких как добыча углеводородов, внутреннее давление может быть чрезвычайно высоким, порядка 15000 фунтов на квадратный дюйм или выше. Кроме того, текучая среда во внутреннем канале может вызвать коррозию или иным образом потенциально повредить уплотнения. Соответственно, целостность и надежность уплотняющей поверхности имеют первостепенное значение при проектировании пробкового клапана.[0004] Plug valves require a sealing surface such that, in the closed position, the plug retains fluid pressure in the valve's internal bore. In many applications, such as hydrocarbon production, the internal pressure can be extremely high, on the order of 15,000 psi or higher. In addition, fluid in the internal passage may corrode or otherwise potentially damage the seals. Accordingly, the integrity and reliability of the sealing surface is of paramount importance when designing a plug valve.
[0005] Одним из основных видов неисправности большинства клапанов является повреждение уплотняющих поверхностей. Одной из причин этого является использование эластомерных или прорезиненных уплотнений в опасных средах, которые встречаются при добыче углеводородов, таких как сырая нефть или природный газ. Использование эластомерных или прорезиненных компонентов может обуславливать повышенный риск нарушения функционирования и выхода из строя клапана и увеличения затрат на техническое обслуживание из-за расположения поврежденных уплотнений или компонентов клапана, и может привести к прерыванию работ по добыче.[0005] One of the main types of failure of most valves is damage to the sealing surfaces. One reason for this is the use of elastomeric or rubber seals in the hazardous environments that are encountered in the production of hydrocarbons such as crude oil or natural gas. The use of elastomeric or rubberized components may present an increased risk of valve malfunction and failure and increased maintenance costs due to the location of damaged seals or valve components, and may result in production interruption.
[0006] Другая проблема существующих конструкций пробковых клапанов состоит в том, что в них традиционно уплотнена только одна сторона клапана, как правило, сторона выпуска для типового направления потока текучей среды через клапан. Эта конструкция склонна к выходу из строя из-за загрязнения уплотняющих поверхностей, поскольку уплотняющие поверхности вступают во взаимодействие только тогда, когда клапан закрыт. Когда клапан открыт, между уплотняющими поверхностями имеется зазор. Вследствие отсутствия постоянного взаимодействия химические вещества и/или твердые частицы, имеющиеся в потоке текучей среды, разрушают уплотняющие поверхности до такой степени, что они больше не обеспечивают уплотнение. Например, песок или другие твердые частицы могут вызвать истирание уплотняющей поверхности, особенно, если уплотнение выполнено из эластомерного материала. Помимо риска истирания, твердые частицы, такие как песок, могут оставаться в зазоре между уплотняющими поверхностями, когда оператор пытается открыть или закрыть клапан, и могут физически препятствовать созданию сплошного уплотнения и/или могут усложнять поворот клапана в открытое или закрытое положение, или из него.[0006] Another problem with current plug valve designs is that traditionally only one side of the valve is sealed, typically the outlet side, for a typical direction of fluid flow through the valve. This design is prone to failure due to contamination of the sealing surfaces, since the sealing surfaces only come into contact when the valve is closed. When the valve is open, there is a gap between the sealing surfaces. Due to the lack of constant interaction, the chemicals and/or particulate matter present in the fluid stream will degrade the sealing surfaces to the extent that they no longer provide a seal. For example, sand or other solid particles can cause abrasion of the sealing surface, especially if the seal is made of an elastomeric material. In addition to the risk of abrasion, solid particles such as sand may remain in the gap between the sealing surfaces when the operator attempts to open or close the valve and may physically prevent a complete seal from being made and/or may make it difficult to rotate the valve to or from the open or closed position. .
[0007] Зазор между уплотняющими поверхностями в типовом пробковом клапане также создает проблемы, поскольку для работы клапанов обычно требуется смазка; без смазки или некоторых других лубрикантов в корпусе клапана пробка или шар не смогут повернуться в закрытое положение. Благодаря наличию зазора между уплотняющими поверхностями смазка, как правило, может перемещаться из внутренней части корпуса клапана в поток текучей среды. Такое перемещение смазки приводит к ее потере, что может привести к невозможности поворота пробки в открытое (или закрытое) положение.[0007] The gap between the sealing surfaces in a typical plug valve also creates problems, since the valves usually require lubrication to operate; without grease or some other lubricant in the valve body, the plug or ball will not be able to rotate to the closed position. Due to the gap between the sealing surfaces, the lubricant can generally move from the interior of the valve body into the fluid stream. This movement of lubricant results in loss of lubricant, which may result in the plug being unable to rotate to the open (or closed) position.
[0008] Хотя существуют и другие конструкции клапанов с двойными уплотнениями, например, в патенте США №5,624,101 эти конструкции главным образом основаны на применении двойных уплотнений для создания механизма с двумя уплотнениями и использовании функции блокировки и стравливания для нормализации давления на уплотнениях. Эта функция блокировки и стравливания может привести к возникновению проблем с уплотнением, аналогичных описанным выше.[0008] Although there are other valve designs with double seals, for example, in US patent No. 5,624,101 these designs are mainly based on the use of double seals to create a double seal mechanism and the use of a block and bleed function to normalize the pressure on the seals. This block and bleed feature can cause sealing problems similar to those described above.
[0009] Другая проблема, связанная с некоторыми пробковыми клапанами из предшествующего уровня техники, заключается в том, что в закрытом положении пробка и корпус клапана могут заклиниваться под высоким давлением. Если ниже или выше по потоку относительно пробкового клапана существует высокое рабочее давление текучей среды, пробка не может сдвинуться из своего положения уплотнения из-за воздействия на клапан усилий высокого давления и застревает на месте. Вероятность такого явления повышается при недостатке смазки в корпусе клапана и эта проблема уже обсуждалась выше. Такие среды с высоким давлением могут быть опасными и могут обуславливать проблемы с обслуживанием пробкового клапана, а также с потенциальный отказ самого пробкового клапана при работе с такими высокими давлениями. В то же время стандартная конструкция также может быть подвержена утечкам при низком давлении, поскольку такая конструкция предназначена для работы под высоким давлением для обеспечения взаимодействия с уплотняющими поверхностями, когда клапан закрыт. Вышеупомянутая проблема потери смазки также может усугубить проблему утечки при низком давлении, поскольку смазка часто обеспечивает уплотнение при низком давлении в существующих конструкциях клапанов.[0009] Another problem associated with some prior art plug valves is that in the closed position, the plug and valve body can become wedged under high pressure. If there is a high operating fluid pressure downstream or upstream of the plug valve, the plug cannot move from its sealing position due to high pressure forces on the valve and is stuck in place. The likelihood of this phenomenon increases with a lack of lubrication in the valve body and this problem has already been discussed above. These high pressure environments can be hazardous and can cause plug valve maintenance problems, as well as potential failure of the plug valve itself when operating at such high pressures. At the same time, the standard design can also be susceptible to low pressure leaks, since this design is designed to operate at high pressure to interact with the sealing surfaces when the valve is closed. The aforementioned loss of lubrication problem can also exacerbate the problem of low pressure leakage, as lubrication often provides a low pressure seal in existing valve designs.
