RU65995U1

RU65995U1 - BYPASS VALVE

Info

Publication number: RU65995U1
Application number: RU2007104953/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Александрович Бычков; Олег Юрьевич Давлетбаев; Константин Эдуардович Евдокимов; Валерий Петрович Ширяев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ"
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2007-08-27

Abstract

Полезная модель относится к гидравлическим перепускным (обратно-подпорным) клапанам, устанавливаемым в выкидных трубопроводах в системах транспорта нефти, на устьях нефтедобывающих скважин Технический результат заключается в повышении надежности и стабильности работы клапана при использовании в трубопроводах с любым типом транспортируемых жидкостей, в том числе, вязких и с большим содержанием механических примесей, и газов за счет исключения гидроударов, примерзания и обеспечения герметичности перекрытия, при одновременном упрощении конструкции. Сущность: Перепускной клапан, содержит корпус 1 с осевым каналом 2 и с впускным отверстием 3 (полость высокого давления) и выпускным отверстием 4 (полость низкого давления) и направляющую втулку 5. В указанной втулке 5 размещено седло 6 и подпружиненный пружиной 7 запорный элемент, состоящий из шарового затвора 8 и установленного с возможностью взаимодействия с ним П-образного плунжера 9. В стенке направляющей втулки 5 выполнены радиальные каналы 10, размещенные в области выпускного отверстия 4 и перекрытые плечиками 11 плунжера 9 в закрытом положении запорного элемента и открытые при перемещении его в открытое положение. Пружина 7 зафиксирована опорным средством 12, например, регулировочным винтом с контргайкой, которое служит опорой указанной пружины 7 и для регулировки давления настройки. Опорное средство 12 выполнено со сквозным осевым каналом 13, обеспечивающим при работе клапана гидравлическое сообщение надплунжерного пространства 14 с выпускным отверстием 4. 1 н.п. ф-лы, 3 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to hydraulic bypass (back-up) valves installed in discharge pipelines in oil transport systems, at the mouths of oil producing wells. The technical result is to increase the reliability and stability of the valve when used in pipelines with any type of transported liquids, including, viscous and with a high content of mechanical impurities and gases due to the exclusion of water hammer, freezing and ensuring the tightness of the ceiling, while simplified and construction. SUBSTANCE: bypass valve, comprises a housing 1 with an axial channel 2 and with an inlet 3 (high-pressure cavity) and an outlet 4 (low-pressure cavity) and a guide sleeve 5. A saddle 6 and a spring-loaded locking element 7 are placed in the indicated sleeve 5, consisting of a ball valve 8 and a U-shaped plunger 9 installed with the possibility of interaction with it 9. Radial channels 10 are made in the wall of the guide sleeve 5, located in the region of the outlet 4 and covered by the shoulders 11 of the plunger 9 in the closed position nii locking element and open when moving it to the open position. The spring 7 is fixed by a support means 12, for example, an adjusting screw with a lock nut, which serves as a support for the specified spring 7 and to adjust the setting pressure. The support means 12 is made with a through axial channel 13, which ensures during hydraulic operation of the valve the hydraulic communication of the plunger space 14 with the outlet 4. 1 n.p. f-ly, 3 z.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области арматуростроения, в частности, к гидравлическим перепускным (обратно-подпорным) клапанам, устанавливаемым в выкидных трубопроводах, преимущественно, в системах транспорта нефти и газа, на устьях нефтедобывающих скважин.The utility model relates to the field of valve engineering, in particular, to hydraulic bypass (back-stop) valves installed in flow pipelines, mainly in oil and gas transport systems, at the mouths of oil producing wells.

Известен обратный клапан (Авт. свид-во СССР №475785, кл. F16К 15/04, опубл. 1975 г.), предназначенный, например, для установки в гидравлических системах механизированных крепей, состоящий из корпуса, установленного в нем седла, самоустанавливающейся шайбы, размещенного на шарообразном затворе подпружиненного упора затвора и подпружиненного толкателя разгрузки, причем на указанной самоустанавливающейся шайбе, на торце, обращенном к седлу, выполнены пазы, отводящие основной поток рабочей среды в сторону от продольной оси клапана. Известный клапан обеспечивает его долговечность за счет устранения вращения шарообразного затвора.Known check valve (Aut. Certificate of the USSR No. 475785, class F16K 15/04, publ. 1975), designed, for example, for installation in hydraulic systems of mechanized supports, consisting of a body, a seat installed in it, a self-aligning washer located on a spherical shutter of a spring-loaded stop of the shutter and a spring-loaded pusher of discharge, moreover, on the specified self-aligning washer, at the end facing the seat, grooves are made that divert the main flow of the working medium to the side from the longitudinal axis of the valve. The known valve ensures its durability by eliminating the rotation of the ball valve.

