ЗАДВИЖКА ДЛЯ АВАРИЙНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, в частности к средствам для аварийного отключения нефтяной скважины или топливного трубопровода при возникновении пожара, предупреждающим открытое фонтанирование нефти, распространение пожара и загрязнение окружающей среды.
Известно устройство для аварийного пережатия труб, содержащее приводной перекрывающий элемент в виде плунжеров, выполненных с возможностью пережатия трубы и перекрытия ее внутреннего канала, и опору, с помощью которой устройство монтируется на обсадной колонне или перекрываемом трубопроводе, при этом плунжеры снабжены термонагревательными элементами и выполнены из материалов с эффектом «памяти формы», обеспечивающих изменение формы плунжеров при достижении температуры плунжеров точки трансформации формы их материалов (Патент РФ №2161690 С2, дата приоритета 02.11.1998, дата публикации 10.01.2001, авторы: Кочаров О.Б. и др., RU).
Недостатком известного аналога является низкая вероятность полного перекрытия внутреннего канала, а также высокая энергоемкость осуществления процесса пережатия труб.
Из уровня техники широко известны превенторы плашечные, имеющие запорный орган и приводные гидроцилиндры с механизмом для автоматического срабатывания превентора, основная функция которых - герметизация устья нефтегазовой скважины в чрезвычайных ситуациях. По способу герметизации превенторы плашечные выполняются гидроуправляемые и с ручным приводом фиксации плашки.
Известны, например, превентор плашечный гидравлический (Патент РФ №2584707 С1, дата приоритета 26.01.2015, дата публикации 20.05.2016, авторы: Легостаев А. М. и др., RU), а также превентор плашечный (Патент РФ №2632721 С1, дата приоритета 26.09.2016, дата публикации 09.10.2017, авторы: Легостаев А. М. и др., RU).
Общим недостатком указанных аналогов является сложность конструкции превентора, в частности, гидроприводов и ручных приводов плашек.
Известно устройство для герметизации устья скважины, содержащее установленный между верхним и нижним фланцами трубопроводов корпус с превентором, включающий запорный орган и приводные гидроцилиндры с механизмом для автоматического срабатывания превентора, который выполнен в виде установленного в цилиндре золотника. При этом цилиндр золотника установлен на штуцере трубопровода ниже нижнего фланца и имеет связь с атмосферой и полостями гидроцилиндров и трубопровода, золотник выполнен в виде одного поршня на половину длины его цилиндра с подпружиненным штоком, подпоршневая полость которого сообщается с полостью трубопровода и подпоршневыми полостями гидроцилиндров превентора, а надпоршневая полость - с атмосферой и подпоршневыми полостями гидроцилиндров превентора, при этом штоки поршней гидроцилиндров подпружинены с надпоршневой стороны (Патент РФ №2347061 С1, дата приоритета 07.05.2007, дата публикации 20.02.2009, автор Шафеев Р.Ю., RU, прототип).
Недостатком аналога также является сложность конструкции, обусловленная необходимостью в гидроприводе для автоматического срабатывания превентора.
В качестве прототипа принята задвижка с выдвижным штоком, используемая в качестве запорной арматуры, содержащая корпус, непосредственно встраиваемый в магистраль, и крышку, образующие полость под запорный элемент в виде затвора, взаимодействующий с расположенными в корпусе седлами, затвор соединен с выдвижным штоком, перемещающимся перпендикулярно оси потока, шток смонтирован в стойке, закрепленной на крышке корпуса и снабженной отверстием в перекладине для выдвижения штока, в расположенной над корпусом части штока установлена ходовая гайка, образующая со штоком механизм поступательного перемещения затвора (http://severarm.ru/stati/ustroistvo-zadvizhek.html. дата просмотра 13.02.2019, прототип).
Недостатком прототипа является отсутствие возможности автоматического срабатывания запорного органа при пожаре.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является создание упрощенной конструкции устройства для аварийного отключения нефтяной скважины или топливного трубопровода при пожаре или возникновении вблизи пожарной опасности путем обеспечения автоматического срабатывания запорного органа.