[0010] По вышеуказанным и другим причинам существующие стандартные конструкции клапанов часто ненадежны. Ненадежность этих клапанов часто побуждает пользователей последовательно размещать множество клапанов для гарантированной остановки потока текучей среды.[0010] For the above and other reasons, current standard valve designs are often unreliable. The unreliability of these valves often leads users to place multiple valves in series to ensure fluid flow is stopped.
[0011] Задачей настоящего изобретения является удовлетворение потребности в клапане, который может быть установлен в опасных средах, средах с высоким давлением, в котором легче заменить детали и/или который автоматически создает перепад давления на седлах в зависимости от геометрических характеристик компонентов, используемых для обеспечения уплотняющей поверхности для пробки.[0011] It is an object of the present invention to satisfy the need for a valve that can be installed in hazardous environments, high pressure environments, where it is easier to replace parts, and/or which automatically creates a pressure differential across the seats, depending on the geometry of the components used to provide sealing surface for cork.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
[0012] Один аспект настоящего изобретения состоит в создании клапана с седлом и такой конфигурацией втулки седла, что седло поддерживается в уплотняющем контакте с корпусом пробки независимо от того, находится ли клапан в открытом или закрытом положении.[0012] One aspect of the present invention is to provide a valve with a seat and a seat boss configuration such that the seat is maintained in sealing contact with the plug body whether the valve is in the open or closed position.
[0013] В примере осуществления седло и втулка седла расположены в выемке корпуса клапана и выполнены таким образом, что, когда клапан находится в открытом положении, обеспечивается уплотняющее взаимодействие седла с барьером для потока как со стороны, расположенной выше по потоку, так и со стороны, расположенной ниже по потоку, клапана.[0013] In an exemplary embodiment, the seat and seat sleeve are located in a recess in the valve body and are configured such that when the valve is in the open position, the seat seals against the flow barrier on both the upstream side and the downstream of the valve.
[0014] Седло, как правило, имеет кольцевую форму с двумя радиальными областями поверхности. Когда клапан находится в открытом положении, текучая среда во внутреннем канале оказывает давление на обе области поверхности седла, но из-за разницы в площадях указанных двух поверхностей результирующее положительное усилие, как правило, подталкивает седло с обеспечением уплотняющего взаимодействия с барьером для потока. Кроме того, текучая среда также оказывает давление на область радиальной поверхности втулки седла, расположенную ближе всего к барьеру для потока, стремясь оттолкнуть втулку седла в направлении от барьера для потока. Однако противоположная сторона втулки седла, радиальная поверхность, наиболее удаленная от барьера для потока, вступает в контакт с буртиком корпуса клапана, а не с седлом. Соответственно, давление, оказываемое на втулку седла, не препятствует обеспечению уплотнения между седлом и барьером для потока.[0014] The seat typically has an annular shape with two radial surface regions. When the valve is in the open position, fluid in the internal passage exerts pressure on both areas of the seat surface, but due to the difference in area between the two surfaces, the resulting positive force generally pushes the seat into sealing engagement with the flow barrier. In addition, the fluid also exerts pressure on the region of the radial surface of the seat sleeve closest to the flow barrier, tending to push the seat sleeve away from the flow barrier. However, the opposite side of the seat sleeve, the radial surface furthest from the flow barrier, contacts the valve body shoulder and not the seat. Accordingly, the pressure exerted on the seat sleeve does not interfere with the seal between the seat and the flow barrier.
[0015] Когда клапан находится в закрытом положении, первичное уплотнение поддерживается со стороны, расположенной выше по потоку, аналогично тому, когда клапан находится в открытом положении, в то время как вторичное уплотнение также поддерживается со стороны, расположенной ниже по потоку, клапана.[0015] When the valve is in the closed position, the primary seal is supported on the upstream side, similar to when the valve is in the open position, while the secondary seal is also supported on the downstream side of the valve.
[0016] В одном примере осуществления в дополнение к усовершенствованному механизму уплотнения седло и втулка седла выполнены из нержавеющей стали или другого металла, а не представляют собой резиновые или эластомерные уплотнения, как правило, встречающиеся в пробковых клапанах из предшествующего уровня техники. Это обеспечивает повышенную долговечность, более длительный срок эксплуатации до следующего требуемого технического обслуживания и более надежное уплотнение металл-металл.[0016] In one embodiment, in addition to the improved sealing mechanism, the seat and seat sleeve are made of stainless steel or other metal, rather than the rubber or elastomeric seals typically found in prior art plug valves. This provides increased durability, longer life until the next required maintenance, and a more reliable metal-to-metal seal.
[0017] В одном примере осуществления в дополнение к усовершенствованному механизму уплотнения втулка седла и седло содержат соответствующие участки со шпонками, которые позволяют легко снимать седло для технического обслуживания во время простоя или для проверки. Поворот втулки седла относительно седла может приводить к зацеплению участков со шпонками таким образом, что втулка седла позволяет снять седло с корпуса клапана, или может приводить к расцеплению участков со шпонками, чтобы втулку седла можно было отделить от седла. Это обеспечивает сокращение времени технического обслуживания и снижение затрат на техническое обслуживание.[0017] In one embodiment, in addition to the improved sealing mechanism, the seat sleeve and seat include corresponding keyed portions that allow the seat to be easily removed for downtime maintenance or inspection. Rotation of the seat sleeve relative to the seat may cause the keyed portions to engage so that the seat bush allows the seat to be removed from the valve body, or may cause the keyed portions to disengage so that the seat bush can be separated from the seat. This results in reduced maintenance time and reduced maintenance costs.
[0018] Ссылки во всем описании на «расположенный выше по потоку» и «расположенный ниже по потоку» не следует интерпретировать как ограничение в отношении того, какой термин может быть использован в отношении конкретной части изобретения. Для специалистов в данной области техники будет очевидно, что то, какой участок клапана находится выше или ниже по потоку, зависит от того, в каком направлении протекает текучая среда, и, следовательно, не имеет отношения к конструкции самого устройства.[0018] References throughout the specification to "upstream" and "downstream" should not be interpreted as limiting which term may be used in relation to a particular part of the invention. It will be apparent to those skilled in the art that which portion of the valve is upstream or downstream depends on which direction the fluid is flowing, and is therefore irrelevant to the design of the device itself.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0019] Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже со ссылкой на фигуры, прилагаемые к данной заявке. Объем настоящего изобретения не ограничивается фигурами.[0019] Specific embodiments of the present invention are described below with reference to the figures attached to this application. The scope of the present invention is not limited to the figures.
[0020] На ФИГ. 1 представлен вид в перспективе варианта осуществления пробкового клапана, который изготовлен с фланцами, готовыми к установке.[0020] FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a plug valve that is manufactured with flanges ready for installation.
[0021] На ФИГ. 2 представлен вид сбоку внутренней части варианта осуществления, показанного на ФИГ. 1.[0021] FIG. 2 is a side view of the interior of the embodiment shown in FIG. one.
[0022] На ФИГ. 3 представлен увеличенный вид седла и втулки седла по отношению к пробке и корпусу клапана, когда вариант осуществления клапана, показанный на ФИГ. 1, находится в открытом положении.[0022] FIG. 3 is an enlarged view of the seat and seat sleeve with respect to the plug and valve body when the valve embodiment shown in FIG. 1 is in the open position.
