RU2374541C1

RU2374541C1 - Intercepting automatic valve

Info

Publication number: RU2374541C1
Application number: RU2008111264/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Нухович Коблев (RU); Александр Нухович Коблев
Original assignee: Открытое акционерное общество "НПО "Промавтоматика"
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2009-11-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: inside valve casing there are located two gates linked to rod. The first gate is shutoff and implemented in the form of rod with piston with holes and sealing surface. The second gate is a shutoff and implemented in the form surrounding piston of stepped bushing with sealing surface, herewith its external stages are adjoined to stages implemented in casing. Rod is implemented with additional piston with formation of over-piston cavity, connected by channel to outlet channel and under-piston cavity, herewith area of over-piston cavity is less than area of under-piston cavity. Under-piston cavity through normally open electromagnetic valve is connected to entrance channel and through normally closed electromagnetic valve - to output channel in which it is installed pressure gauge indicating-signalling connected to both electromagnetic valves.

EFFECT: implementation of automatic overlapping of high-pressure tubing at accident pressure reduction in it and automatic opening after pressure boost in pipeline over valve higher accidental.

1 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к отключающим устройствам с запорным элементом, совершающим скользящее движение вдоль седловой поверхности, имеющей форму поверхности тел вращения, и может быть использовано для установки на скважинах нефтегазоконденсатных месторождений для автоматического перекрытия трубопровода высокого давления при аварийном понижении давления в нем.The invention relates to pipe fittings, and in particular to shut-off devices with a locking element that makes a sliding motion along a saddle surface having the shape of a surface of bodies of revolution, and can be used to install oil and gas condensate fields in wells to automatically shut off a high-pressure pipeline in case of emergency pressure reduction in it .

Известно устройство отсекающее, содержащее корпус, расположенный в нем поворотный запорный орган, выполненный в виде накладываемых одна на другую двух поворотных заслонок, одна из которых - разгрузочная - с отверстием, а другая - глухая, перекрывающая отверстие разгрузочной заслонки, удерживающий запорный орган в открытом положении фиксатор и чувствительный элемент, выполненный в виде нагруженного пружинами штока, при этом шток чувствительного элемента связан с фиксатором, причем фиксатор удерживает в открытом положении разгрузочную поворотную заслонку с отверстием, при этом глухая поворотная заслонка выполнена с упором и установлена с возможностью взаимодействия упором со штоком чувствительного элемента (патент РФ №2249138, 7 МПК F16K 17/04, 39/04, 02.06.2003 г.).It is known a shut-off device containing a housing, a rotary locking member located in it, made in the form of two rotary shutters superimposed on one another, one of which is a discharge shutter with an opening, and the other is a blind one that blocks the opening of the discharge shutter that holds the shutter in an open position the clamp and the sensing element, made in the form of a rod loaded with springs, while the rod of the sensing element is connected with the clamp, and the clamp holds the unloading point in the open position portal flap with an aperture, the butterfly valve blank is provided with abutment and mounted to cooperate with the rod abutment sensor (RF patent №2249138, IPC 7 F16K 17/04, 39/04, 02.06.2003 g).

Известно устройство отсекающее, содержащее корпус, расположенный в нем поворотный запорный орган, выполненный в виде накладываемых одна на другую двух поворотных заслонок, одна из которых - разгрузочная - с отверстием, а другая - глухая, перекрывающая отверстие разгрузочной заслонки, удерживающий запорный орган в открытом положении фиксатор с упорами и чувствительный элемент, выполненный в виде нагруженного пружинами штока, причем шток чувствительного элемента связан с фиксатором, а фиксатор упорами удерживает в открытом положении разгрузочную поворотную заслонку с отверстием, при этом глухая поворотная заслонка выполнена с упором, причем упор глухой поворотной заслонки выполнен в виде пластины с отверстием для прохода фиксатора с упорами и расположен над разгрузочной поворотной заслонкой с возможностью взаимодействия с упорами фиксатора после срабатывания разгрузочной поворотной заслонки (патент РФ №2313714, 7 МПК F16K 17/04, 39/04, 10.03.2006 г.).It is known a shut-off device containing a housing, a rotary locking member located in it, made in the form of two rotary shutters superimposed on one another, one of which is a discharge shutter with an opening, and the other is a blind one that blocks the opening of the discharge shutter that holds the shutter in an open position a latch with stops and a sensing element made in the form of a rod loaded with springs, the rod of the sensing element being connected to the latch, and the latch holding the lugs in open position a rotary shutter with a hole, while the blind rotary shutter is made with an emphasis, and the blind rotary shutter stop is made in the form of a plate with a hole for the passage of the latch with stops and is located above the discharge rotary shutter with the possibility of interaction with the lock stops after the discharge rotary shutter is activated (patent RF №2313714, 7 IPC F16K 17/04, 39/04, 03/10/2006).

