Клапан регулирующий угловой клеточного типа

Предлагаемая полезная модель относится к запорно-регулирующим устройствам, предназначенных для регулирования потока среды с высоким содержанием абразивных включений (абразив, проппант) средних размеров.
Известен патент РФ №192418 от 11.05.2016, в котором раскрыт клапан регулирующий угловой клеточного типа, включающий корпус, входной и выходной каналы корпуса, расположенные под углом 90°, втулку клеточную установленную в месте пересечения каналов, плунжер, установленный во втулке клеточной и выполненный с возможностью перекрывать каналы, крышку, с размещенными в ней штоком со шкалой и герметично уплотненным в ней и штурвал, поворотом которого смещается шток и соединенный с ним плунжер.
Недостатком данного клапана являются:
- достаточно короткий срок службы втулки клеточной, при наличии в среде большого количества абразивных составляющих.
Технический результат - повышение надежности и срока службы клапана регулирующего углового клеточного типа.
Технический результат достигается тем, что клапан регулирующий угловой клеточного типа включает: корпус, входной и выходной каналы корпуса, расположенные под углом 90°, втулку клеточную установленную в месте пересечения каналов, плунжер, установленный во втулке клеточной и выполненный с возможностью перекрывать каналы, крышку, с герметично размещенным в ней приводом, осуществляющим движение плунжера. При этом перед втулкой клеточной установлена сетка клеточная защитная.
Отверстия сетки клеточной защитной совпадают с отверстиями втулки клеточной.
Сетка клеточная защитная выполнена из твердосплавного материала: спеченного карбид кремния SSiC, или карбид кремния с реакционной связью RBSiC, или карбида кремния на нитридной связке NBSiC, или закаленного циркония TZ, или нитрида кремния SN, или карбида вольфрама TC.
Сетка клеточная защитная может быть установлена в корпусе клапана или в составе запорно-регулирующего узла (втулки клеточной и плунжера).
Сущность заявленного технического решения поясняется Фигурой, где
на фиг. показан общий вид в разрезе предлагаемого клапана.
На фигурах позициями обозначены следующие детали.
1 - плунжер в сборе,
2 - седло,
3 - втулка клеточная,
4 - сетка клеточная защитная,
5 - перфорированные отверстия клетки сетки защитной,
6 - перфорированные отверстия клетки основной.
Изучение характеристик и состава рабочей среды (по давлению, количеству и размерам абразивных включений) во вновь вводимых в эксплуатацию нефтегазовых скважин заставляют производителей проводить определенные инжиниринговые расчеты и поиски вариантов улучшения конструкции оборудования, поставляемого на объекты с целью достижения максимальных показателей надежности и долговечности.
С целью обеспечения бесперебойной работы дроссельных клапанов клеточного типа, предназначенных для регулирования скорости потока среды, расхода, давления с достаточно высоким содержанием абразивных включений средних размеров предлагается включение в конструкцию дроссельных клапанов сетки клеточной защитной 4 (см. фиг.), которая предназначена для защиты от разрушения втулки клеточной 3 (элемента дроссельной пары регулирующего устройства). Сетка клеточная защитная 4 выполнена из твердосплавного материала: спеченный карбид кремния SSiC, карбид кремния с реакционной связью RBSiC, карбид кремния на нитридной связке NBSiC, закаленный цирконий TZ, нитрид кремния SN, карбид вольфрама TC, ВК и другие, которые отлично зарекомендовали себя в работе при воздействии абразивных включений, имеющихся в потоке транспортируемой среды.
Регулирование расхода рабочей среды происходит за счет увеличения/уменьшения общей площади проходных перфорированных отверстий во втулке клеточной 3 при перемещении плунжера в сборе 1 из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее положение и наоборот. Полное перекрытие потока среды происходит при перемещении плунжера в сборе в крайнее нижнее положение и контакте его уплотнительной поверхности с уплотнительной поверхностью седла 2.
Сетка клеточная защитная 4, служит для принятия на себя ударных повреждений абразивных включений, способных разрушить втулку клеточную 3, изготовленную из достаточно «хрупких» твердосплавных материалов.
Сетка клеточная защитная 4 устанавливается на наружный диаметр втулки клеточной 3 с ориентацией осей перфорированных отверстий 5 и отверстий 6 (фиг.) для прохода среды.
Сетка клеточная защитная 4 предназначена для выполнения ряда задач:
- защиты втулки клеточной 3 из карбида вольфрама от разрушения и, как следствие, защиты от воздействия избыточного давления и повреждения оборудования, расположенного ниже по потоку;
- предотвращает серьезные потенциальные проблемы с безопасностью на объекте установки дроссельных клапанов.
Сетка клеточная защитная 4 пропорционально распределяет поток вокруг основного дроссельного элемента - втулки клеточной из карбида вольфрама или иных твердосплавных материалов.
Сетка клеточная защитная 4 также, как и втулка клеточная имеет на наружной поверхности перфорированные отверстия для прохода среды. Количество отверстий, их размеры выполнены таким образом, чтобы обеспечить на ней минимальное сопротивление потоку, минимальный перепад давления, поэтому защитная клетка сетка при нормальной работе практически не разрушается.
Сетка клеточная защитная 4 может устанавливаться как отдельно в корпусе УЗР, так и в составе запорно-регулирующего узла (дроссельной пары), как изображено на фиг..
Преимущества по сравнению с конструкциями, которые не используют данное техническое решение:
- незащищенные дорогостоящие детали из «хрупкого» карбида вольфрама способны выйти из строя при ударе имеющихся в потоке рабочей среды абразивных включений (абразив, проппант) средних размеров, силой менее 10 Дж, образуя скол или трещину на поверхности втулки клеточной 3;
- сетка клеточная защитная 4 выполнена из нержавеющих материалов с вязкостью и механическими свойствами, а также толщиной стенки, не позволяющими подвергаться ее деформации и тем более ее разрушению при ударе абразивных включений (абразив, проппант) средних размеров с силой от 10 Дж до 660 Дж;
- относительно низкая стоимость изготовления сетки клеточной защитной 4 по сравнению со стоимостью изготовления втулки клеточной 3 из твердосплавных материалов;
- возможность оперативной замены сетки клеточной защитной 4 из состава запасных частей на изделие.