[0023] На ФИГ. 4 представлен тот же вид, что и на ФИГ. 3, со ссылками, указывающими давление, оказываемое текучей средой, когда клапан находится в открытом положении.[0023] FIG. 4 is the same view as in FIG. 3 with references indicating the pressure exerted by the fluid when the valve is in the open position.
[0024] На ФИГ. 5 представлен тот же вид, что и на ФИГ. 4, когда клапан находится в закрытом положении.[0024] FIG. 5 is the same view as in FIG. 4 when the valve is in the closed position.
[0025] На ФИГ. 6 представлен вид сбоку внутренней части варианта осуществления корпуса клапана для альтернативного варианта осуществления клапана с задвижкой.[0025] FIG. 6 is a side view of the inside of an embodiment of a valve body for an alternative embodiment of a gated valve.
[0026] На ФИГ. 7 представлен увеличенный вид седла и втулки седла по отношению к задвижке и корпусу клапана, когда альтернативный вариант осуществления клапана с задвижкой, показанный на ФИГ. 7, находится в закрытом положении.[0026] FIG. 7 is an enlarged view of the seat and seat sleeve with respect to the valve and valve body when the alternative embodiment of the valve with valve shown in FIG. 7 is in the closed position.
[0027] На ФИГ. 8 представлен увеличенный вид сбоку альтернативного варианта осуществления клапана с задвижкой, показанного на ФИГ. 7, с клапаном в открытом положении и ссылками, указывающими давление, оказываемое текучей средой, когда альтернативный вариант осуществления клапана с задвижкой находится в указанном положении.[0027] FIG. 8 is an enlarged side view of an alternative embodiment of the gate valve shown in FIG. 7 with the valve in the open position and references indicating the pressure exerted by the fluid when an alternate embodiment of the gate valve is in the indicated position.
[0028] На ФИГ. 9 представлен тот же вид, что и на ФИГ. 8, когда клапан находится в закрытом положении.[0028] FIG. 9 is the same view as in FIG. 8 when the valve is in the closed position.
[0029] На ФИГ. 9A-9B представлен увеличенный вид сбоку седла и втулки седла по отношению к задвижке и корпусу клапана дополнительных альтернативных вариантов осуществления клапана с задвижкой, включая смещающий элемент.[0029] FIG. 9A-9B are enlarged side views of the seat and seat sleeve with respect to the valve and valve body of further alternate valve and valve embodiments, including the biasing element.
[0030] На ФИГ. 10 представлен вид сбоку внутренней части корпуса альтернативного варианта осуществления клапана с задвижкой, содержащего втулку корпуса.[0030] FIG. 10 is a side view of the inside of the body of an alternative embodiment of a gate valve including a body sleeve.
[0031] На ФИГ. 11 представлен увеличенный вид седла, втулки корпуса и втулки седла по отношению к задвижке и корпусу клапана, когда вариант осуществления клапана, показанный на ФИГ. 10, находится в открытом положении.[0031] FIG. 11 is an enlarged view of the seat, body sleeve, and seat sleeve with respect to the valve and valve body when the valve embodiment shown in FIG. 10 is in the open position.
[0032] На ФИГ. 12 представлен тот же вид, что и на ФИГ. 11, со ссылками, указывающими давление, оказываемое текучей средой, когда клапан находится в открытом положении.[0032] FIG. 12 is the same view as in FIG. 11 with references indicating the pressure exerted by the fluid when the valve is in the open position.
[0033] На ФИГ. 12A-12B представлен увеличенный вид сбоку седла, втулки корпуса и втулки седла по отношению к задвижке и корпусу клапана дополнительных альтернативных вариантов осуществления клапана с задвижкой, включая смещающий элемент.[0033] FIG. 12A-12B are enlarged side views of the seat, body sleeve, and seat sleeve with respect to the gate valve and valve body of additional alternative gate valve embodiments, including the biasing element.
[0034] На ФИГ. 13 представлен тот же вид, что и на ФИГ. 12, когда клапан находится в закрытом положении.[0034] FIG. 13 is the same view as in FIG. 12 when the valve is in the closed position.
[0035] На ФИГ. 14 изображены участки со шпонками втулки седла и седла альтернативного варианта осуществления клапана.[0035] FIG. 14 depicts the keyed portions of the seat sleeve and seat of an alternate valve embodiment.
[0036] На ФИГ. 15 изображена втулка седла, смещающаяся относительно корпуса клапана для зацепления участков со шпонками втулки седла с участками со шпонками седла для более легкого извлечения седла из корпуса клапана.[0036] FIG. 15 shows the seat bushing being displaced relative to the valve body to engage the keyed portions of the seat bushing with the keyed portions of the seat for easier removal of the seat from the valve body.
[0037] На ФИГ. 15А изображено седло, показанное на ФИГ. 15, снимаемое с корпуса клапана с использованием зацепления участков со шпонками седла и втулки седла.[0037] FIG. 15A shows the seat shown in FIG. 15 removed from the valve body by engaging the seat key portions and the seat bushing.
[0038] На ФИГ. 16 изображены участки со шпонками втулки седла и седла в расцепленном положении, в котором их можно отделить друг от друга.[0038] FIG. 16 shows the keyed portions of the seat sleeve and the seat in a disengaged position where they can be separated from each other.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
[0039] Как показано на ФИГ. 1, клапан 100 включает в себя фланцевое соединение, предназначенное для установки в зоне добычи нефти и газа или для аналогичных вариантов применения. Текучая среда входит в клапан через фланцевое соединение 10, расположенное выше по потоку, может проходить через корпус 20 клапана и выходит из фланцевого соединения 30, расположенного ниже по потоку. Клапан выполнен с возможностью управления с помощью штока клапана, который соединен с пробкой и выполнен с возможностью поворота пробки из открытого в закрытое положение. Работой клапана можно управлять с помощью гидравлического исполнительного механизма 40. Могут быть использованы исполнительные механизмы других типов, в том числе электронные.[0039] As shown in FIG. 1,
[0040] На ФИГ. 2 показан пример осуществления клапана 100. Между фланцевым соединением 10, расположенным выше по потоку, и фланцевым соединением 30, расположенным ниже по потоку, проходит внутренний канал 110.[0040] FIG. 2 shows an
[0041] Внутри корпуса 20 клапана расположены пробка 120, седло 130 и втулка 140 седла. Седло 130 и втулка 140 седла обычно имеют кольцевую форму и расположены внутри выемки 150, образованной в корпусе клапана. Как седло 130, так и втулка 140 седла могут быть выполнены из металла, например, из нержавеющей стали. Полость 106 образована внутри корпуса 20 клапана, а пробка 120 поворачивается внутри полости 106. Текучая среда может протекать через внутренний канал 110 в направлении, указанном стрелкой F, но, как отмечено выше, текучая среда также может протекать в противоположном направлении, и клапан будет по-прежнему работать, как описано ниже.[0041] Inside the
[0042] Как показано на ФИГ. 3, сторона седла 130, расположенная ниже по потоку, содержит поверхность 200. Поверхность 200 примыкает к корпусу 20 клапана на поверхности 300 раздела. Сторона седла 130, расположенная выше по потоку, содержит поверхность 210. Поверхность 210 примыкает к пробке 120 на поверхности 310 раздела. Как показано на фигуре, седло 130 может иметь в целом «L-образную» конфигурацию, так что поверхность 200 больше, чем поверхность 210. Кроме того, на промежуточном участке седла 130 образован выступающий в радиальном направлении буртик 215. Таким образом, наружная поверхность седла 130 содержит два отдельных участка: поверхность 212 на стороне, расположенной выше по потоку, и поверхность 214 на стороне, расположенной ниже по потоку.[0042] As shown in FIG. 3, the downstream side of