Недостатком указанного известного клапана является то, что в случае срабатывания клапана происходит резкое увеличение проходного сечения, и, как следствие, - резкое падение давления, что может привести к закрытию клапана, а значит - к работе в пульсирующем режиме. Указанный недостаток ведет к ускоренному выходу клапана из строя.The disadvantage of this known valve is that in case of valve actuation, there is a sharp increase in the flow area, and, as a result, a sharp drop in pressure, which can lead to valve closure and, therefore, to pulsed operation. This drawback leads to an accelerated failure of the valve.

Также известен обратно-разгрузочный клапан, содержащий корпус с полостями высокого (впускное отверстие) и низкого (выпускное отверстие) давления, седло, шарообразный затвор и разгрузочный поршень с толкателем, при этом в полости высокого давления установлен дросселирующий элемент, выполненный в виде втулки с окнами Also known is a back-discharge valve comprising a housing with cavities of high (inlet) and low (outlet) pressure, a seat, a spherical shutter and a discharge piston with a pusher, while a throttling element made in the form of a sleeve with windows is installed in the high-pressure cavity

(радиальными каналами) и помещенным в нее колпачком, взаимодействующим с затвором, а в полости низкого давления размещен дополнительный поршень со сквозным осевым отверстием, в котором установлен разгрузочный поршень, причем разность хода дополнительного поршня и расстояния от торца толкателя до затвора меньше расстояния от торца колпачка, обращенного к седлу, до втулки (Авт. свид-во СССР №861816, кл. F16К 15/04, опубл. 1981 г.). При работе указанного известного клапана исключается гидроудар, а значит - повышается надежность его работы.(radial channels) and a cap placed in it that interacts with the valve, and in the low-pressure cavity there is an additional piston with a through axial bore in which an unloading piston is installed, and the difference between the stroke of the additional piston and the distance from the end of the pusher to the shutter is less than the distance from the end of the cap facing the saddle, up to the sleeve (Aut. certificate of the USSR No. 861816, class F16K 15/04, publ. 1981). When this known valve is operated, water hammer is excluded, which means that its reliability is increased.

Однако обеспечение указанной цели достигается довольно сложной конструкцией и наличием большого количества дополнительных узлов. Это приводит к сложности настройки клапана.However, ensuring this goal is achieved by a rather complex design and the presence of a large number of additional nodes. This makes valve configuration difficult.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по принципу действия является перепускной клапан, описанный в патенте РФ №2133901, кл. F16К 17/06, опубл. 1999 г. Указанный известный клапан содержит корпус с осевым каналом, а также с впускным отверстием, обеспечивающим проход жидкости в осевой канал, и с выпускным отверстием, направляющую втулку с размещенными в ней седлом и подпружиненным запорным элементом, установленным с возможностью взаимодействия с седлом и с возможностью перемещения между открытым положением, при котором запорный элемент поднят относительно выпускного отверстия с обеспечением прохода жидкости в осевой канал, и закрытым положением, при котором выпускное отверстие закрыто запорным элементом, причем в качестве запорного элемента клапан содержит плунжер с подпружиненным шпинделем. Указанный известный клапан успешно работает в системах с вязкими жидкостями, предотвращая выпадение осадка.Closest to the proposed utility model by the principle of action is the bypass valve described in the patent of the Russian Federation No. 2133901, class. F16K 17/06, publ. 1999. The specified known valve comprises a housing with an axial channel, as well as with an inlet opening that allows fluid to pass into the axial channel, and with an outlet opening, a guide sleeve with a seat located therein and a spring-loaded locking element mounted to interact with the seat and with the ability to move between the open position at which the locking element is raised relative to the outlet with the passage of fluid into the axial channel, and the closed position at which the outlet is behind covered with a locking element, and as a locking element, the valve comprises a plunger with a spring-loaded spindle. The specified known valve successfully works in systems with viscous liquids, preventing the formation of sediment.

Однако большинство клапанов с плунжерами и посадкой его в седло не обеспечивают надежную работу при наличии в прокачиваемой However, most valves with plungers and seating it in the saddle do not provide reliable operation if there is a pumped

жидкости значительного количества механических примесей, которые не позволяют создать герметичность закрытия клапана. Это требует частой замены клапанов и приводит к их ненадежной работе.liquids of a significant amount of mechanical impurities, which do not allow to create tightness of valve closure. This requires frequent replacement of the valves and leads to their unreliable operation.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении надежности и стабильности работы клапана при использовании в трубопроводах с любым типом транспортируемых жидкостей, в том числе, вязких и с большим содержанием механических примесей, и газов за счет исключения гидроударов, примерзания и обеспечения герметичности перекрытия, при одновременном упрощении конструкции.The technical result provided by the proposed utility model is to increase the reliability and stability of the valve when used in pipelines with any type of transported liquids, including viscous and with a high content of mechanical impurities and gases due to the exclusion of water hammer, freezing and ensuring tightness of the shutter , while simplifying the design.

