Результат интеллектуальной деятельности: Полнопроходная шиберная задвижка

Изобретение относится к области нефтяного и химического машиностроения и может быть использовано в качестве запирающего и регулирующего устройства на трубопроводах, транспортирующих агрессивную рабочую среду, например, нефть с высоким объемным содержанием СО₂ и Н₂С, техническую воду под давлением до 35 МПа, а также для перекрытия каналов устьевой арматуры фонтанных, насосных и нагнетательных скважин.

Известны полнопроходные шиберные задвижки, например, по патенту RU 61828, содержащие корпус, выполненный из двух полукорпусов, в которых установлены седла с проходными каналами, содержащих распорное кольцо, между полукорпусами с возможностью поворота в своей плоскости размещен шибер с проходным отверстием. Каждый полукорпус состоит из патрубка, внешнего и внутреннего фланцев. Наличие патрубка и внешнего фланца позволяет устанавливать полнопроходную задвижку на ответном фланце трубопровода шпильками, через сквозные отверстия во внешнем фланце. Недостатком таких задвиже являются большие габариты и металлоемкость, сложность изготовления, связанные с необходимостью изготавливать патрубки и внешние фланцы.

Известна задвижка, не являющаяся полнопроходной (по патенту на полезную модель RU 61829, выбрана в качестве прототипа), содержащая корпус, состоящий из двух безфланцевых полукорпусов, разделенных распорным кольцом, между полукорпусами с возможностью поворота вокруг оси размещен шибер, соединенный с валом-шестерней. В опорном торце полукорпуса выполнен уступ в виде кольцевой выточки, на котором расположен наружный конец вала-шестерни. Полукорпусы снабжены уплотнительными кольцевыми канавками, смещенными относительно центра проходного отверстия. Задвижка снабжена технологическими соединительными болтами. Для установки задвижки в линию в полукорпусах выполнены сквозные соосные отверстия для шпилек. Из-за несоосности проходного отверстия и центра окружности, на которой располагаются присоединительные элементы [к ответному ланцу трубопровода] задвижки она не может использоваться в качестве стволовой запорной арматуры в универсальной фонтанной арматуре устья скважины из-за невозможности установки в скважину через проход задвижки оборудования (насосы, штанги, приборы и другое оборудование), что значительно сужает область применения, ограничиваясь только трубопроводами.

Технической задачей является создание универсальной полнопроходной шиберной задвижки, характеризующейся пониженной металлоемкостью, малыми габаритами и простотой изготовления. Предлагаемая задвижка позволяет использовать ее в качестве запорной арматуры без ограничения области применения (в фонтанной, напорной арматуре, в трубопроводах, в технологических линиях и т.д.) в нефтегазодобывающей промышленности.

Технический результат достигается в полнопроходной шиберной задвижке (далее, также, - задвижка), образованной из двух полукорпусов, выполненных безфланцевыми, с проходными отверстиями с седлами, между полукорпусами образована полость, в которой, с возможностью поворота в своей плоскости, размещены шибер с зубчатым венцом, взаимодействующим с приводным валом, в полукорпусах выполнены сквозные соосные отверстия, на внешних поверхностях полукорпусов выполнены глухие резьбовые отверстия, сквозные соосные отверстия и глухие резьбовые отверстия выполнены на одном расстоянии от оси проходного отверстия. Глухие резьбовые отверстия размещены напротив указанной полости. На внешних поверхностях полукорпусов выполнены кольцевые уплотнительные канавки, соосные с проходными отверстиями. Полукорпусы стянуты болтами, расположенными по периферии полукорпусов, головки которых не выступают за внешние поверхности полукорпусов. На внутренних поверхностях полукорпусов выполнены выточки, образующие полость в которой размещены шибер с зубчатым венцом. Иначе, между полукорпусами может быть установлено распорное кольцо, образующиее с внутренними поверхностями полукорпусов полость, в которой размещены шибер с зубчатым венцом.

Под полнопроходной шиберной задвижкой здесь понимается задвижка, у которой диаметр проходного отверстия в полукорпусах и седлах равен диаметру трубопровода или иной арматуры, на которой устанавливается задвижка. При этом, проходное отверстие, уплотнительная канавка канавка и центр окружности, на которой расположены центры крепежных отверстий выполяются соосными - это обеспечивает возможность установки в ствол устьевой фонтанной арматуры, через задвижку, оборудования - погружных насосов, штанг, приборов.