[0043] Сторона, расположенная ниже по потоку, втулки 140 седла содержит поверхность 220. Как показано на ФИГ. 3, выемка 150 имеет ступенчатую конфигурацию, которая образует выступающий в радиальном направлении буртик 230. На поверхности 320 раздела буртик 230 контактирует с участком поверхности 220 на втулке 140 седла. Остальная часть поверхности 220 на втулке 140 седла не вступает в контакт с каким-либо другим участком клапана 100. Вместо этого имеется камера 340, образованная участками поверхности 220, буртиком 215, поверхностью 212 и буртиком 230. Камера 340 обычно будет охватывать область с относительно низким давлением по сравнению с другими участками клапана 100. Сторона, расположенная выше по потоку, втулки 140 седла содержит поверхность 240. Поверхность 240 не контактирует ни с каким другим участком клапана 100. Втулка 140 седла также имеет нижнюю поверхность 250, которая контактирует с поверхностью 212. Седло 130 и втулка 140 седла контактируют друг с другом на поверхности раздела между поверхностью 250 и поверхностью 212.[0043] The downstream side of the
[0044] Во время работы, когда клапан 100 находится в открытом положении, текучая среда во внутреннем канале 110 и полости 106, как правило, находится под одинаковым давлением. Текучая среда, как правило, оказывает давление P1 на поверхность 200 седла 130 на поверхности 300 раздела. Это давление будет прикладываться в осевом направлении, как показано стрелками на ФИГ. 4. Давление P2 также будет прикладываться в противоположном осевом направлении к поверхности 210 седла 130 на поверхности 310 раздела. Давление P3 также будет прикладываться в том же осевом направлении, что и давление P2, к поверхности 240 втулки 140 седла.[0044] During operation, when the
[0045] Из-за разницы в площади поверхности между поверхностью 200 и поверхностью 210 общее усилие (давление, умноженное на площадь поверхности), создаваемое давлением P1, превышает полное усилие, создаваемое давлением P2. Эта разница в усилии, как правило, обуславливает подталкивание седла 130 с обеспечением уплотняющего взаимодействия с пробкой 120 на поверхности 310 раздела. Кроме того, хотя давление P3 прикладывается в направлении, противоположном направлению для давления P1, оно не мешает обеспечению уплотняющего взаимодействия седла 130, поскольку комбинация буртика 230 и камеры 340 предотвращает приведение в контакт поверхности 220 втулки 140 седла с седлом 130. Вместо этого давлению P3 противодействует усилие реакции на буртике 230. Соответственно, разность усилий, возникающих в результате приложения давления P1 по сравнению с давлением P2, является достаточной для обеспечения надежного уплотнения металл-металл на поверхности 310 раздела. Кроме того, как отмечалось выше, по мере повышения давления во внутреннем канале 110 разница в усилии, оказываемом давлениями P1 и P2, также будет увеличиваться и, таким образом, характеристики уплотнения и, таким образом, клапана будут улучшаться по мере повышения внутреннего давления. Вышеприведенное описание работы клапана 100 в открытом положении в равной степени применимо к стороне, расположенной выше по потоку, и к стороне, расположенной ниже по потоку, пробки 120.[0045] Due to the difference in surface area between
[0046] В некоторых ситуациях давление текучей среды в полости 106 может быть выше, чем давление текучей среды в канале 110. Это может произойти, например, после полного сброса давления в канале 110, и предыдущее рабочее давление, иногда достигающее 15000 фунтов на квадратный дюйм, может поддерживаться в полости 106. Такой перепад давления может быть опасным для персонала, работающего вблизи клапана, включая, например, обслуживающий персонал, который пытается обслуживать клапан, когда в полости 106 возникло высокое давление. Для решения проблемы в такой ситуации седло 130 может иметь поверхность 216 с меньшим диаметром, чем поверхность 212, которая выполняет функцию элемента для сброса давления в полости 106. Как показано на ФИГ. 4, поверхность 212 может иметь форму скошенного угла. В этом варианте осуществления давление в полости 106 вызовет приложение усилия P5 к поверхности 216 с некоторой составляющей усилия, действующей в осевом направлении по направлению от пробки 120. Когда давление в канале 110 достаточно мало, так что усилие P1 меньше усилия P5, седло 130 будет перемещаться по направлению от пробки 100, благодаря чему давление в полости 106 будет сброшено в канал 110 по поверхности 210.[0046] In some situations, the pressure of the fluid in the
[0047] Когда клапан 100 находится в закрытом положении, корпус 20 клапана, пробка 120, седло 130 и втулка 140 седла со стороны, расположенной выше по потоку, пробки 120 функционируют по существу так же, как описано выше. Таким образом, работа со стороны, расположенной выше по потоку, не зависит от того, находится ли клапан в открытом или закрытом положении.[0047] When
[0048] Когда клапан 100 находится в закрытом положении, уплотнение обеспечивается со стороны, расположенной ниже по потоку, пробки 120, но, возможно, за счет действия другого механизма. Если давление уравновешено таким образом, что давление остается приблизительно одинаковым как со стороны, расположенной выше по потоку, так и со стороны, расположенной ниже по потоку, пробки 120, то механизм уплотнения будет по существу таким же, как описано выше, когда клапан 100 находится в открытом положении. Однако, если давление не уравновешено, причем давление выше по потоку превышает давление ниже по потоку, как показано на ФИГ. 5, давление P4 создается пробкой 120 в осевом направлении, а давление, действующее в направлении, противоположном направлению давления P4, отсутствует (или является меньшим). Соответственно, давление P4 будет, как правило, подталкивать пробку 120 в седло 130 на поверхности 310 раздела. Таким образом, когда клапан 100 находится в закрытом положении, уплотнение обеспечивается как со стороны, расположенной выше по потоку, так и со стороны, расположенной ниже по потоку, пробки 120, независимо от относительного давления с обеих сторон пробки.[0048] When the
[0049] Кроме того, как показано на ФИГ. 3 и 4, дополнительные уплотнения могут быть размещены на поверхностях раздела между поверхностью 250 втулки 140 седла и поверхностью 212 седла 130, на поверхности раздела между поверхностью 214 седла 130 и корпусом 20 клапана и/или на поверхности раздела между верхней поверхностью втулки 140 седла и корпусом 20 клапана. Такие уплотнения могут быть эластомерными, такими как, например, уплотнительные кольца.[0049] In addition, as shown in FIG. 3 and 4, additional seals may be placed at the interfaces between the
[0050] На ФИГ. 6 показан альтернативный вариант осуществления с использованием клапана 400 с задвижкой, а не клапана, в котором происходит поворот, например, пробкового или шарового клапана. Хотя ориентация компонентов отличается от варианта осуществления, показанного на ФИГ. 1-5, основная концепция является такой же. Между расположенным выше по потоку фланцевым соединением 410 и расположенным ниже по потоку фланцевым соединением 430 проходит внутренний канал 510.[0050] FIG. 6 shows an alternative embodiment using a