Недостатком известных устройств является невозможность после срабатывания их автоматического открытия при повышении давления в трубопроводе до рабочего.A disadvantage of the known devices is the impossibility after triggering their automatic opening when the pressure in the pipeline increases to the working one.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является клапан запорно-регулирующий, в корпусе которого с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные со штоком, перемещаемым приводом, при этом первый затвор, запорный, выполнен в виде штока со ступенчатым поршнем с отверстиями и уплотнительной поверхностью, а второй, запорно-регулирующий затвор, выполнен в виде охватывающей поршень ступенчатой втулки-плунжера с уплотнительной поверхностью, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, причем запорно-регулирующий затвор расположен соосно в седле с уплотнительной поверхностью и уплотнительным элементом, выполненном трубчатым с отверстиями, расположенными после уплотнительного элемента и уплотнительной поверхности по ходу потока среды, причем внутренний диаметр трубчатой части седла после уплотнительной поверхности сопрягается с наружным диаметром запорно-регулирующего затвора, при этом последний установлен с возможностью осевого перемещения ступенчатым поршнем штока вдоль трубчатой части седла от уплотнительной поверхности, причем в крайнем нижнем положении ступенчатый поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка-плунжер своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла, при этом шток выполнен с поршнем с образованием подпоршневой полости, соединенной с атмосферой, и надпоршневой полости, соединенной каналом с входным каналом (патент РФ №2282772, МПК F16K 39/04, 31/122, 11.01.2005).The closest set of essential features selected as a prototype is a shut-off and control valve, in the case of which two shutters are connected with an input and output channels, connected with a rod, a movable actuator, while the first shutter is made in the form of a rod with a step a piston with holes and a sealing surface, and the second locking-regulating shutter is made in the form of a stepped plug-plunger spanning the piston with a sealing surface mounted with the possibility of axial moving and fixing it in extreme positions, and the locking-regulating valve is located coaxially in the saddle with a sealing surface and a sealing element made tubular with holes located after the sealing element and the sealing surface along the medium flow, the inner diameter of the tubular part of the saddle after the sealing surface mates with the outer diameter of the locking and regulating shutter, while the latter is installed with the possibility of axial movement by a step piston along the tubular part of the seat from the sealing surface, and in the lowermost position, the stepped piston of the rod interacts with the sealing element with its sealing surface, and the stepped sleeve-plunger with its sealing surface interacts with the sealing surface of the saddle, and the rod is made with a piston with the formation of a piston cavity, connected to the atmosphere, and a supra-piston cavity connected by a channel to the input channel (RF patent No. 2282772, IPC F16K 39/04, 31/122, January 11, 2005).

Недостатком известного клапана является невозможность автоматического перекрытия трубопровода высокого давления при аварийном понижении давления в нем.A disadvantage of the known valve is the inability to automatically shut off the high pressure pipeline in case of emergency pressure reduction in it.

Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого осуществлялось автоматическое перекрытие трубопровода высокого давления при аварийном понижении давления в нем и автоматическое открытие после повышения давления в трубопроводе за клапаном выше аварийного.The problem achieved by the invention is to create such a technical solution, by using which the automatic shutdown of the high pressure pipeline was carried out in case of an emergency decrease in pressure in it and the automatic opening after increasing the pressure in the pipeline behind the valve above the emergency.

Для достижения названного технического результата, в корпусе клапана отсекающего автоматического с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные со штоком, при этом первый затвор, запорный, выполнен в виде штока с поршнем с отверстиями и уплотнительной поверхностью, а второй затвор выполнен в виде охватывающей поршень ступенчатой втулки с уплотнительной поверхностью, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, при этом второй затвор расположен соосно в седле с уплотнительной поверхностью и уплотнительным элементом, выполненным трубчатым с отверстиями, расположенными после уплотнительного элемента и уплотнительной поверхности по ходу потока среды, при этом последний установлен с возможностью осевого перемещения поршнем штока вдоль трубчатой части седла от уплотнительной поверхности, причем в крайнем нижнем положении поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла, при этом шток выполнен с дополнительным поршнем с образованием надпоршневой полости, соединенной каналом с входным каналом, и подпоршневой полости.To achieve the named technical result, in the valve body of the automatic shut-off valve with inlet and outlet channels there are two shutters connected to the rod, the first shutter being a shutter made in the form of a rod with a piston with holes and a sealing surface, and the second shutter is made in the form of the piston of the stepped sleeve with a sealing surface mounted with the possibility of axial movement and fixing it in extreme positions, while the second shutter is located coaxially in the seat with a sealing surface by a surface and a sealing element made tubular with holes located after the sealing element and the sealing surface along the medium flow, the latter being installed with the possibility of axial movement by the piston of the rod along the tubular part of the seat from the sealing surface, and in the lowermost position the piston of the rod with its sealing surface interacts with the sealing element, and the stepped sleeve with its sealing surface - with the sealing surface of the seat, when The rod is made with an additional piston with the formation of a supra-piston cavity connected by a channel to the inlet channel and a sub-piston cavity.

