УНИВЕРСАЛЬНАЯ ЗАДВИЖКА

Полезная модель относится к области нефтяного и химического машиностроения и может быть использована в качестве запирающего и регулирующего устройства на трубопроводах, транспортирующих рабочую среду, например, нефть или техническую воду, под давлением до 35МПа, а также для перекрытия каналов устьевой арматуры фонтанных, насосных и нагнетательных скважин.
Известна конструкция задвижки по патенту JP 60132177, включающая полукорпусы с проходными каналами, шибер со сменными штуцерами и технологическое отверстие, выполненное в одном из полукорпусов, с возможностью смены штуцеров при открытом проходном канале задвижки. В частном исполнении задвижки один из полукорпусов выполнен с встроенным регулируемым дросселем с каналом, расположенным под углом к движению потока.
Ее недостатком является сложность установки задвижки в арматуру. Смена оборудования достигается за счет разборки задвижки. Канал, направленный под углом к движению потока создает дополнительное сопротивление. Кроме того, задвижка со сменным дросселем отличается повышенной металлоемкостью.
Известна задвижка по патенту RU 2228474, содержащая корпус, состоящий из двух соединенных полукорпусов в которых установлены подпружиненные седла с проходными каналами, между седлами с возможностью поворота размещен дисковый шибер с проходным отверстием. В проходном отверстии шибера установлен сменный штуцер с проходным отверстием, в каждом из полукорпусов напротив друг друга выполнены сквозные отверстия для смены штуцера, закрытые пробками. Известна задвижка по патенту RU 2246653, выбранная в качестве прототипа, содержащая корпус, выполненный из двух соединенных между собой частей, в каждой из которых установлены подпружиненные седла с уплотнительными элементами, между которыми с возможностью поворота в своей плоскости размещен дисковый шибер с проходным отверстием, в котором установлена сменная клапанная камера.
Общим недостатком известных задвижек является то, что смена штуцера и клапанной камеры осуществляется при закрытой задвижке, то есть с остановкой технологического процесса. Кроме того, не предусмотрена установка иного сменного элемента, кроме как
штуцера или клапанной камеры соответственно, что не позволяет использовать задвижки в качестве универсального запорного элемента.
Полезная модель направлена на создание универсальной задвижки, при этом достигается устойчивая работа насосного оборудования.
Технический результат достигается в универсальной задвижке, содержащей корпус, выполненный из двух полукорпусов, в которых установлены седла с проходными каналами, между полукорпусами с возможностью поворота в своей плоскости размещен шибер с проходным отверстием. В проходном отверстии шибера может быть установлен регулирующий элемент. В полукорпусе выполнено сквозное отверстие для замены регулирующего элемента. При этом, в шибере выполнено дополнительное проходное отверстие. Проходные отверстия выполнены с возможностью одновременного совмещения одного проходного отверстия со сквозным отверстием в полукорпусе, а другого проходного отверстия с проходными каналами седел. Регулирующий элемент может быть выполнен в виде обратного клапана или в виде штуцера, при этом, они могут быть установлены в обоих проходных отверстиях. Сквозные отверстия для замены регулирующего элемента выполнены в каждом полукорпусе и расположены соосно. Универсальная задвижка снабжена устройством для сброса давления из полости задвижки.
Полезная модель поясняется чертежами:
фиг.1 - универсальная задвижка в сборе;
фиг.2 - универсальная задвижка (фронтальный вид);
фиг.3 - шибер с проходными отверстиями;
фиг.4 - регулируемый обратный клапан.
Универсальная задвижка (фиг.1) состоит из корпуса, выполненного из двух полукорпусов 1, 2, в которых установлены седла 3 с проходными каналами 4, между полукорпусами 1, 2 с возможностью поворота в своей плоскости вокруг оси 5 размещен шибер 6 с проходными отверстиями 7, 8 (фиг.3). В проходном отверстии 7 шибера 6 может быть установлен сменный регулирующий элемент 9.
В полукорпусе 1 (фиг.2) выполнено сквозное отверстие 10, закрытое заглушкой, для установки или замены регулирующего элемента в проходном отверстии 8 шибера 6.
Проходные отверстия 7, 8 выполнены с возможностью одновременного совмещения проходного отверстия 8 со сквозным отверстием 10 в полукорпусе 1, а проходного отверстия 7 с проходными каналами 4 седел 3.
Регулирующий элемент может быть выполнен в виде обратного клапана (фиг.4) или в виде штуцера (на фиг.1 регулирующим элементом 9 является штуцер). Регулирующий элемент может быть установлен в проходном отверстии 7 при сборке задвижки. Однако, регулирующий элемент в проходном отверстии 7 может не устанавливаться.