[0051] Внутри корпуса 420 клапана расположена задвижка 520, седло 530 и втулка 540 седла. Седло 530 и втулка 540 седла обычно имеют кольцевую форму и расположены внутри выемки 550, образованной в корпусе клапана. Полость 406 образована внутри корпуса 420 клапана, а задвижка 520 перемещается внутри полости 406. Как показано на ФИГ. 7, сторона седла 530, расположенная ниже по потоку, содержит поверхность 600. Поверхность 600 примыкает к корпусу 420 клапана на поверхности 700 раздела. Сторона седла 530, расположенная выше по потоку, содержит поверхность 610. Поверхность 610 примыкает к задвижке 520 на поверхности 710 раздела. Как показано на фигуре, седло 530 может иметь в целом «L-образную» конфигурацию, так что поверхность 600 больше, чем поверхность 610. Кроме того, на промежуточном участке седла 530 образован выступающий в радиальном направлении буртик 615. Таким образом, наружная поверхность седла 530 содержит два отдельных участка: поверхность 612 на стороне, расположенной выше по потоку, и поверхность 614 на стороне, расположенной ниже по потоку.[0051] Within the
[0052] Сторона, расположенная ниже по потоку, втулки 540 седла содержит поверхность 620. Как показано на ФИГ. 7, выемка 550 имеет ступенчатую конфигурацию, которая образует выступающий в радиальном направлении буртик 630. На поверхности 720 раздела буртик 630 контактирует с участком поверхности 620 на втулке 540 седла. Остальная часть поверхности 620 на втулке 540 седла не вступает в контакт с каким-либо другим участком клапана 400. Вместо этого имеется камера 740, образованная участками поверхности 620, буртиком 615, поверхностью 612 и буртиком 630. Камера 740 обычно будет охватывать область с относительно низким давлением по сравнению с другими участками клапана 400. Сторона, расположенная выше по потоку, втулки 540 седла содержит поверхность 640. Поверхность 640 не контактирует ни с каким другим участком клапана 400. Втулка 540 седла также имеет нижнюю поверхность 650, которая контактирует с поверхностью 612. Седло 530 и втулка 540 седла контактируют друг с другом на поверхности раздела между поверхностью 650 и поверхностью 612.[0052] The downstream side of the
[0053] Во время работы, когда клапан 400 находится в открытом положении, текучая среда внутри внутреннего канала 510, как правило, оказывает давление P5 на поверхность 600 седла 530 на поверхности 700 раздела. Это давление будет прикладываться в осевом направлении, как показано стрелками на ФИГ. 8. Давление P6 также будет прикладываться в противоположном осевом направлении к поверхности 610 седла 530 на поверхности 710 раздела. Давление P7 также будет прикладываться в том же осевом направлении, что и давление P6, к поверхности 640 втулки 540 седла.[0053] During operation, when
[0054] Из-за разницы в площади поверхности между поверхностью 600 и поверхностью 610 общее усилие (давление, умноженное на площадь поверхности), создаваемое давлением P5, превышает полное усилие, создаваемое давлением P6. Эта разница в усилии, как правило, обуславливает подталкивание седла 530 с обеспечением уплотняющего взаимодействия с задвижкой 520 на поверхности 710 раздела. Кроме того, хотя давление P7 прикладывается в направлении, противоположном направлению для давления P5, оно не мешает обеспечению уплотняющего взаимодействия седла 530, поскольку комбинация буртика 630 и камеры 740 предотвращает приведение в контакт поверхности 620 втулки 540 седла с седлом 530. Вместо этого давлению P7 противодействует усилие реакции на буртике 630. Соответственно, разность усилий, возникающих в результате приложения давления P5 по сравнению с давлением P6, является достаточной для обеспечения надежного уплотнения металл-металл на поверхности 710 раздела. Кроме того, как отмечалось выше, по мере повышения давления во внутреннем канале 510 разница в усилии, оказываемом давлениями P5 и P6, также будет увеличиваться и, таким образом, характеристики уплотнения и, таким образом, клапана будут улучшаться по мере повышения внутреннего давления. Вышеприведенное описание работы клапана 400 в открытом положении в равной степени применимо к стороне, расположенной выше по потоку, и к стороне, расположенной ниже по потоку, задвижки 520.[0054] Due to the difference in surface area between
[0055] Когда клапан 400 находится в закрытом положении, корпус 420 клапана, задвижка 520, седло 530 и втулка 540 седла со стороны, расположенной выше по потоку, задвижки 520 функционируют по существу так же, как описано выше. Таким образом, работа со стороны, расположенной выше по потоку, не зависит от того, находится ли клапан в открытом или закрытом положении.[0055] When
[0056] Для специалистов в данной области техники будет очевидно, что седло 530 может включать в себя элемент для сброса давления, аналогичный элементу, описанному выше в связи с седлом 130, так что в клапане 400 не будет возникать чрезмерных перепадов давления между полостью 406 и каналом 510.[0056] It will be apparent to those skilled in the art that seat 530 may include a pressure relief feature similar to that described above in connection with
[0057] Когда клапан 400 находится в закрытом положении, уплотнение обеспечивается со стороны, расположенной ниже по потоку, задвижки 520, но, возможно, за счет действия другого механизма. Если давление уравновешено таким образом, что давление остается приблизительно одинаковым как со стороны, расположенной выше по потоку, так и со стороны, расположенной ниже по потоку, задвижки 520, то механизм уплотнения будет по существу таким же, как описано выше, когда клапан 400 находится в открытом положении. Однако, если давление не уравновешено, причем давление выше по потоку превышает давление ниже по потоку, как показано на ФИГ. 9, давление P8 создается задвижкой 520 в осевом направлении, а давление, действующее в направлении, противоположном направлению давления P8, отсутствует (или является меньшим). Соответственно, давление P8 будет, как правило, подталкивать задвижку 520 в седло 530 на поверхности 710 раздела. Таким образом, когда клапан 400 находится в закрытом положении, уплотнение обеспечивается как со стороны, расположенной выше по потоку, так и со стороны, расположенной ниже по потоку, задвижки 520, независимо от относительного давления с обеих сторон задвижки.[0057] When
[0058] На ФИГ. 9A показан альтернативный вариант осуществления клапана 400. Опора 760 может быть прикреплена к седлу 530 и проходить, как правило, в радиальном направлении, при этом смещающий элемент 750 проходит в осевом направлении между опорой 760 и корпусом 420 клапана. Смещающий элемент 750 может представлять собой пружину, тарельчатую шайбу Бельвилля или любое другое подходящее устройство, которое смещается, оказывая осевое давление на опору 760 в направлении задвижки 520. Опора 760 может представлять собой стойку, рычаг, спицу или любую проходящую в радиальном направлении конструкцию, выполненную с возможностью передачи осевого усилия, создаваемого смещающим элементом 750. Благодаря его прикреплению между седлом 530 и опорой 760 осевое усилие, создаваемое смещающим элементом 750, способствует поддержанию уплотнения между седлом 530 и задвижкой 520, в частности, в условиях работы под низким давлением. Как показано на ФИГ. 9B, смещающий элемент 750 может вместо этого проходить в осевом направлении между опорой 760 и втулкой 540 седла.[0058] FIG. 9A shows an alternative embodiment of the
[0059] На ФИГ. 10 показан альтернативный вариант осуществления клапана 800. Аналогично клапану 100, показанному на ФИГ. 2, между расположенным выше по потоку фланцевым соединением 810 и расположенным ниже по потоку фланцевым соединением 830 проходит внутренний канал 805.[0059] FIG. 10 shows an alternate embodiment of valve 800. Similar to