Заявляемый клапан отсекающий автоматический отличается от прототипа тем, что второй затвор выполнен запорным, причем его наружные ступени сопрягаются со ступенями, выполненными в корпусе, при этом площадь надпоршневой полости меньше площади подпоршневой полости, которая через нормально открытый электромагнитный клапан соединена с входным каналом и через нормально закрытый электромагнитный клапан - с выходным каналом, причем в последнем установлен манометр показывающий сигнализирующий, подключенный к обоим электромагнитным клапанам.The inventive automatic shut-off valve differs from the prototype in that the second shutter is made shut, and its external steps mate with the steps made in the housing, while the area of the supra-piston cavity is less than the area of the sub-piston cavity, which is connected through the normally open electromagnetic valve to the input channel and through normally a closed solenoid valve - with an output channel, and in the last there is a pressure gauge installed indicating the signal connected to both solenoid valves .

Предлагаемое изобретение изображено на чертеже, продольный разрез клапана в закрытом положении.The invention is shown in the drawing, a longitudinal section of the valve in the closed position.

Клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами. Внутри корпуса размещены два затвора, связанные со штоком 4.The valve comprises a housing 1 with input 2 and output 3 channels. Inside the housing there are two shutters associated with the rod 4.

Первый затвор - запорный выполнен в виде штока 5 с поршнем 6 с отверстиями 7, уплотнительной поверхностью 8.The first shutter - locking made in the form of a rod 5 with a piston 6 with holes 7, the sealing surface 8.

Второй затвор - запорный выполнен в виде охватывающей поршень ступенчатой втулки 9 с уплотнительной поверхностью 10, причем ее наружные ступени сопрягаются со ступенями, выполненными в корпусе. Втулка выполнена с разными эффективными площадями сечения на торцах, в результате чего она имеет возможность осевого перемещения с поршнем штока, а в корпусе между ступенями имеется канал 11, сообщенный с атмосферой. Подвижность ступенчатой втулки ограничена крайними положениями перемещения (верхним и нижним).The second shutter - locking is made in the form of a stepped sleeve 9 covering the piston with a sealing surface 10, and its outer steps mate with the steps made in the housing. The sleeve is made with different effective cross-sectional areas at the ends, as a result of which it has the possibility of axial movement with the piston rod, and in the case between the steps there is a channel 11 in communication with the atmosphere. The mobility of the stepped sleeve is limited by the extreme travel positions (upper and lower).

Ступенчатая втулка расположена соосно в седле 12 с уплотнительной поверхностью 13 и уплотнительным элементом 14. Седло выполнено трубчатым с отверстиями 15, расположенными после уплотнительного элемента и уплотнительной поверхности по ходу потока среды. Внутренний диаметр трубчатой части седла после уплотнительной поверхности сопрягается с наружным диаметром ступенчатой втулки. Ступенчатая втулка установлена с возможностью осевого перемещения поршнем штока вдоль трубчатой части седла от уплотнительной поверхности. В крайнем нижнем положении поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла, перекрывая его и отделяя выходной от входного канала клапана.The stepped sleeve is located coaxially in the seat 12 with the sealing surface 13 and the sealing element 14. The saddle is made tubular with holes 15 located after the sealing element and the sealing surface along the medium flow. The inner diameter of the tubular part of the seat after the sealing surface mates with the outer diameter of the stepped sleeve. The stepped sleeve is installed with the possibility of axial movement of the piston rod along the tubular part of the saddle from the sealing surface. In the lowermost position, the piston of the rod interacts with the sealing element with its sealing surface, and the stepped sleeve with its sealing surface interacts with the sealing surface of the seat, blocking it and separating the outlet from the valve inlet.

