RU124759U1

RU124759U1 - FIXED VALVE VALVE VALVE APPLICABLE FOR EXTRACTION OF LIQUID USEFUL FOSSIL

Info

Publication number: RU124759U1
Application number: RU2012120634/06U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Шишов; Олег Николаевич Журавлев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВОРМХОЛС"
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-02-10

Abstract

1. Клапан с фиксированным положением затвора, применяемый при добыче жидких полезных ископаемых, содержащий корпус и сборную трубу с отверстиями для входа и выхода проточной среды, седло, затвор и средство фиксации положения затвора, отличающийся тем, что он дополнительно содержит пробку, по меньшей мере, часть которой изготовлена из ферромагнитного материала, установленную в корпус, а средство фиксации положения затвора выполнено в виде, по меньшей мере, одного магнита с заранее рассчитанной коэрцитивной силой.2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что на сборной трубе дополнительно установлены направляющие для ориентации перемещения затвора.3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в нижний торец пробки установлен постоянный магнит.4. Клапан по п.3, отличающийся тем, что использован постоянный магнит с произвольно ориентированными полюсами.5. Клапан по п.3, отличающийся тем, что использован постоянный магнит с определенно ориентированными полюсами.6. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в затворе дополнительно установлен, по меньшей мере, один постоянный магнит.7. Клапан по п.6, отличающийся тем, что использован постоянный магнит с произвольно ориентированными полюсами.8. Клапан по п.6, отличающийся тем, что использован постоянный магнит с определенно ориентированными полюсами.9. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в седле дополнительно установлен постоянный магнит.10. Клапан по п.9, отличающийся тем, что использован постоянный магнит с произвольно ориентированными полюсами.11. Клапан по п.9, отличающийся тем, что использован постоянный магнит с определенно ориентированными полюсами.12. Клапан по п.1, отличающийся тем, что, по м1. Valve with a fixed position of the shutter, used in the extraction of liquid minerals, containing a body and a collection pipe with holes for the inlet and outlet of the flow medium, a seat, a shutter and means for fixing the position of the shutter, characterized in that it further comprises a plug, at least , a part of which is made of ferromagnetic material, installed in the housing, and the means for fixing the shutter position is made in the form of at least one magnet with a pre-calculated coercive force. 2. The valve according to claim 1, characterized in that the guides are additionally mounted on the collection pipe to orient the movement of the shutter. The valve according to claim 1, characterized in that a permanent magnet is installed in the lower end of the plug. The valve according to claim 3, characterized in that a permanent magnet with randomly oriented poles is used. The valve according to claim 3, characterized in that a permanent magnet with definitely oriented poles is used. The valve according to claim 1, characterized in that at least one permanent magnet is additionally installed in the shutter. The valve according to claim 6, characterized in that a permanent magnet with randomly oriented poles is used. The valve according to claim 6, characterized in that a permanent magnet with definitely oriented poles is used. The valve according to claim 1, characterized in that a permanent magnet is additionally installed in the seat. The valve according to claim 9, characterized in that a permanent magnet with randomly oriented poles is used. The valve according to claim 9, characterized in that a permanent magnet with definitely oriented poles is used. The valve according to claim 1, characterized in that, according to m

Description

Техническое решение относится к области узлов и деталей машин, а именно - к области клапанов, предпочтительно, обеспечивающих прохождение газового, жидкостного или газожидкостного потоков, и может быть использовано в любой области науки и техники, использующей регулируемое перемещение газовых, жидкостных или газожидкостных потоков, в частности, в газовой, нефтехимической и химической отраслях промышленности.The technical solution relates to the field of machine components and parts, namely, to the field of valves, preferably providing the passage of gas, liquid or gas-liquid flows, and can be used in any field of science and technology using controlled movement of gas, liquid or gas-liquid flows, in particular in the gas, petrochemical and chemical industries.