[0060] Внутри корпуса 820 клапана расположены задвижка 920, седло 930, втулка 940 седла и втулка 945 корпуса. Седло 930, втулка 940 седла и втулка 945 корпуса обычно имеют кольцевую форму и расположены внутри выемки 950, образованной в корпусе клапана. Седло 930, втулка 940 седла и втулка 945 корпуса могут быть выполнены из металла, например, из нержавеющей стали. Альтернативно седло 930 может быть выполнено из материала, отличного от материала втулки 940 седла и/или втулки 945 корпуса, для обеспечения большей устойчивости к воздействию усилий, действующих на седло 930 в результате его уплотняющего взаимодействия с задвижкой 920. Полость 806 образована внутри корпуса 820 клапана, а задвижка 920 перемещается внутри полости 806. Текучая среда может протекать через внутренний канал 805 в направлении, указанном стрелкой F, но, как отмечено выше в отношении другого раскрытого варианта осуществления, текучая среда также может протекать в противоположном направлении, и клапан будет по-прежнему работать, как описано ниже.[0060] Inside the
[0061] Как показано на ФИГ. 11, расположенная ниже по потоку сторона втулки 945 корпуса содержит поверхность 1000. Поверхность 1000 примыкает к корпусу 820 клапана на поверхности 1100 раздела. Сторона, расположенная выше по потоку, втулки 945 корпуса содержит поверхность 1120. Сторона, расположенная ниже по потоку, седла 930 содержит поверхность 1130. Поверхность 1120 втулки 945 корпуса примыкает к поверхности 1130 седла 930 на поверхности 1140 раздела. Как показано на ФИГ. 11, площадь поверхности 1120 и площадь поверхности 1130 предпочтительно по существу эквивалентны.[0061] As shown in FIG. 11, the downstream side of
[0062] Сторона седла 930, расположенная выше по потоку, содержит поверхность 1010. Поверхность 1010 примыкает к задвижке 920 на поверхности 1110 раздела. Как показано на фигуре, седло 930 может иметь в целом «L-образную» конфигурацию, так что поверхность 1010 меньше, чем поверхность 1130. Аналогичным образом, поверхность 1000 втулки 945 корпуса также может быть меньше поверхности 1120. Кроме того, на промежуточном участке седла 930 образован выступающий в радиальном направлении буртик 1015. Таким образом, наружная поверхность седла 930 содержит два отдельных участка: поверхность 1012 на стороне, расположенной выше по потоку, и поверхность 1014 на стороне, расположенной ниже по потоку.[0062] The upstream side of
[0063] Сторона, расположенная ниже по потоку, втулки 940 седла содержит поверхность 1020. Как показано на ФИГ. 11, втулка 945 корпуса имеет ступенчатую конфигурацию, которая образует выступающий в радиальном направлении буртик 1030. На поверхности 1025 раздела буртик 1030 втулки 945 корпуса контактирует с участком поверхности 1020 на втулке 940 седла. Остальная часть поверхности 1020 на втулке 940 седла не вступает в контакт с каким-либо другим участком клапана 800. Вместо этого имеется камера 1170, образованная участками поверхности 1020, буртиком 1015, поверхностью 1012 и буртиком 1030. Камера 1170 обычно будет охватывать область с относительно низким давлением по сравнению с другими участками клапана 800. Сторона, расположенная выше по потоку, втулки 940 седла содержит поверхность 1040. Поверхность 1040 не контактирует ни с каким другим участком клапана 800. Втулка 940 седла также имеет нижнюю поверхность 1050, которая контактирует с поверхностью 1012. Седло 930 и втулка 940 седла контактируют друг с другом на поверхности раздела между поверхностью 1050 и поверхностью 1012.[0063] The downstream side of the
[0064] Во время работы, когда клапан 800 находится в открытом положении, текучая среда во внутреннем канале 805 и полости 806, как правило, находится под одинаковым давлением. Текучая среда, как правило, оказывает давление P10 на поверхность 1130 седла 930 на поверхности 1140 раздела. Это давление будет прикладываться в осевом направлении, как показано стрелками на ФИГ. 12.[0064] During operation, when the valve 800 is in the open position, the fluid in the
[0065] Давление P11 также будет прикладываться в противоположном осевом направлении к поверхности 1010 седла 930 на поверхности 1110 раздела. Давление P12 также будет прикладываться в том же осевом направлении, что и давление P11, к поверхности 1040 втулки 940 седла.[0065] The pressure P11 will also be applied in the opposite axial direction to the
[0066] Из-за разницы в площади поверхности между поверхностью 1130 и поверхностью 1010 общее усилие (давление, умноженное на площадь поверхности), создаваемое давлением P10, превышает полное усилие, создаваемое давлением P11. Эта разница в усилии, как правило, обуславливает подталкивание седла 930 с обеспечением уплотняющего взаимодействия с задвижкой 920 на поверхности 1110 раздела. Кроме того, хотя давление P12 прикладывается в направлении, противоположном направлению для давления P10, оно не мешает обеспечению уплотняющего взаимодействия седла 930, поскольку комбинация буртика 1030 втулки 945 корпуса и камеры 1170 предотвращает приведение в контакт поверхности 1020 втулки 940 седла с седлом 930. Вместо этого давление P12 передается на втулку 945 корпуса за счет усилия P13 реакции на буртике 1030, в результате чего втулка 945 корпуса взаимодействует в осевом направлении с корпусом 820 клапана на поверхности 1100 раздела. Соответственно, разность усилий, возникающих в результате приложения давления P10 по сравнению с давлением P11, является достаточной для обеспечения надежного уплотнения металл-металл на поверхности 1110 раздела. Кроме того, как отмечалось выше, по мере повышения давления во внутреннем канале 805 разница в усилии, оказываемом давлениями P10 и P11, также будет увеличиваться и, таким образом, характеристики уплотнения и, таким образом, клапана будут улучшаться по мере повышения внутреннего давления.[0066] Due to the difference in surface area between
[0067] Для специалистов в данной области техники будет очевидно, что седло 930 может включать в себя элемент для сброса давления, аналогичный элементу, описанному выше в связи с седлом 130, так что в клапане 800 не будет возникать чрезмерных перепадов давления между полостью 806 и каналом 805.[0067] It will be apparent to those skilled in the art that seat 930 may include a pressure relief feature similar to that described above in connection with
[0068] Вышеприведенное описание работы клапана 800 в открытом положении в равной степени применимо к стороне, расположенной выше по потоку, и к стороне, расположенной ниже по потоку, задвижки 920. Когда клапан 800 находится в закрытом положении, корпус 820 клапана, задвижка 920, седло 930, втулка 940 седла и втулка 945 корпуса со стороны, расположенной выше по потоку, задвижки 920 функционируют по существу так же, как описано выше. Таким образом, работа со стороны, расположенной выше по потоку, не зависит от того, находится ли клапан в открытом или закрытом положении.[0068] The above description of the operation of valve 800 in the open position applies equally to the upstream side and downstream side of
[0069] Когда клапан 800 находится в закрытом положении, уплотнение обеспечивается со стороны, расположенной ниже по потоку, задвижки 920, но, возможно, за счет действия другого механизма. Если давление уравновешено таким образом, что давление остается приблизительно одинаковым как со стороны, расположенной выше по потоку, так и со стороны, расположенной ниже по потоку, задвижки 920, то механизм уплотнения будет по существу таким же, как описано выше, когда клапан 800 находится в открытом положении. Однако, если давление не уравновешено, причем давление выше по потоку превышает давление ниже по потоку, как показано на ФИГ. 13, давление P14 создается задвижкой 920 в осевом направлении, а давление, действующее в направлении, противоположном направлению давления P14, отсутствует (или является меньшим). Соответственно, давление P14 будет, как правило, подталкивать задвижку 920 в седло 930 на поверхности 1110 раздела. Седло 930 будет оказывать давление P15 на втулку 945 седла за счет контакта между поверхностью 1120 втулки 945 корпуса и поверхностью 1130 седла 930 на поверхности 1140 раздела. Таким образом, когда клапан 800 находится в закрытом положении, уплотнение обеспечивается как со стороны, расположенной выше по потоку, так и со стороны, расположенной ниже по потоку, задвижки 920, независимо от относительного давления с обеих сторон пробки.[0069] When valve 800 is in the closed position, sealing is provided from the downstream side of