Шток выполнен с дополнительным поршнем 16 с образованием надпоршневой полости 17, соединенной каналом с входным каналом, и подпоршневой полости 18, причем площадь надпоршневой полости меньше площади подпоршневой полости. Подпоршневая полость через нормально открытый (НО) электромагнитный клапан 19 соединена с входным каналом и через нормально закрытый (НЗ) электромагнитный клапан 20 - с выходным каналом, в котором установлен манометр показывающий сигнализирующий 21, подключенный к обоим электромагнитным клапанам.The rod is made with an additional piston 16 with the formation of the supra-piston cavity 17 connected by a channel to the inlet channel and the sub-piston cavity 18, and the area of the supra-piston cavity is less than the area of the sub-piston cavity. The piston cavity through a normally open (NO) solenoid valve 19 is connected to the inlet channel and through a normally closed (NC) solenoid valve 20 to the output channel, in which a pressure gauge showing signaling 21 is connected to both solenoid valves.

Для нормальной работы клапана необходимо, чтобы потеря давления на нем, вызванная преодолением данного местного гидравлического сопротивления, составляла не менее 0,5 МПа при рабочем давлении. Клапан работает следующим образом. В исходном положении (открыто) при рабочем давлении шток 4 с поршнем 6, ступенчатой втулкой 9 и дополнительным поршнем 16 находится в своем крайнем верхнем положении, обеспечивая расход транспортируемой среды и перепад давления 0,5 МПа на клапане.For normal operation of the valve, it is necessary that the pressure loss on it, caused by overcoming this local hydraulic resistance, be at least 0.5 MPa at operating pressure. The valve operates as follows. In the initial position (open) at operating pressure, the rod 4 with the piston 6, the stepped sleeve 9 and the additional piston 16 is in its extreme upper position, providing a flow rate of the transported medium and a pressure drop of 0.5 MPa on the valve.

При аварийном понижении давления ниже установленного на манометре показывающем сигнализирующем 21 последний замыкает контакт, в результате чего происходит срабатывание электромагнитных клапанов 19 и 20, а именно клапан 19 закрывается, а клапан 20 открывается. В результате из-за разности давлений в надпоршневой и подпоршневой полостях шток 4 с поршнем 6 и дополнительным поршнем 16 перемещаются вниз. Ступенчатая втулка 9 под действием давления транспортируемой среды из-за разных эффективных площадей сечения на торцах перемещается вниз вместе с поршнем 6 штока 5. Совместное их перемещение продолжается до тех пор, пока ступенчатая втулка 9 своей уплотнительной поверхностью 10 не достигнет уплотнительной поверхности 13 седла 12, перекрывая поток транспортируемой среды из входного канала 2 в выходной 3, а поршень 6 штока 5 продолжит свое движение вниз. Перемещение поршня 6 штока 5 продолжается до тех пор, пока он своей уплотнительной поверхностью 8 не достигнет уплотнительного элемента 14 седла 12, герметично перекрывая проход транспортируемой среде из входного канала 2 в выходной 3.When the emergency pressure drops below the set on the pressure gauge indicating signaling 21, the latter closes the contact, as a result of which the electromagnetic valves 19 and 20 are actuated, namely, valve 19 closes and valve 20 opens. As a result, due to the pressure difference in the above-piston and under-piston cavities, the rod 4 with the piston 6 and the additional piston 16 moves down. The step sleeve 9 under the pressure of the transported medium, due to different effective cross-sectional areas at the ends, moves down together with the piston 6 of the rod 5. Their joint movement continues until the step sleeve 9 with its sealing surface 10 reaches the sealing surface 13 of the seat 12, blocking the flow of the transported medium from the input channel 2 to the output 3, and the piston 6 of the rod 5 will continue its downward movement. The movement of the piston 6 of the rod 5 continues until it with its sealing surface 8 reaches the sealing element 14 of the seat 12, hermetically blocking the passage of the transported medium from the input channel 2 to the output 3.