Изобретение поясняется рисунками:

фиг. 1 - внешняя поверхность полукорпуса;

фиг. 2-3 - задвижка с выточками, в которых расположен шибер;

фиг. 4-5 - схема установки шпилек;

фиг. 6 - схема крепления ответных фланцев к задвижке;

фиг. 7 - задвижка с распорным кольцом.

Полнопроходная шиберная задвижка образована из двух полукорпусов 1, 3, выполненных безфланцевыми, с проходными отверстиями 2 с седлами 13. Между полукорпусами 1, 3, с возможностью поворота в своей плоскости, размещены шибер 4 с зубчатым венцом 5, взаимодействующим с приводным валом 6.

В полукорпусах 1, 3 выполнены сквозные соосные отверстия 7. На внешних поверхностях полукорпусов 1, 3 выполнены глухие резьбовые отверстия 8. Глухие резьбовые отверстия 8 снабжены внутренней резьбой, для установки в них резьбовых крепежных элементов, болтов или шпилек. Сквозные соосные отверстия 7 и глухие резьбовые отверстия 8 выполнены на одном расстоянии от оси проходного отверстия 2 и располагаются равномерно по окружности 17. Они используются в качестве крепежных отверстий при установке задвижки на ответные фланцы 16 трубопровода (в линию). Сочетание сквозных соосных отверстий 7 и глухих резьбовых отверстий 8 делает возможным исполнение полнопроходной задвижки без патрубков с фланцами [внешними], что снижает металлоемкость и габариты задвижки, упрощается ее изготовление. Глухие резьбовые отверстия 8 располагаются напротив полости, в которой расположен шибер с высоким давлением (до 35 Мпа), и используются для установки в них коротких шпилек, которые, через корпус задвижки, притягивают ответные фланцы 16. В сквозные соосные отверстия 7 устанавливают длинные шпильки, которые стягивают два внешних ответных фланца 16 и такие отверстия располагают вне шиберной области с высоким давлением.

На внешних поверхностях полукорпусов 1, 3 выполнены кольцевые уплотнительные канавки 9, соосные с проходными отверстиями 2. При установке задвижки на ответные фланцы 16 в уплотнительные канавки 9 помещают уплотнительные кольца 18, обеспечивающие герметичность соединения.

Полукорпусы 1, 3 стянуты болтами 10, расположенными по периферии полукорпусов, головки которых не выступают за внешние поверхности полукорпусов. Это позволяет производить сборку задвижки до установки в линию и установку внешних поверхностей полукорпусов 1, 3 задвижки на ответный фланец 16 трубопровода. Таким образом, внешние поверхности полукорпусов выполняют функцию присоединительных фланцев, которые имеют торцевую привалочную плоскость с уплотнительной кольцевой канавкой 9, сквозными отверстиями 7 и с глухими резьбовыми отверстиями 8 выполненными по размерам ответных присоединительных фланцев 16.

На внутренних поверхностях полукорпусов 1, 3 выполнены выточки 11 (фиг. 2, 3, 5), образующие полость в которой размещены шибер 4 с зубчатым венцом 5. Иначе, между полукорпусами 1, 3 может быть установлено распорное кольцо 12 (фиг. 7), образующиее с внутренними поверхностями полукорпусов 1, 3 полость, в которой размещены шибер 4 с зубчатым венцом 5.

На корпус задвижки устанавливаются уплотнительные кольца 18 (прокладки). Задвижка крепится к ответным фланцам 16 с помощью шпилек разной длины (фиг. 6). Длинные шпильки 14 устанавливаются в сквозные соосные отверстия 7. Сквозные соосные отверстия не обязательно имеют замкнутую форму (полный круг), но могут иметь и незамкнутую форму, форму округлого паза, либо сектора круга (на рисунках показано по 2 замкнутых и по 2 незамкнутых сквозных соосных отверстия 7), это позволяет уменьшить габариты полукорпусов с сохранением герметичности при затяжке динными шпильками 14. Короткие шпильки 15 устанавливаются в глухие резьбовые отверстия 8. При этом, образуется надежное соединение ответных фланцев 16 к полукорпусам 1, 3.