RU77930U1

RU77930U1 - CYLINDER BALL VALVE

Info

Publication number: RU77930U1
Application number: RU2008120637/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Валентинович Степанов; Александр Алексеевич Ефимов; Александр Дмитриевич Жариков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания" (ОАО "РИТЭК")
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2008-11-10

Abstract

Полезная модель относится к области насосного оборудования и может быть использовано для добычи высоковязких жидкостей из скважин.The utility model relates to the field of pumping equipment and can be used to extract highly viscous fluids from wells.

Задачей изобретения является создание клапана для прокачки высоковязкой жидкости с созданием условий для свободного перемещения шарика в открытом положении клапана и принудительного закрытия клапана, устраняя при этом воздействие пружины на шарик при соприкосновении его с седлом клапана.The objective of the invention is to provide a valve for pumping highly viscous liquids with the creation of conditions for the free movement of the ball in the open position of the valve and forcibly closing the valve, while eliminating the effect of the spring on the ball when it contacts the valve seat.

Шариковый клапан содержит корпус 1 с седлом 2, шарик 5 расположенный в ступенчатом проходном канале 3 и пружину 6, взаимодействующую через опорный элемент 7 с шариком 5.The ball valve comprises a housing 1 with a seat 2, a ball 5 located in a stepped passage channel 3 and a spring 6 interacting through the supporting element 7 with the ball 5.

Новым является то, что опорный элемент 7 имеет форму цилиндра и выполнен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью канала 3 для ограничения длины хода при открытии клапана и создания зазора 10 между опорным элементом 7 и шариком 5 в закрытом положении клапана.What is new is that the support element 7 has the shape of a cylinder and is configured to interact with the inner surface of the channel 3 to limit the stroke length when opening the valve and create a gap 10 between the support element 7 and the ball 5 in the closed position of the valve.

Description

Полезная модель относится к области насосного оборудования и может быть использовано в плунжерных насосах для добычи высоковязких жидкостей из скважин.The utility model relates to the field of pumping equipment and can be used in plunger pumps for the production of highly viscous fluids from wells.

Известен широко использующийся в нефтяной промышленности шариковый клапан плунжерного насоса, в котором шарик, свободно перемещаясь в открытом положении клапана по различным траекториям в клетке, при посадке контактирует с седлом клапана равномерно различными поверхностями. Это дает равномерный износ шарика и седла и обеспечивает ресурс в несколько миллионов циклов открытия и закрытия [Справочная книга по добыче нефти, Ред. Ш.К.Гематудинов. М., «Недра», 1974, с.312.].A well-known ball valve of a plunger pump is widely used in the oil industry, in which the ball, freely moving in the open position of the valve along various paths in the cage, contacts the valve seat with uniformly different surfaces during landing. This gives uniform wear to the ball and seat and provides a resource of several million opening and closing cycles [Oil Production Reference Book, Ed. Sh.K. Gematudinov. M., "Nedra", 1974, p.312.].

Недостатком клапана является возможность зависания шарика в высоковязких жидкостях.The disadvantage of the valve is the possibility of the ball hanging in highly viscous liquids.

Наиболее близким техническим решением, выбранным нами в качестве прототипа, является подпружиненный шариковый клапан, в котором пружина взаимодействует с шариком через опорный элемент, поверхность которого выполнена со сквозным продольным отверстием и сопрягается с поверхностью шарика, частично охватывая последний. [Патент РФ №2221952].The closest technical solution that we have chosen as a prototype is a spring-loaded ball valve, in which the spring interacts with the ball through a support element, the surface of which is made with a through longitudinal hole and mates with the surface of the ball, partially covering the latter. [RF patent No. 2221952].

Недостаток клапана заключается в том, что при открытии клапана шарик, приподнимаясь под действием перепада давления и сжимая пружину, прижимается к опорному элементу, что препятствует свободному перемещению шарика в корпусе клапана. Кроме того, при закрытии клапана пружина усиливает удар шарика о седло клапана. Это приводит к неравномерному и быстрому износу шарика и седла клапана.The disadvantage of the valve is that when the valve is opened, the ball, rising under the action of a differential pressure and compressing the spring, is pressed against the supporting element, which prevents the free movement of the ball in the valve body. In addition, when the valve closes, the spring intensifies the impact of the ball on the valve seat. This leads to uneven and quick wear of the ball and valve seat.

Задачей полезной модели является создание клапана для прокачки высоковязкой жидкости со свободным перемещением шарика в открытом положении клапана и принудительным закрытием клапана с устранением ударного воздействия пружины на шарик при соприкосновении его с седлом клапана.The objective of the utility model is to create a valve for pumping highly viscous liquids with free movement of the ball in the open position of the valve and forcibly closing the valve with eliminating the impact of the spring on the ball when it contacts the valve seat.

Для успешного решения поставленной задачи в цилиндрическом шариковом клапане, содержащем корпус с седлом, шарик расположенный в ступенчатом проходном канале и пружину, взаимодействующую через опорный элемент с шариком, опорный элемент имеет форму цилиндра и выполнен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью канала для ограничения длины хода в открытом положении и создания зазора между опорным элементом и шариком в закрытом положении клапана.To successfully solve the problem in a cylindrical ball valve containing a housing with a seat, a ball located in a stepped passage channel and a spring interacting through the support element with the ball, the support element has the shape of a cylinder and is configured to interact with the inner surface of the channel to limit the stroke length in open position and creating a gap between the support element and the ball in the closed position of the valve.