[0070] Кроме того, как показано на ФИГ. 10-13, дополнительные уплотнения могут быть размещены на различных поверхностях раздела между поверхностями седла 930, втулки 940 седла и втулки 945 корпуса. Хотя эти уплотнения могут быть эластомерными, подобно уплотнениям, описанным выше в отношении других вариантов осуществления, вариант осуществления, показанный на ФИГ. 10-13 обеспечивает по меньшей мере одно дополнительное преимущество. Поскольку седло 930 непосредственно не контактирует с корпусом 820 клапана, отсутствует необходимость в размещении каких-либо уплотнений в выемке, образованной путем удаления материала из седла 930 или корпуса 820 клапана. Как показано на ФИГ. 10-13, все уплотнения могут быть размещены в канавках, образованных во втулке 940 седла или втулке 945 корпуса, что позволяет упростить изготовление и способствует долговечности всей конструкции клапана 800.[0070] In addition, as shown in FIG. 10-13, additional seals may be placed at various interfaces between the surfaces of the
[0071] Кроме того, как показано на ФИГ. 10-13, смещающий элемент 1150 может быть расположен между кольцевым буртиком 1160 втулки 945 корпуса и корпусом 820 клапана. Смещающий элемент 1150 может представлять собой пружину, тарельчатую шайбу Бельвилля или любое другое подходящее устройство, которое смещается, оказывая осевое давление на кольцевой буртик 1160 в направлении задвижки 920. В результате контакта между поверхностью 1120 втулки 945 корпуса и поверхностью 1130 седла 930 на поверхности 1140 раздела осевое усилие, создаваемое смещающим элементом 1150, способствует поддержанию уплотнения между седлом 930 и задвижкой 920, в частности, в условиях работы под низким давлением.[0071] In addition, as shown in FIG. 10-13, the
[0072] Кроме того, как показано на ФИГ. 10-13, втулка 940 седла и втулка 945 корпуса могут быть соединены с помощью крепежного элемента 1180. Крепежный элемент 1180 может представлять собой винт, штифт или любое другое подходящее устройство для жесткого соединения втулки 940 седла и втулки 945 корпуса, с обеспечением того, что поверхность 1040 втулки 940 седла не контактирует с задвижкой 920.[0072] In addition, as shown in FIG. 10-13, the
[0073] Добавление втулки 945 корпуса имеет несколько потенциальных преимуществ по сравнению с вариантом осуществления, показанным на ФИГ. 1-9. Использование втулки 945 корпуса позволяет использовать седло 930, которое значительно меньше седла 130. Седло, как правило, представляет собой компонент клапана такого типа, который необходимо заменять чаще всего, и его часто изготавливают из более дорогих материалов, чем материалы, используемые для изготовления других компонентов. Соответственно, использование меньшего седла обеспечивает большую экономичность всей конструкции клапана. Кроме того, как отмечено выше, использование втулки 945 корпуса позволяет избежать потенциальных проблем, связанных с размещением уплотняющих элементов внутри канавок, образованных либо в седле 930, либо в корпусе 820 клапана. Кроме того, использование втулки 945 корпуса облегчает использование смещающего элемента 1150 для облегчения обеспечения уплотнения при низком давлении.[0073] The addition of the
[0074] На ФИГ. 12A показан альтернативный вариант осуществления клапана 800. Опора 1170 может быть прикреплена к седлу 930 и проходить, как правило, в радиальном направлении, при этом смещающий элемент 1150 проходит в осевом направлении между опорой 1170 и втулкой 945 корпуса. Смещающий элемент 1150 может представлять собой пружину, тарельчатую шайбу Бельвилля или любое другое подходящее устройство, которое смещается, оказывая осевое давление на опору 1170 в направлении задвижки 920. Опора 1170 может представлять собой стойку, рычаг, спицу или любую проходящую в радиальном направлении конструкцию, выполненную с возможностью передачи осевого усилия, создаваемого смещающим элементом 1150. В результате крепления между седлом 930 и опорой 1170 осевое усилие, создаваемое смещающим элементом 1150, способствует поддержанию уплотнения между седлом 930 и задвижкой 920, особенно в условиях работы под низким давлением. Как показано на ФИГ. 12B, смещающий элемент 1150 может вместо этого проходить в осевом направлении между опорой 1170 и втулкой 940 седла.[0074] FIG. 12A shows an alternate embodiment of the valve 800. The
[0075] На ФИГ. 14 показан альтернативный вариант осуществления клапана 400. Этот вариант осуществления иллюстрирует возможность использования втулки 940 седла и седла 931 со шпонкой относительно корпуса 420 клапана для облегчения снятия седла 931 с корпуса 420 клапана. Седло 931 может иметь участок со шпонкой в местоположении 1141, а втулка 940 седла может иметь участок со шпонкой в местоположении 1140. На ФИГ. 14 показаны участки со шпонками, когда втулка 940 седла и седло 931 установлены в корпус 420 клапана во время стандартной работы клапана 400. На ФИГ. 15 показана втулка 940 седла, частично снятая с корпуса 420 клапана, так что участок 1140 со шпонкой втулки 940 седла входит в зацепление с участком 1141 со шпонкой седла 931 в ходе разборки клапана 400. На ФИГ. 15A показана втулка 940 седла, на которой седло 931 снимают с корпуса 420 клапана с использованием участков 1140 и 1141 со шпонкой. На ФИГ. 16 показано расцепленное расположение участков 1140 и 1141 со шпонкой, позволяющее отделить втулку 940 седла и седло 931 друг от друга при повороте одного из них. Таким образом, функционирование клапана при использовании седла 931 и втулки 940 седла со шпонкой не будет ухудшено, а, скорее, будут снижены затраты на техническое обслуживание и уменьшено время простоя благодаря возможности более быстрой замены изношенного седла 931 в клапане 400. Понятно, что в вышеизложенное описание могут быть внесены изменения, не выходящие за рамки объема настоящего изобретения. В некоторых примерах осуществления элементы и идеи различных иллюстративных примеров осуществления могут быть объединены полностью или частично в некоторых или всех иллюстративных примерах осуществления. Кроме того, один или более элементов и идей различных иллюстративных примеров осуществления могут быть опущены, по меньшей мере частично, и/или объединены, по меньшей мере частично, с одним или более другими элементами и идеями различных иллюстративных вариантов осуществления.[0075] FIG. 14 shows an alternate embodiment of a
[0076] Любые пространственные привязки, такие как, например, «верхний», «нижний», «выше», «ниже», «между», «снизу», «вертикальный», «горизонтальный», «угловой», «вверх», «вниз», «рядом», «слева направо», «справа налево», «сверху вниз», «снизу вверх», «сверху», «снизу», «низ-верх», «верх-вниз» и т.д. предназначены исключительно для целей иллюстрации и не ограничивают конкретную ориентацию или расположение конструкции, описанной выше.[0076] Any spatial references, such as, for example, "top", "bottom", "above", "below", "between", "bottom", "vertical", "horizontal", "corner", "up , down, side by side, left to right, right to left, top to bottom, bottom to top, top to bottom, bottom to top, top to bottom, and etc. are for illustration purposes only and do not limit the particular orientation or location of the structure described above.
