Односедельный запорный нормально закрытый клапан с приводом принудительного открытия
Изобретение относится к арматуре для управления и обслуживания машин, аппаратов, трубопроводов и т.д., в частности к запорным устройствам технологических линий опрессовки готовых изделий на герметичность. Цель изобретения - упрощение конструкции и обслуживания, а также повышение ресурса клапана. Поставленная задача достигается тем, что односедельный запорный нормально закрытый клапан с приводом принудительного открытия, включающий сообщенный с полостью высокого давления полый корпус, в котором на проходе установлено седло с возможностью взаимодействия с затвором, управляемым исполнительным механизмом, выполнен так, что он заимствован от глубинного штангового насоса в классическом его исполнении, в котором роль затвора выполняет свободно плавающий в своей клапанной полости шарик, оснащенный приводом принудительного открытия, состоящим из установленного на корпусе с возможностью взаимодействия с шариком за счет продольного перемещения на величину рабочего хода клапана толкателя, взаимодействующего с приводным рычагом, связанным с исполнительным механизмом и установленным на жестко связанном с полым корпусом клапана шарнире. В предложенном техническом решении в качестве запорного органа использован клапанный узел глубинного штангового насоса в классическом его исполнении, рассчитанный на циклическую работу в скважине в условиях различной сложности, который обладает значительным межремонтным периодом, что касается привода, то он - общепринятый, пневматический пружинно-мембранный, но с рычажной кинематикой передачи усилия на запорный орган при его открытии, что вполне оправдано и объективно вписывается в гидравлическую систему линии опрессовки, поддается автоматическому дистанционному управлению.
Изобретение относится к арматуре для управления и обслуживания машин, аппаратов, трубопроводов и т.д., в частности к запорным устройствам технологических линии опрессовки готовых изделий на герметичность.
В качестве запорного устройства на технологической линии опрессовки, например, насосно-компрессорных труб (НКТ) может быть использован проходной вентиль с усиленным золотником (М.Ю.Котелевский и др. Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа, Москва НЕДРА, 1976 г., рис.2, стр.93, 94), состоящий из литого корпуса, на перемычке которого закреплено седло. К корпусу крепится крышка, на которой смонтированы сальник и ходовая гайка, в которую ввинчен шпиндель, связанный с золотником. Герметизация достигается по торцевой поверхности седла и уплотнительного кольца, закрепленного на золотнике.
К недостаткам проходного вентиля относятся: относительно высокое гидравлическое сопротивление; наличие зоны застоя; большие строительные размеры; сложность конструкции корпуса и относительно большая масса; недостаточный ресурс.
По конструктивным и функциональным признакам наиболее близким аналогом, прототипом, является односедельный регулирующий клапан (там же, стр.207, рис.IX.6), включающий сообщенный с полостью высокого давления полый корпус, в котором на проходе закреплено седло и установлен затвор, взаимодействующий с седлом, как клапанная пара, за счет пневматического исполнительного механизма. Во избежание вибрации при больших перепадах давления цилиндрическая часть затвора перемещается в длинной
направляющей втулке, а в продолжении охвачена сальниковым уплотнением из фторопластовых колец.
Однако, такой клапан сложен по конструкции, требователен в уходе при эксплуатации и не обладает достаточным ресурсом.
Технической задачей изобретения является упрощение конструкции и обслуживания, а также повышение ресурса клапана.
Поставленная задача достигается тем, что односедельный запорный нормально закрытый клапан с приводом принудительного открытия, включающий сообщенный с полостью высокого давления полый корпус, в котором на проходе установлено седло с возможностью взаимодействия с затвором, управляемым исполнительным механизмом выполнен так, что он заимствован от глубинного штангового насоса в классическом его исполнении, в котором роль затвора выполняет свободно плавающий в своей клапанной полости шарик, оснащенный приводом принудительного открытия, состоящим из установленного на корпусе с возможностью взаимодействия с шариком за счет продольного перемещения на величину рабочего хода клапана толкателя, взаимодействующего с приводным рычагом, связанным с исполнительным механизмом и установленным на жестко связанном с полым корпусом клапана шарнире.