Указанный технический результат обеспечивается предлагаемым перепускным клапаном, включающим корпус с осевым каналом, а также с впускным отверстием, обеспечивающим проход жидкости в осевой канал, и с выпускным отверстием, направляющую втулку с размещенными в ней седлом и подпружиненным запорным элементом, установленным с возможностью взаимодействия с седлом и с возможностью перемещения между открытым положением, при котором запорный элемент поднят относительно впускного отверстия с обеспечением прохода жидкости в осевой канал корпуса, и закрытым положением, при котором впускное отверстие перекрыто запорным элементом, при этом новым является то, что в качестве запорного элемента клапан содержит шаровой затвор и установленный с возможностью взаимодействия с ним П-образный плунжер, подпружиненный коаксиально установленной на его торцевой части, пружиной, которая в свою очередь дополнительно снабжена опорным средством, служащим опорой для указанной пружины и для регулировки диапазона давления настройки, причем упомянутое опорное средство выполнено со сквозным осевым каналом, обеспечивающим при работе клапана гидравлическое The specified technical result is provided by the proposed bypass valve, comprising a housing with an axial channel, as well as with an inlet opening that allows fluid to pass into the axial channel, and with an outlet opening, a guide sleeve with a seat located therein and a spring-loaded locking element mounted to interact with the seat and with the possibility of moving between the open position, in which the locking element is raised relative to the inlet with the passage of fluid into the axial channel of the body CA, and a closed position in which the inlet is blocked by a locking element, the new one being that the valve contains a ball valve as a locking element and a U-shaped plunger installed with the possibility of interaction with it, spring-loaded with a spring coaxially mounted on its end part , which in turn is further provided with support means serving as a support for said spring and for adjusting a setting pressure range, said support means being provided with a through axis th channel handling when operating the hydraulic valve

сообщение надплунжерного пространства с выпускным отверстием, при этом направляющая втулка дополнительно снабжена радиальным гидравлическим каналом, выполненным в зоне выпускного отверстия и перекрытым плечиками П-образного плунжера в закрытом положении запорного элемента и открытым при перемещении его в открытое положение.communication of the plunger space with the outlet, while the guide sleeve is additionally provided with a radial hydraulic channel made in the area of the outlet and blocked by the shoulders of the U-shaped plunger in the closed position of the locking element and open when moving it to the open position.

В качестве опорного средства клапан содержит регулировочный винт, зафиксированный контргайкой.As a support means, the valve comprises an adjustment screw fixed by a lock nut.

Оси впускного и выпускного отверстий расположены в корпусе соосно или перпендикулярно.The axes of the inlet and outlet are located in the housing coaxially or perpendicularly.

На поверхности контакта наружной поверхности плунжера с внутренней поверхностью направляющей втулки в теле плунжера установлено уплотнение.A seal is installed on the contact surface of the outer surface of the plunger with the inner surface of the guide sleeve in the plunger body.

Приведенный технический результат достигается за счет следующего.The technical result is achieved due to the following.

Благодаря тому, что в качестве запорного элемента клапан содержит одновременно шаровой затвор и взаимодействующий с ним П-образный плунжер исключаются гидроудары при перепуске жидкости (т.к. плунжер подпружинен и не позволяет шаровому затвору резко отходить от седла), и одновременно с этим механические частицы не задерживаются в седле (благодаря его сферической поверхности под шаровой затвор), т.е. клапан работает стабильно и надежно даже при перекачке вязких жидкостей и с наличием в них механических примесей.Due to the fact that the valve contains at the same time a ball valve and a U-shaped plunger interacting with it, water hammer is eliminated when the fluid is bypassed (because the plunger is spring loaded and does not allow the ball valve to sharply move away from the seat), and at the same time mechanical particles do not linger in the saddle (due to its spherical surface under the ball valve), i.e. the valve works stably and reliably even when pumping viscous liquids and with the presence of mechanical impurities in them.

Снабжение пружины опорным средством, например, регулировочным винтом, обеспечивает ее фиксацию и простоту регулировки давления настройки в зависимости от требуемых технологических условий.The supply of the spring support means, for example, an adjusting screw, provides its fixation and ease of adjustment pressure adjustment depending on the required process conditions.

