RU2851103C1 - Шаровой поршень - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к шаровым поршням и может быть использовано в нефтяной промышленности при проведении поверки турбинных и других преобразователей расхода на узлах учета нефти трубопоршневыми поверочными установками. Шаровой поршень для трубопоршневой установки содержит цельнолитую сферу из упругодеформируемого материала. Внутренняя полость сферы заполнена охлаждающей жидкостью, не содержащей летучих веществ, способных вступить в реакцию с материалом цельнолитого шарового поршня. Сфера содержит герметично установленный клапан, внешние торцевые поверхности которого заглублены относительно внешней поверхности сферы, внутренние торцы обеспечивают доступ во внутреннюю полость сферы. Изобретение обеспечивает работу трубопоршневой установки без заеданий и застреваний шарового поршня. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к шаровым поршням и может быть использовано, например, в нефтяной промышленности при проведении поверки турбинных и других преобразователей расхода на узлах учета нефти трубопоршневыми поверочными установками.

Из существующего уровня техники известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода (патент RU 2008992 С1, 16.07.1991 МПК В08В 9/04), содержащее рабочий орган в виде упругой оболочки с наполнителем, а оболочка выполнена из нетканого проволочного материала типа металлорезины МР, а в качестве наполнителя использован гранулированный материал.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является шаровой поршень для трубопоршневой установки (патент RU 165511 U1, 01.12.2015, МПК В08В 9/04, G01F 25/00), содержащий двухслойную сферу заданного диаметра, состоящую из внешнего слоя и внутреннего слоя, причем внутренний слой состоит из двух полушарий, герметично соединенных между собой основным материалом, а внешний слой представляет собой единую сферу, внутренняя полость заполнена антифризом без содержания растворителей, а основной материал представляет собой упругодеформируемый полиуретан, при этом в двухслойной сфере герметично по оси по противоположным полюсам установлены впускной клапан и выпускной клапан из коррозийно-стойкой стали, так что внешние торцевые поверхности впускного клапана и выпускного клапана заглублены относительно внешней поверхности двухслойной сферы на заданное расстояние, достаточное для работы шарового поршня без заеданий и застреваний в местах установки впускного клапана и выпускного клапана, а их внутренние торцы установлены с возможностью обеспечения доступа во внутреннюю полость внутреннего слоя сферы.

Основным недостатком вышеописанных технических решений является составная, состоящая из двух полусфер внутренняя часть корпуса, склеиваемая внутренняя сфера имеет концентратор напряжения в месте склейки по которому чаще всего происходит разрыв внутренней сферы и выход изделия из строя вызывающий аварийный отказ.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение бесперебойной работы трубопоршневой установки без риска выхода из строя цельнолитого шарового поршня в калиброванном участке трубопоршневой установки, обеспечение прочности и устойчивости к разрыву шарового поршня, повышение надежности и срока его службы.

Для достижения указанного технического результата предлагается шаровой поршень для трубопоршневой установки, содержащий полую сферу из упругодеформируемого материала, внутренняя полость которой заполнена охлаждающей жидкостью, с герметично установленным клапаном, внешние торцевые поверхности которого заглублены относительно внешней поверхности сферы, а внутренние торцы обеспечивают доступ во внутреннюю полость сферы.

Причём, сфера из упругодеформируемого материала выполнена цельнолитой.

В частности, сфера из упругодеформируемого материала изготовлена из полиуретана, или нитрильного каучука, или гидрированного нитрильного каучука, или фторкаучука, или фторсиликонового каучука, или бутадиен-нитрильного каучука, или маслобензостойкой резины.

При этом, сфера из упругодеформируемого материала изготовлена цельнолитой однослойной или цельнолитой многослойной.

Многослойность позволяет сочетать преимущества различных материалов, например, изготовление антистатических поршней из токопроводящего полиуретана на внешнем слое, что особенно важно при работе с горючими жидкостями, и наличие прочной, эластичной, цельной оболочки на внутреннем слое, сохраняя низкую массу за счет тонкого слоя, жесткость за счет общей толщины композитной стенки и надежность за счет цельнолитой структуры.

Герметично установленный клапан может быть выполнен из коррозийно-стойких сталей, или высокопрочного чугуна, или алюминиевых сплавов, или из полиамидных конструкционных пластиков.

Причем, герметично установленный клапан может быть выполнен по типу клапана Шрадера.При этом, герметично установленных клапанов может быть больше одного. Расположение герметично установленных клапанов может обеспечивать состояние безразличного равновесия шарового поршня.

Внутренняя полость может быть заполнена низкотемпературным охлаждающим агентом с ингибитором коррозии, который не содержит летучих веществ, способных вступить в реакцию с материалом цельнолитого шарового поршня, в частности с органическими присадками на основе водных растворов пропиленгликоля, или этиленгликоля, или этилового, или изопропилового, или метилового спиртов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен частный случай исполнения. На фигуре 1 представлен схематичный вид шарового поршня, где:

1 - однослойная цельнолитая сфера;

2 - многослойная цельнолитая сфера;

3 - клапан;

4 - внутренняя полость.