Для решения технической проблемы предложена задвижка для аварийного отключения топливных трубопроводов, содержащая корпус с крышкой, затвор, жестко соединенный со штоком, установленным в стойке, закрепленной на крышке корпуса и снабженной отверстием в ее перекладине для прохода штока, и механизм перемещения штока, расположенный снаружи корпуса. Новым является то, что механизм перемещения штока выполнен с возможностью автоматического срабатывания и перекрытия прохода среды при пожаре, при этом содержит установленную на штоке пружину, выполненную из материала с эффектом «памяти формы» и воздействующую изменением длины при трансформации на шток с помощью закрепленной в расположенной над корпусом части штока упорной гайки, причем на концах пружины установлены опорные диски, один из которых оперт на упорную гайку, а второй жестко прикреплен к перекладине стойки.
Согласно полезной модели, задвижка содержит двухдисковый клиновой затвор, образованный двумя дисками, расположенными под углом друг к другу и жестко скрепленными между собой с возможностью самоустановки относительно седел корпуса.
Согласно полезной модели, пружина выполнена из нитинола.
На фиг. 1 схематично показана задвижка для аварийного отключения топливных трубопроводов, продольный разрез, положение «закрыто»; на фиг. 2 - то же, вид сбоку.
Задвижка для аварийного отключения топливных трубопроводов выполнена на базе известной задвижки с выдвижным штоком, используемой в качестве запорной арматуры, и содержит корпус 1 с фланцевыми концами для установки в магистрали и с крышкой 2, образующей с корпусом 1 полость, в которой в открытом положении помещен двухдисковый клиновой затвор 3, состоящий из двух жестко скрепленных между собой дисков, расположенных под таким же углом друг к другу, как и выполненные в корпусе седла. Двухдисковый клиновой затвор 3 жестко соединен с выдвижным штоком 4, который установлен в стойке 5, закрепленной на крышке 2 корпуса и снабженной отверстием в центре перекладины стойки, охватывающим выдвижной шток 4. Задвижка также содержит механизм перемещения штока, который выполнен с возможностью автоматического срабатывания при пожаре и содержит установленную на штоке 4 пружину 6, выполненную из материала с эффектом «памяти формы», являющуюся приводным элементом, воздействующим изменением длины при трансформации на шток 4 с помощью закрепленной в расположенной над корпусом части штока упорной гайки 7.
При этом на концах пружины 6 установлены опорные диски 8, 9, причем диск 8 оперт на упорную гайку 7, а диск 9 жестко прикреплен к перекладине стойки 5.
Выполнение защитной функции по противопожарной безопасности с помощью заявляемого устройства осуществляется следующим образом.
При эксплуатации топливных трубопроводов в стандартном безопасном режиме пружина 6 имеет исходную первоначальную длину, а двухдисковый клиновой затвор 3 располагается в крайнем верхнем положении (по чертежу). При этом корпус 1 задвижки открыт для прохода рабочего потока. При возникновении аварийной ситуации, в частности, пожара на скважине или в зоне расположения трубопровода, температура вблизи задвижки резко повышается. Пружина 6, выполненная из материала с памятью формы и являющаяся приводным элементом механизма автоматического срабатывания, при нагревании изменяет форму, становится длиннее и воздействует нижним опорным диском 8 на упорную гайку 7 штока 4, вследствие чего, соединенный со штоком 4 двухдисковый клиновой затвор 3 перемещается вниз и перекрывает проход корпуса 1, как показано на приведенном чертеже. После окончания аварийной ситуации пружина 6 возвращается в исходное первоначальное положение, и проход рабочего потока возобновляется.
Таким образом, преимуществом заявляемой задвижки для аварийного отключения топливных трубопроводов является простота конструкции по сравнению с аналогами в связи с наличием упрощенного механизма автоматического срабатывания при пожаре за счет использования в качестве приводного элемента пружины из материала с памятью формы. Конструкция не требует особого технического обслуживания, может быть выполнена на базе задвижки заводской готовности, что снижает затраты на изготовление и эксплуатацию.
Технический результат при реализации полезной модели заключается в расширении арсенала технических средств, применяемых для аварийного отключения топливных трубопроводов, упрощении конструкции устройства и в повышении пожарной безопасности при эксплуатации нефтяной скважины или топливного трубопровода.