Для удобства эксплуатации, в полукорпусе 2 также может быть выполнено сквозное отверстие для замены регулирующего элемента (на чертежах не показано), выполненное соосным со сквозным отверстием 10 в полукорпусе 1.
Универсальная задвижка может быть снабжена устройством для сброса давления из полости задвижки (фиг.2), состоящим из заглушки 11 и шарика 12, установленными в канале (не показан), выполненном в одном из полукорпусов, соединяющим полость задвижки с атмосферой.
Регулируемый обратный клапан (фиг.4) состоит из корпуса 13, прижимной гайки 14, обоймы терельчатых пружин 15, прижимающих эластичный элемент 16 к корпусу 13. От перетекания рабочей жидкости по радиусу клапана установлено радиальное уплотнение кольцо 17.
Привод шибера 6 может быть выполнен в виде вала-шестерни 18, передающей усилие на зубчатый венец 19 шибера.
Универсальная задвижка работает следующим образом.
При сборке универсальной задвижки в проходном отверстии 7 шибера 6 может быть установлен регулирующий элемент, например, штуцер для регулирования потока жидкости. Также, проходное отверстие 7 может быть оставлено свободным.
При повороте шибера 6 проходное отверстие 7 совмещается с проходными каналами 4, что соответствует положению задвижки «открыто». При этом, проходное отверстие 8 в шибере 6 совмещено со сквозными отверстиями 10 в полукорпусах 1, 2.
Производится сброс из полости универсальной задвижки избыточного давления с помощью заглушки 11. Затем, через сквозные отверстия 10 производится установка или смена регулирующего элемента в проходном отверстии 8 на нужный в данный момент. В сквозные отверстия 10 вкручиваются заглушки и шибер 6 устанавливается в положение «сменный регулирующий элемент», при котором проходное отверстие 8 совмещается с проходными каналами 4 седел 3. При промежуточных положениях шибера 6, универсальная задвижка закрыта (положение «закрыто»).
Таким образом, в момент смены регулирующего элемента универсальная задвижка открыта на полный проход и перекрытия потока рабочей жидкости не происходит.
В качестве регулирующего элемента может быть установлен регулируемый обратный клапан. Клапан тарируется на любое давление из диапазона от 10 до 60 атм. Настройка клапана на рабочее давление осуществляется прижимной гайкой 14.
Ниже приведены примеры работы универсальной задвижки при установке разных регулирующих элементов в проходных отверстиях 7 и 8:
1. одно проходное отверстие без регулирующего элемента или со штуцером с заданным размером отверстия, в другом проходном отверстии установлен штуцер с другим размером отверстия. При этом достигается регулирование потока жидкости через задвижку;
2. одно проходное отверстие без регулирующего элемента или со штуцером, в другом проходном отверстии установлен обратный клапан. При этом, в положении «открыто» через задвижку проходит заданный поток жидкости, с необходимым давлением (давление может выбираться в зависимости от газового фактора, для предотвращения вспенивания или в зависимости от содержания парафинов, для предотвращения их кристаллизации в арматуре). При положении задвижки «сменный регулирующий элемент» регулируемый обратный клапан выполняет те же функции что и штуцер, но эффект от его использования увеличивается, так как один оттарированный на поддержание заданного давления регулируемый обратный клапан заменяет весь набор штуцеров. Данный вариант может использоваться в арматуре затрубного пространства, при
этом регулируемый обратный клапан будет сбрасывать избыточное давление в линию трубопровода. При необходимости обратной промывки затвор задвижки переводят в положение «открыто» и используют ее как полнопроходную задвижку;
3. в обоих проходных отверстиях установлены регулируемые обратные клапаны, отторированные на разные рабочие давления. Этот вариант может быть использован при работе задвижки на месторождениях с большим газовым фактором в арматуре затрубного пространства для создания избыточного давления, предотвращающего вспенивание нефти. На таких скважинах насос работает неритмично. Возможность оперативной смены регулируемого обратного клапана позволяет добиться устойчивой работы насоса, тем самым существенно увеличивая срок его работы.
Таким образом, в описанной конструкции универсальной задвижки, ее широкая функциональная возможность обусловлена возможностью замены элементов регулирования потока без остановки движения рабочей жидкости и применением их в составе задвижки. Переустановка штуцеров либо клапанов занимает порядка 30 сек. Создание данной задвижки позволяет сократить количество запорных элементов фонтанной арматуры в 2 раза. Применение в составе задвижки регулируемого клапана обеспечивает устойчивую работу погружных центробежных насосов и увеличивает объем добываемой нефти в 1,5 раза.