Частный случай реализации шарового поршня может быть выполнен следующим образом: шаровой поршень для трубопоршневой установки представляет собой полое герметичное сферическое устройство, состоящее из одного или нескольких цельнолитых слоёв заданной толщины, диаметра и точности, выполненных из упругодеформируемого полиуретана, равномерно распределенных, герметично соединенных между собой, образуя единую оболочку полой сферы 1, 2. В оболочку сферы шарового поршня герметично установлен клапан 3 и заглублён относительно внешней поверхности сферы 1, 2 на глубину обеспечивающую целостность клапана 3, обеспечивающий доступ во внутреннюю полость 4 сферы, заполненную охлаждающей жидкостью.

Шаровой поршень используется следующим образом: через клапан 3 полость 4 наполняют охлаждающей жидкостью, размещают в трубопоршневой установке, в связи с тем, что оболочка сферы 1, 2 шарового поршня из упругодеформируемого полиуретана выполнена цельнолитой, выдерживающей значительные нагрузки, обладающей упругими характеристиками, а охлаждающая жидкость не сжимаема, оболочка сферы 1, 2 растягивается и осуществляет постоянный плотный контакт со стенками трубопоршневой установки. Нагнетаемая жидкость или газ или подаваемая при нормальной эксплуатации среда, воздействует избыточным давлением на цельнолитую поверхность сферы 1, 2 шарового поршня, продвигает шаровой поршень по трубе исключая возможность непредвиденных застреваний цельнолитого шарового поршня.

Указанный технический результат достигается за счет того, что выполнение корпуса шарового поршня полым сферическим цельнолитым, позволяет выдерживать значительные нагрузки, обеспечивать бесперебойную работу трубопоршневой установки. Для малых типоразмеров появляется возможность создания однослойных тонкостенных шаровых поршней, снижая их массу и сопротивление на сжатие, сохраняя при этом эластичность и прочность на разрыв, что дополнительно снижает себестоимость и увеличивает производительность. Для больших типоразмеров появляется возможность изготовления тонкостенных многослойных цельнолитых полых композитных сфер из упруго деформируемых полиуретанов с различными физико-механическими свойствами, что позволяет комбинировать необходимые показатели, а именно абразивоустойчивость, сопротивление раздиру, условное напряжение, предел прочности при растяжении, относительная остаточная деформация, твёрдость, температурный рабочий диапазон и другие параметры.

Claims (8)

1. Шаровой поршень для трубопоршневой установки, содержащий полую сферу из упругодеформируемого материала, внутренняя полость которой заполнена охлаждающей жидкостью, не содержащей летучих веществ, способных вступить в реакцию с материалом цельнолитого шарового поршня, и внутренняя поверхность которой находится в непосредственном контакте с охлаждающей жидкостью, с герметично установленным клапаном, обеспечивающим доступ во внутреннюю полость сферы, отличающийся тем, что сфера, внутренняя поверхность которой находится в непосредственном контакте с охлаждающей жидкостью, выполнена цельнолитой.

2. Шаровой поршень для трубопоршневой установки по п.1, отличающийся тем, что сфера из упругодеформируемого материала изготовлена из полиуретана, или нитрильного каучука, или гидрированного нитрильного каучука, или фторкаучука, или фторсиликонового каучука, или бутадиен-нитрильного каучука, или маслобензостойкой резины.

3. Шаровой поршень для трубопоршневой установки по п.1, отличающийся тем, что сфера из упругодеформируемого материала изготовлена цельнолитой однослойной или цельнолитой многослойной.

4. Шаровой поршень для трубопоршневой установки по п.1, отличающийся тем, что герметично установленный клапан выполнен из коррозийно-стойких сталей, или высокопрочного чугуна, или алюминиевых сплавов, или из полиамидных конструкционных пластиков.

5. Шаровой поршень для трубопоршневой установки по п.1, отличающийся тем, что герметично установленный клапан может быть выполнен по типу клапана Шрадера.

6. Шаровой поршень для трубопоршневой установки по п.1, отличающийся тем, что герметично установленных клапанов может быть больше одного.

7. Шаровой поршень для трубопоршневой установки по п.1, отличающийся тем, что расположение герметично установленных клапанов может обеспечивать состояние безразличного равновесия шарового поршня.

8. Шаровой поршень для трубопоршневой установки по п.1, отличающийся тем, что внутренняя полость заполнена охлаждающей жидкостью с органическими присадками на основе водных растворов пропиленгликоля, или этиленгликоля, или этилового, или изопропилового, или метилового спирта.