Для автоматического открытия клапана подают транспортируемую среду в трубопровод за клапаном (через байпасную линию или от сборного пункта газа), в результате чего давление в выходном канале 3 клапана повышается, и после того, как оно превысит давление, установленное на манометре показывающем сигнализирующем 21, последний размыкает контакт, в результате чего происходит срабатывание электромагнитных клапанов 19 и 20, а именно клапан 19 открывается, а клапан 20 закрывается. В результате из-за разных эффективных площадей сечения надпоршневой и подпоршневой полостей шток 4 с дополнительным поршнем 16 и поршнем 6 перемещаются вверх от уплотнительного элемента 14 седла 12 до упора поршнем 6 в ступенчатую втулку 9, защищая уплотнительную поверхность 8 поршня 6 от действия потока транспортируемой среды. После этого поршень 6 штока 5 перемещает ступенчатую втулку 9 от уплотнительной поверхности 13 седла 12 в крайнее верхнее положение, обеспечивая расход транспортируемой среды и перепад давления 0,5 МПа на клапане.To automatically open the valve, the transported medium is fed into the pipeline behind the valve (through the bypass line or from the gas collection point), as a result of which the pressure in the outlet channel 3 of the valve rises, and after it exceeds the pressure set on the pressure gauge indicating 21, the last the contact opens, resulting in the actuation of the electromagnetic valves 19 and 20, namely, the valve 19 opens and the valve 20 closes. As a result, due to different effective cross-sectional areas of the supra-piston and sub-piston cavities, the rod 4 with the additional piston 16 and piston 6 moves upward from the sealing element 14 of the seat 12 to the stop by the piston 6 in the step sleeve 9, protecting the sealing surface 8 of the piston 6 from the action of the flow of the transported medium . After that, the piston 6 of the rod 5 moves the stepped sleeve 9 from the sealing surface 13 of the seat 12 to its highest position, providing a flow rate of the transported medium and a pressure drop of 0.5 MPa on the valve.

Благодаря такой конструкции осуществляется автоматическое перекрытие трубопровода высокого давления при аварийном понижении давления в нем и автоматическое открытие после повышения давления в трубопроводе за клапаном выше аварийного.Thanks to this design, the high pressure pipeline is automatically shut off during an emergency decrease in pressure in it and automatically opens after the pressure in the pipeline rises above the emergency valve.

Claims

Клапан отсекающий автоматический, в корпусе которого с входным и выходным каналами размещены два затвора, связанные со штоком, при этом первый затвор, запорный, выполнен в виде штока с поршнем с отверстиями и уплотнительной поверхностью, а второй затвор выполнен в виде охватывающей поршень ступенчатой втулки с уплотнительной поверхностью, установленной с возможностью осевого перемещения и фиксации ее в крайних положениях, при этом второй затвор расположен соосно в седле с уплотнительной поверхностью и уплотнительным элементом, выполненным трубчатым с отверстиями, расположенными после уплотнительного элемента и уплотнительной поверхности по ходу потока среды, при этом последний установлен с возможностью осевого перемещения поршнем штока вдоль трубчатой части седла от уплотнительной поверхности, причем в крайнем нижнем положении поршень штока своей уплотнительной поверхностью взаимодействует с уплотнительным элементом, а ступенчатая втулка своей уплотнительной поверхностью - с уплотнительной поверхностью седла, при этом шток выполнен с дополнительным поршнем с образованием надпоршневой полости, соединенной каналом с входным каналом, и подпоршневой полости, отличающийся тем, что второй затвор выполнен запорным, причем его наружные ступени сопрягаются со ступенями, выполненными в корпусе, при этом площадь надпоршневой полости меньше площади подпоршневой полости, которая через нормально открытый электромагнитный клапан соединена с входным каналом и через нормально закрытый электромагнитный клапан - с выходным каналом, причем в последнем установлен манометр показывающий сигнализирующий, подключенный к обоим электромагнитным клапанам. The automatic shut-off valve, in the case of which there are two shutters connected with the rod with the input and output channels, the first shutter, shut-off, made in the form of a rod with a piston with holes and a sealing surface, and the second shutter is made in the form of a step sleeve enclosing the piston with a sealing surface mounted with the possibility of axial movement and fixing it in extreme positions, while the second shutter is located coaxially in the saddle with the sealing surface and the sealing element, tubular with holes located after the sealing element and the sealing surface along the medium flow, the latter being installed with the possibility of axial movement of the piston rod along the tubular part of the seat from the sealing surface, and in the lowermost position the piston of the rod interacts with the sealing element, and the stepped sleeve with its sealing surface - with the sealing surface of the saddle, while the rod is made with an additional piston with the formation of a supra-piston cavity connected by a channel to the inlet channel and a sub-piston cavity, characterized in that the second shutter is made shut-off, and its external steps mate with the steps made in the housing, while the area of the supra-piston cavity is less than the area of the sub-piston cavity, which through a normally open electromagnetic the valve is connected to the inlet channel and through a normally closed solenoid valve to the outlet channel, and in the latter a pressure gauge is installed showing the signaling, Directed to both solenoid valves.