Указанные признаки позволяют устранить недостатки, присущие прототипу, за счет того, что при открытии клапана опорный элемент перемещается до упора образованного каналом и остается в этом фиксированном положении до закрытия клапана, а шарик свободно перемещается в клетке образованной опорным элементом и каналом. При закрытии клапана подпружиненная опора прикладывает дополнительное усилие на шарик, предотвращая зависание последнего в высоковязкой жидкости. В конце хода опора перемещается до упора, создавая в нижней точке зазор с шариком, что предотвращает ее удар о шарик.These signs can eliminate the disadvantages inherent in the prototype due to the fact that when the valve is opened, the support element moves to the stop formed by the channel and remains in this fixed position until the valve closes, and the ball moves freely in the cage formed by the support element and channel. When the valve closes, the spring-loaded bearing exerts additional force on the ball, preventing the latter from hanging in a highly viscous fluid. At the end of the stroke, the support moves to the stop, creating a gap with the ball at the lower point, which prevents it from hitting the ball.

Нам не известны шариковые клапаны, обладающие совокупностью вышеперечисленных признаков, что означает соответствие предлагаемого клапана требованиям, предъявляемым к изобретениям.We are not aware of ball valves with the combination of the above features, which means that the proposed valve meets the requirements for inventions.

На фигуре схематично изображен шариковый клапан выполненный согласно изобретению.The figure schematically shows a ball valve made according to the invention.

Клапан содержит корпус 1 с седлом 2 и ступенчатый проходной канал 3 образованный кольцевой расточкой корпуса 1 и втулкой 4. В закрытом положении шарик 5 прижат к седлу 2 пружиной 6 расположенной между втулкой 4 и цилиндрическим опорным элементом 7.The valve comprises a housing 1 with a seat 2 and a stepped passage channel 3 formed by an annular bore of the housing 1 and the sleeve 4. In the closed position, the ball 5 is pressed against the seat 2 by a spring 6 located between the sleeve 4 and the cylindrical supporting element 7.

Ход опорного элемента 7 ограничен втулкой 4 и сужением 9 проходного канала 3, взаимодействующими с выступами 8 опорного элемента 7. Между шариком 5 и опорным элементом 7 в закрытом положении клапана создается зазор 10.The stroke of the support element 7 is limited by the sleeve 4 and the narrowing 9 of the passage channel 3, interacting with the protrusions 8 of the support element 7. Between the ball 5 and the support element 7 in the closed position of the valve, a gap 10 is created.

Клапан работает следующим образом.The valve operates as follows.

При превышении давления рабочей среды со стороны седла 2 над давлением в корпусе 1 шарик 5 и опорный элемент 7 приподнимаются, сжимая пружину 6 и обеспечивая пропуск жидкости. В конце хода опорный элемент 7 упирается выступами 8 во втулку 4. В открытом положении клапана свободное пространство для перемещения шарика 5 ограничено опорным элементом 7 и каналом 3, в котором шарик 5 свободно перемещается по различным траекториям.When the pressure of the working medium from the side of the seat 2 exceeds the pressure in the housing 1, the ball 5 and the supporting element 7 are lifted, compressing the spring 6 and providing a passage of fluid. At the end of the stroke, the support element 7 abuts by the protrusions 8 against the sleeve 4. In the open position of the valve, the free space for moving the ball 5 is limited by the support element 7 and the channel 3, in which the ball 5 freely moves along different paths.

В мертвой точке хода плунжерного насоса шарик 5 с усилием, прикладываемым пружиной 6 посредством опорного элемента 7, перемещается к седлу 2, что предотвращает его зависание. При создании депрессии рабочей среды со стороны седла 2 над давлением в корпусе 1 на шарик 5 и опорный элемент 7 дополнительно действует усилие, зависящее от перепада давления на них.At the dead center of the stroke of the plunger pump, the ball 5 with the force exerted by the spring 6 by means of the support element 7 is moved to the seat 2, which prevents it from hanging. When creating a depression of the working medium from the side of the saddle 2 over the pressure in the housing 1, the ball 5 and the supporting element 7 additionally have a force depending on the pressure drop on them.

В конце хода закрытия клапана цилиндрический опорный элемент 7 прижимается выступами 8 к сужению 9 корпуса 1, создавая зазор 10 между ними и предотвращая удар опорного элемента 7 о шарик 5 в седле 2 клапана.At the end of the valve closing stroke, the cylindrical support element 7 is pressed by the protrusions 8 to the narrowing 9 of the housing 1, creating a gap 10 between them and preventing the support element 7 from hitting the ball 5 in the valve seat 2.

Таким образом, предлагаемое устройство клапана обеспечивает длительную и надежную работу клапана и его принудительное закрытие.Thus, the proposed valve device provides a long and reliable operation of the valve and its forced closure.

Claims

A cylindrical ball valve comprising a housing with a seat, a ball located in a stepped passage channel and a spring interacting through a support element with a ball, characterized in that the support element has a cylinder shape and is configured to interact with the inner surface of the channel to limit the stroke length in the open position and creating a gap between the support element and the ball in the closed position of the valve.