Выполнение в упомянутом опорном средстве сквозного осевого канала, обеспечивающим гидравлическую связь надплунжерного пространства (в области размещения пружины) с выпускным отверстием The implementation in the aforementioned support means of the through axial channel, providing hydraulic connection of the plunger space (in the area of the spring) with the outlet

(полость низкого давления), позволяет исключить эффект сжимаемости среды в надплунжерном пространстве и достичь плавность воздействия на плунжер(low-pressure cavity), eliminates the effect of compressibility of the medium in the supra-plunger space and to achieve a smooth effect on the plunger

Снабжение направляющей втулки радиальными каналами, выполненными в зоне выпускного отверстия, позволяет жидкости перетекать по пути: впускное отверстие → осевой канал корпуса → седло → радиальные каналы → выпускное отверстие, при открытом положении клапана, когда давление жидкости превышает допустимое и запорный элемент, в том числе, П-образный плунжер, поднят и его плечики не перекрывают указанные радиальные каналы.The supply of the guide sleeve with radial channels made in the area of the outlet allows fluid to flow along the path: inlet → axial channel of the body → seat → radial channels → outlet, when the valve is open, when the fluid pressure exceeds the permissible and locking element, including The U-shaped plunger is raised and its shoulders do not overlap the indicated radial channels.

Благодаря тому, что плунжер имеет П-образную форму, обеспечивается надежность связи: шаровой затвор - плунжер, и вместе с этим увеличивается диапазон настраиваемого давления за счет варьирования длины плечиков плунжера и места размещения радиальных каналов.Due to the fact that the plunger has a U-shape, the reliability of communication is ensured: ball valve - plunger, and at the same time, the range of adjustable pressure increases by varying the length of the plunger arms and the location of the radial channels.

Выполнение клапана с соосным или перпендикулярным расположением осей впускного и выпускного отверстий зависит от способа установки клапана и позволяет применять его в различных типах арматуры скважин и трубопроводов.The execution of the valve with a coaxial or perpendicular arrangement of the axes of the inlet and outlet openings depends on the method of installation of the valve and allows its use in various types of fittings for wells and pipelines.

Предлагаемый клапан снабжен рядом уплотнений для герметичности, исключения протечек жидкости и исключения незапланированного снижения давления при работе.The proposed valve is equipped with a number of seals for tightness, eliminating fluid leaks and eliminating unplanned pressure drops during operation.

Указанное конструктивное выполнение клапана обеспечивает надежность и стабильность его работы при различных характеристиках прокачиваемой жидкости.The indicated design of the valve ensures the reliability and stability of its operation with various characteristics of the pumped fluid.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором изображено поперечное сечение заявляемого перепускного клапана.The proposed utility model is illustrated in the drawing, which shows a cross section of the inventive bypass valve.

Предлагаемый перепускной клапан содержит корпус 1 с осевым каналом 2 и с впускным отверстием 3 (полость высокого давления) и выпускным отверстием 4 (полость низкого давления) и направляющую втулку 5. В указанной втулке 5 размещено седло 6 и подпружиненный пружиной 7 запорный элемент, состоящий из шарового затвора 8 и установленного с возможностью взаимодействия с ним П-образного плунжера 9. В стенке направляющей втулки 5 выполнены радиальные каналы 10, размещенные в области выпускного отверстия 4 и перекрытые плечиками 11 плунжера 9 в закрытом положении запорного элемента и открытые при перемещении его в открытое положение.The proposed bypass valve comprises a housing 1 with an axial channel 2 and with an inlet 3 (high pressure cavity) and an outlet 4 (low pressure cavity) and a guide sleeve 5. A saddle 6 and a spring-loaded locking element 7 are located in said sleeve 5, consisting of ball valve 8 and a U-shaped plunger 9 installed with the possibility of interaction with it 9. Radial channels 10 are made in the wall of the guide sleeve 5, located in the region of the outlet 4 and covered by the shoulders 11 of the plunger 9 in a closed floor When the locking element is open and open when moving it to the open position.

Пружина 7 зафиксирована опорным средством 12, например, регулировочным винтом с контргайкой, которое служит опорой указанной пружины 7 и для регулировки давления настройки. Опорное средство 12 выполнено со сквозным осевым каналом 13, обеспечивающим при работе клапана гидравлическое сообщение надплунжерного пространства 14 с выпускным отверстием 4.The spring 7 is fixed by a support means 12, for example, an adjusting screw with a lock nut, which serves as a support for the specified spring 7 and to adjust the setting pressure. The supporting means 12 is made with a through axial channel 13, which ensures during hydraulic operation of the valve the hydraulic communication of the plunger space 14 with the outlet 4.