На фиг.1 изображен вид сбоку на односедельный запорный нормально закрытый клапан с приводом принудительного открытия (в дальнейшем -клапан) в рабочем вертикальном положении; на фиг.2 - разрез по линии А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез по линии Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - продольный разрез клапанного узла в его закрытом положении; на фиг 5 - продольный разрез клапанного узла в его открытом положении.
В качестве запорного органа использован клапан глубинного штангового насоса в классическом исполнении, а именно, например, всасывающий клапан вставного насоса (ОАО «Ижнефтемаш» Каталог Глубинные штанговые насосы, ред. 2-2001, стр.18), состоящий из полого корпуса 1 (фиг.4) с клапанной полостью 2, в которой размещен свободно плавающий шарик 3, выполняющий функцию затвора, составляющий клапанную пару вместе с
седлом 4, зафиксированным посредством седлодержателя 5. Полый корпус 1 присоединен к удлинительной муфте 6, сообщенной с полостью высокого давления 7. Нормальное положение у такого клапана - закрытое, что заложено в принципе его работы. Шарик 3 своим весом всегда стремится вниз, к седлу 4, а под действием находящейся в полости высокого давления 7 жидкости он прижимается к седлу 4. В тех случаях, когда такой клапан установлен на линии опрессовки, например, насосно-компрессорных труб и после цикла опрессовки требуется его открыть для сброса давления жидкости, находящейся в трубе, то необходимо открыть клапан путем отрыва шарика 3 от седла 4. Для такого принудительного открытия клапана можно использовать, например, пневматический мембранно-пружинный исполнительный механизм прямого действия 8 (там же, стр.193), установленный на горизонтальном участке 9 кронштейна 10 прикрепленого к удлинительной муфте 11 с полым корпусом 1 (фиг.1, 4). На кронштейне 10 с хомутом 12 (фиг.2) на шарнире 13 (фиг.1, 3) установлен приводной рычаг 14, правое плечо которого соединено со штоком 15 исполнительного механизма 8, а левое втулочное плечо 16 расположено с возможностью взаимодействия с цапфами 17 (фиг.3), предусмотренными на гильзе 18, оснащенной пустотелым толкателем 19 (фиг.4, 5), расположенным в подклапанной полости с возможностью взаимодействия с шариком 3.
В исходном положении (фиг.4) клапан закрыт. При наполнении испытуемой трубы жидкостью последняя попадает и в надклапанную полость 7, которая сообщена с гидравлической системой линии опрессовки труб. При опрессовке клапан закрыт, шарик 3 под давлением жидкости прижимается к седлу 4 и обеспечивается герметичность.
После опрессовки трубы, необходимо сбросить в ней давление. Для этого включается исполнительный механизм 8, шток 15 которого перемещается вниз и правое плечо приводного рычага 14 из исходного положения 20 занимает положение 21, а втулочное плечо 16 приподнимается вверх, повернувшись вокруг шарнира 13 и отодвинув шарик 3 от седла 4 посредством толкателя 19, связанного с гильзой 18 (фиг.5). Происходит сброс давления и жидкость из
надклапанной полости перетекает в подклапанную полость и сливается после отворота трубы.
В предложенном техническом решении в качестве запорного органа использован клапанный узел глубинного штангового насоса в классическом его исполнении рассчитанный на циклическую работу в скважине в условиях различной сложности, который обладает значительным межремонтным периодом. Что касается привода, то он - общепринятый пневматический пружинно-мембранный, но с рычажной кинематикой передачи усилия на запорный орган при его открытии, что вполне оправдано и объективно вписывается в гидравлическую систему линии опрессовки, поддается автоматическому дистанционному управлению.
Односедельный запорный нормально закрытый клапан с приводом принудительного открытия, включающий сообщенный с полостью высокого давления полый корпус, в котором на проходе установлено седло с возможностью взаимодействия с затвором, управляемым исполнительным механизмом, отличающийся тем, что он заимствован от глубинного штангового насоса в классическом его исполнении, в котором роль затвора выполняет свободно плавающий в своей клапанной полости шарик, оснащенный приводом принудительного открытия, состоящим из установленного на корпусе с возможностью взаимодействия с шариком за счет продольного перемещения на величину рабочего хода клапана толкателя, взаимодействующего с приводным рычагом, связанным с исполнительным механизмом и установленным на жестко связанном с полым корпусом клапана шарнире.
