ЗОЛОТНИКОВЫЙ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КЛАПАН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в геофизических приборах для перекрытия/открытия потока рабочей среды в условиях больших перепадов давлений (120 МПа) с полным высвобождением клапанного узла и воздействия агрессивной загрязненной среды.

Известен предохранительный клапан для гидростоек шахтных крепей (патент РФ №30393, E21D 23/16, F16K 17/04, опубл. 27.06.2003), содержащий корпус с уплотнением, указатель высокого давления с напорным уплотнением, пружину и гайку, золотниковое седло, выполненное ступенчатым, и снабженное хвостовиком с уплотнением, причем диаметр седла больше, чем диаметр хвостовика.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные применяемым уплотнением, которое может подвергаться большому износу и потери работоспособности из-за действия нерасчетных нагрузок при полном высвобождении клапанного узла при перепаде давлений более 20 МПа.

Известен предохранительный клапан для гидростоек шахтных крепей (патент РФ №34641, E21D 23/16, F16K 17/04, опубл. 10.12.2003), содержащий корпус с уплотнением и центральным подводящим каналом, ступенчатое золотниковое седло с радиальными отверстиями, сообщающимися с центральным подводящим каналом корпуса, и хвостовиком с уплотнением, причем диаметр седла больше, чем диаметр хвостовика, указатель высокого давления с напорным уплотнением и показывающими рисками, пружину, поджимающую указатель высокого давления к корпусу и гайку, причем хвостовик снабжен радиальными и центральным отверстиями, сообщающимися между собой и соединяющимися с напорной полостью гидростойки при помощи центрального подводящего канала корпуса.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные применяемым уплотнением, которое может подвергаться большому износу и потери работоспособности из-за действия нерасчетных нагрузок при полном высвобождении клапанного узла при перепаде давлений более 20 МПа.

Известно использование шевронных уплотнений в устройстве для опрессовки колонны труб в скважине (патент РФ №143203, Е21В 34/14, Е21В 33/12, опубл. 20.07.2014), содержащем посадочное седло с внутренней цилиндрической расточкой и установленную в нем опрессовочную пробку, состоящую из уплотнительного устройства с центральным каналом, соединенным с разгрузочными отверстиями, снабженного пакетом шевронных уплотнений, и разгрузочного клапана с ловильной шейкой, выполненного с возможностью осевого перемещения по направляющей, соединенной с уплотнительным устройством, для открытия/закрытия разгрузочных отверстий.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием двухстороннего упора шевронов, что приводит к невозможности герметизации клапана при действии перепада давлений с обеих сторон на клапан.

Известно также скважинное клапанное устройство (патент РФ №2150575, Е21В 34/06, опубл. 10.06.2000), включающее корпус с седлом и радиальными отверстиями, подвижную втулку с обратным клапаном, при этом наружная поверхность верхней части подвижной втулки выполнена в виде усеченного конуса, которая с седлом корпуса, расположенным выше его радиальных отверстий, образует клапанную пару, а обратный клапан в виде клапана золотникового типа с радиальными отверстиями и пробкой размешен во внутренней полости подвижной втулки, находящейся в нижнем ее положении ниже радиальных отверстий корпуса, и подпружинен относительно подвижной втулки, при этом подвижная втулка и обратный клапан выполнены с возможностью их перемещения до посадки подвижной втулки на седло корпуса и последующего открытия радиальных отверстий обратного клапана при повышении давления жидкости.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные применяемым уплотнением, которое может подвергаться большому износу и потери работоспособности из-за действия нерасчетных нагрузок при полном высвобождении клапанного узла при перепаде давлений более 20 МПа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является клапан высокого давления (патент РФ №2576828, F16K 11/02, F15B 13/02, опубл. 10.03.2016), содержащий двухпоясковую дифференциальную золотниковую пару, канал подвода жидкости из зоны высокого давления и канал отвода в зону низкого давления, пружину, расположенную в зоне низкого давления, и устройство уменьшения статической ошибки по давлению при перепуске жидкости, выполненное в виде третьего пояска, введенного перед пружиной, и полости, образованной вторым и третьим поясками, соединенной с зонами высокого и низкого давлений через гидравлические сопротивления.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные применяемым уплотнением, которое может подвергаться большому износу и потери работоспособности при перепаде давлений более 20 МПа.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей клапана высокого давления за счет применения шевронных уплотнений.

Технический результат - обеспечение работоспособности уплотнений, работающих при перепаде давлений до 125 МПа (как одностороннее действие, так и двухстороннее действие перепада давлений) при выходе золотника из клапанного узла с полным высвобождением проходного канала клапана (при выходе золотника из клапанного узла золотник не контактирует шевронными уплотнениями), работающего в агрессивной загрязненной среде.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в клапане высокого давления, содержащем корпус с золотником, согласно изобретению золотник установлен внутри втулки центровочной с уплотнительными элементами, расположенной сверху в корпусе клапана, а снизу в корпусе клапана гайкой прижимной центровочной зафиксирована шевронная группа, которая включает в себя два упора шевронов, двухсторонний упор шевронов и шевронные уплотнения.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен золотниковый пневмогидравлический клапан в закрытом состоянии. На фиг. 2 - изображен золотниковый пневмогидравлический клапан в открытом состоянии.

Золотниковый пневмогидравлический клапан высокого давления содержит корпус клапана 1. Сверху в корпус клапана 1 установлена втулка центровочная 2 с уплотнительными элементами 3. Внутри втулки центровочной 3 установлен золотник 4. Снизу в корпус клапана 1 установлена шевронная группа, которая включает в себя два упора шевронов 5, двухсторонний упор шевронов 6 и сами шевронные уплотнения 7. Шевронная группа фиксируется в корпус клапана 1 с помощью гайки прижимной центровочной 8.

Золотниковый пневмогидравлический клапан высокого давления работает следующим образом. На фиг. 1 изображен клапан в закрытом состоянии, полость 1 не сообщена с полостью 2. На фиг. 2 клапан в открытом состоянии. Клапан является реверсивным, т.е. полость 1 может быть как входной, так и выходной, такой же принцип и с полостью 2. Открытие и закрытие клапана зависит от положения золотника 4. Золотник 4 имеет два рабочих положения «открыто» и «закрыто». Золотник 4 приводится в движение с помощью гидравлического или механического толкателя (на чертеже не показано). При движении золотника в положение открыто происходит полное высвобождение клапанного узла, при котором золотник перестает контактировать с шевронами.

Золотниковый пневмогидравлический клапан высокого давления может работать с широким диапазоном агрессивных загрязненных рабочих жидкостей: буровой раствор, нефть, различные производные нефти, вода, газ, за счет применения эластичных шевронных уплотнений с двухсторонним упором.

Итак, заявляемое изобретение позволяет значительно расширить функциональные возможности клапана высокого давления для работы в агрессивной загрязненной среде (перепад давлений до 120 МПа) и повысить надежность работы при многоцикловом режиме работы с полным высвобождением клапанного узла при его открытии.