[0077] Хотя в некоторых примерах осуществления различные этапы, процессы и процедуры описаны как проявляющиеся в виде отдельных действий, один или более этапов, один или более процессов и/или одна или более процедур также могут выполняться в разном порядке, одновременно и/или последовательно. В некоторых примерах осуществления этапы, процессы и/или процедуры могут быть объединены в один или более этапов, процессов и/или процедур.[0077] Although in some embodiments, the various steps, processes, and procedures are described as appearing as separate acts, one or more steps, one or more processes, and/or one or more procedures may also be performed in a different order, simultaneously, and/or sequentially. . In some embodiments, steps, processes, and/or procedures may be combined into one or more steps, processes, and/or procedures.
[0078] В некоторых примерах осуществления один или более рабочих этапов в каждом варианте осуществления могут быть опущены. Кроме того, в некоторых случаях некоторые признаки настоящего изобретения могут быть использованы без соответствующего использования других признаков. Кроме того, один или более из описанных выше вариантов осуществления и/или изменений могут быть полностью или частично объединены с любым одним или более из других описанных выше вариантов осуществления и/или изменений.[0078] In some embodiments, one or more operating steps in each embodiment may be omitted. In addition, in some cases, some features of the present invention may be used without the corresponding use of other features. In addition, one or more of the embodiments and/or modifications described above may be combined in whole or in part with any one or more of the other embodiments and/or modifications described above.
[0079] Хотя выше были подробно описаны некоторые примеры осуществления, описанные варианты осуществления являются лишь примерами и не являются ограничивающими, и для специалистов в данной области техники будет очевидно, что в примерах осуществления возможны многие другие модификации, изменения и/или замены без существенного отклонения от новых идей и преимуществ настоящего изобретения. Соответственно, все такие модификации, изменения и/или замены включены в объем настоящего изобретения, который определяется нижеследующей формулой изобретения. В формуле изобретения любые пункты «средство плюс функция» предназначены для охвата конструкций, описанных в данном документе как выполняющих указанную функцию, и не только конструкционных эквивалентов, но также и эквивалентных конструкций. Кроме того, заявитель явно не намерен ссылаться на пункт 6, §112 статьи 35 Свода законов США для каких-либо ограничений любого из пунктов формулы изобретения в данном документе, за исключением тех пунктов, в отношении которых в формуле явным образом использовано слово «означает» вместе со связанной функцией.[0079] Although some embodiments have been described in detail above, the described embodiments are only examples and are not limiting, and it will be obvious to those skilled in the art that many other modifications, changes and/or substitutions are possible in the embodiments without significant departure. from new ideas and advantages of the present invention. Accordingly, all such modifications, changes and/or substitutions are included within the scope of the present invention, which is defined by the following claims. In the claims, any "means plus function" claims are intended to cover the structures described herein as performing the specified function, and not only structural equivalents, but also equivalent structures. Furthermore, Applicant expressly does not intend to invoke paragraph 6, §112 of Article 35 of the United States Code for any limitation of any of the claims in this document, except for those claims in respect of which the word “means” is expressly used in the claims. along with the associated function.
Claims (32)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/754,081 | 2018-11-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2773850C1 true RU2773850C1 (en) | 2022-06-14 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3521855A (en) * | 1967-08-31 | 1970-07-28 | Bell Aerospace Corp | Ball valve seat-seal |
US4226258A (en) * | 1977-12-02 | 1980-10-07 | Kobe Steel, Limited | Ball valve |
US5201872A (en) * | 1992-01-27 | 1993-04-13 | Superior Oilfield Products, Inc. | Gate valve improvement |
US5533738A (en) * | 1994-07-01 | 1996-07-09 | Borsig Kugelhahn Gmbh | Pressure controlled apparatus for sealing shutoff devices located in pipelines |
US5707042A (en) * | 1995-09-14 | 1998-01-13 | Nuovo Pignone S.P.A. | Device for shifting the seats of a ball valve |
RU114118U1 (en) * | 2011-10-14 | 2012-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "МКТ-АСДМ" | BALL VALVE |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3521855A (en) * | 1967-08-31 | 1970-07-28 | Bell Aerospace Corp | Ball valve seat-seal |
US4226258A (en) * | 1977-12-02 | 1980-10-07 | Kobe Steel, Limited | Ball valve |
US5201872A (en) * | 1992-01-27 | 1993-04-13 | Superior Oilfield Products, Inc. | Gate valve improvement |
US5533738A (en) * | 1994-07-01 | 1996-07-09 | Borsig Kugelhahn Gmbh | Pressure controlled apparatus for sealing shutoff devices located in pipelines |
US5707042A (en) * | 1995-09-14 | 1998-01-13 | Nuovo Pignone S.P.A. | Device for shifting the seats of a ball valve |
RU114118U1 (en) * | 2011-10-14 | 2012-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "МКТ-АСДМ" | BALL VALVE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9989157B2 (en) | Valve vented redundant stem seal system | |
CA3117214C (en) | Valve with pressure differential seating | |
US7690626B2 (en) | Ball valve having self-centering seats | |
EP3670977B1 (en) | Gate valve with seat assembly | |
US11572956B2 (en) | Valve with pressure differential seating | |
US5727775A (en) | Gate valve with dual seal rings on a unitary seat ring | |
US20160223089A1 (en) | Choke Valve Wear Monitoring System and Method | |
CA2931760C (en) | Dual seal fire safe stem packing orientation | |
US20240102558A1 (en) | Valve with pressure differential seating | |
US11655900B2 (en) | Valve with pressure differential seating | |
WO2014209572A1 (en) | Device for sealing a valve | |
RU2773850C1 (en) | Valve with pressure drop on the seat | |
US4540013A (en) | Fire responsive stem retention apparatus | |
EP3864330B1 (en) | Slam-shut safety assembly for providing redundant safety shutoff | |
WO2016171857A1 (en) | Valve vented redundant stem seal system | |
US20050230653A1 (en) | Low pressure stem gas seal | |
US11460114B2 (en) | Gate valve with improved bonnet seal assembly |