Работа заявляемого перепускного клапана осуществляется следующим образом.The operation of the inventive bypass valve is as follows.

Клапан устанавливают на арматуре скважин и трубопроводов таким образом, чтобы впускное отверстие 3 было подсоединено со стороны движения жидкости, а выпускное отверстие 4 к выкидному трубопроводу. При достижении в полости впускного отверстия 3 давления жидкости выше давления настройки пружины 7, шаровой затвор 8 вместе с плунжером 9 отходят от седла 6, открывая доступ жидкости в подплунжерное пространство. Учитывая, что при этом не сразу открываются радиальные каналы 10 для сброса этой жидкости в выпускное отверстие 4, а процесс их открывания происходит постепенно за счет подъема плечиков 11 плунжера 9, обеспечивается плавность работы клапана без гидроударов и пульсирующего режима. Далее жидкость через каналы 10 перетекает в выпускное отверстие 4 и уходит в The valve is installed on the fittings of wells and pipelines so that the inlet 3 is connected on the liquid side, and the outlet 4 to the discharge pipe. When the pressure of the fluid in the cavity of the inlet 3 is higher than the spring setting pressure 7, the ball valve 8 together with the plunger 9 depart from the seat 6, allowing fluid to enter the subplunger space. Given that this does not immediately open the radial channels 10 to discharge this fluid into the outlet 4, and the process of opening them occurs gradually due to the raising of the shoulders 11 of the plunger 9, the smooth operation of the valve without water hammer and pulsating mode is ensured. Next, the liquid through the channels 10 flows into the outlet 4 and goes into

трубопровод, сбрасывая таким образом давление жидкости и уменьшая воздействие такого давления на поверхность шарового затвора 8. Когда это давление упадет ниже «установленного» давления настройки пружины 7, поверхность шарового затвора 8 устанавливается в седле 6, перекрывая осевой канал 2, и жидкость прекращает перетекать через клапан. Таким образом, при использовании заявляемого клапана давление на линии трубопровода не будет превышать технологически необходимого. И при этом исключается пульсирующий режим работы и достигается стабильность в работе (указанная стабильность также обеспечивается за счет гидравлического сообщения надплунжерного пространства 14 через сквозной осевой канал 13 с выпускным отверстием 4, благодаря чему исключается эффект сжимаемости среды в надплунжерном пространстве и достигается плавность воздействия на плунжер).pipeline, thus relieving the fluid pressure and reducing the effect of such pressure on the surface of the ball valve 8. When this pressure falls below the "set" pressure setting spring 7, the surface of the ball valve 8 is installed in the seat 6, blocking the axial channel 2, and the liquid stops flowing through valve. Thus, when using the inventive valve, the pressure on the pipeline line will not exceed technologically necessary. And this eliminates the pulsating mode of operation and ensures stability in operation (this stability is also ensured by hydraulic communication of the plunger space 14 through the through axial channel 13 with the outlet 4, thereby eliminating the effect of compressibility of the medium in the plunger space and achieving a smooth effect on the plunger) .

Благодаря вышеуказанному повышается надежность работы клапана, его технологичность.Thanks to the above, the reliability of the valve increases, its manufacturability.

Claims

1. The bypass valve, comprising a housing with an axial channel, as well as with an inlet opening that allows fluid to pass into the axial channel, and with an outlet, a guide sleeve with a saddle and a spring-loaded shut-off element installed in it, installed to interact with the saddle and with the possibility of the movement between the open position at which the locking element is raised relative to the inlet with the passage of fluid into the axial channel of the housing, and the closed position at which the inlet it is washed with a locking element, characterized in that the valve comprises a ball valve as a locking element and a U-shaped plunger installed with the possibility of interaction with it, spring-loaded with a spring coaxially mounted on its end part, which in turn is further provided with supporting means serving as a support for said springs and for adjusting the adjustment pressure range, said support means being provided with a through axial channel providing hydraulic communication during valve operation the above-plunger space with an outlet, wherein the guide sleeve is additionally provided with a radial hydraulic channel made in the area of the outlet and covered by the shoulders of the U-shaped plunger in the closed position of the locking element and open when moving it to the open position.

2. The valve according to claim 1, characterized in that as a support means it contains an adjusting screw fixed by a lock nut.

3. The valve according to claim 1, characterized in that the axes of the inlet and outlet openings are located coaxially or perpendicularly in the housing.

4. The valve according to claim 1, characterized in that a seal is installed on the contact surface of the outer surface of the plunger with the inner surface of the guide sleeve in the plunger body.