Известно клапанное устройство (RU, патент 2066010), содержащее корпус с входным и выходным патрубками и установленными в его каналах, по меньшей мере, двумя запорными элементами, нагруженными в сторону седла посредством пружинных механизмов, установленных соосно с указанными каналами. Входной и выходной патрубки расположены соосно и перпендикулярно указанным каналам, а пружинные механизмы размещены в выполненных в корпусе цилиндрических отверстиях, сообщенных с входным патрубком в открытом положении клапана и с выходным патрубком при закрытом положении клапана.Known valve device (RU, patent 2066010), comprising a housing with inlet and outlet nozzles and installed in its channels, at least two locking elements, loaded towards the saddle by means of spring mechanisms mounted coaxially with these channels. The inlet and outlet nozzles are located coaxially and perpendicular to the indicated channels, and the spring mechanisms are placed in the cylindrical openings made in the housing, in communication with the inlet pipe in the open position of the valve and with the outlet pipe in the closed position of the valve.

Недостатком известного устройства следует признать ограниченность его срока действия, обусловленную использованием пружинных механизмов, подвергаемых периодическим механическим нагрузкам.A disadvantage of the known device should be recognized as the limited validity period due to the use of spring mechanisms subjected to periodic mechanical stresses.

Известен (RU, патент 2447346) клапан запорный с разгруженным затвором, содержащий нижний и верхний корпуса, седло с уплотнительной поверхностью, плунжер в виде полой втулки с уплотнительной поверхностью и сквозными отверстиями, выполненными в ее днище, с образованием камеры разгрузки плунжера, шток привода, мембранный сильфон со складывающейся формой гофр с концевыми деталями, верхняя из которых герметично соединена с верхней частью плунжера, а нижняя герметично установлена в корпусе клапана, обеспечивая при сжатии сильфона от усилия привода осевое перемещение плунжера, внутренняя полость сильфона через канал, выполненный на нижней концевой детали, сообщена через байпасную линию, снабженную запорным устройством, с полостью давления рабочей среды «под затвор». Верхняя концевая деталь сильфона изготовлена таким образом, что образует с верхним корпусом плунжерную пару и полость между верхним корпусом и наружной поверхностью сильфона, средний диаметр которого выполнен равным среднему диаметру уплотнительной поверхности затвора клапана, клапан снабжен второй байпасной линией с запорным устройством, обеспечивающей соединение полости давления рабочей среды «на затвор» с наружной полостью сильфона, кроме того, оба канала байпасных линий снабжены обратным клапаном, при этом запорные устройства выполнены нормально открытого действия.Known (RU, patent 2447346) is a shut-off valve with an unloaded shutter, containing the lower and upper bodies, a seat with a sealing surface, a plunger in the form of a hollow sleeve with a sealing surface and through holes made in its bottom, with the formation of a chamber for unloading the plunger, the actuator rod, diaphragm bellows with a folding corrugation shape with end parts, the upper of which is hermetically connected to the upper part of the plunger, and the lower one is hermetically mounted in the valve body, providing the drive with compression from the bellows axial movement of the plunger, the internal cavity of the bellows through passage formed in the lower end piece, communicated through the bypass line provided with a shut-off device, with the cavity "under gate" medium pressure. The upper end part of the bellows is made in such a way that it forms a plunger pair and a cavity between the upper case and the outer surface of the bellows, the average diameter of which is equal to the average diameter of the sealing surface of the valve shutter, the valve is equipped with a second bypass line with a shut-off device, which connects the pressure cavity working medium "on the shutter" with the outer cavity of the bellows, in addition, both channels of the bypass lines are equipped with a check valve, while the locking device performed normally open action.

Недостатком известного клапана следует признать сложность конструкции, а также ограниченный срок действия, обусловленный использованием мембраны, подвергаемой периодическим механическим нагрузкам.A disadvantage of the known valve should be recognized as the complexity of the design, as well as the limited duration due to the use of a membrane subjected to periodic mechanical stress.

Наиболее близким аналогом разработанного клапана можно признать (RU, патент 96208) клапан с фиксированным положением затвора, применяемый при добыче жидких полезных ископаемых. Разработанный клапан содержит седло, затвор, упругий элемент с отверстием в центральной части, крышку и штифт с головкой, причем упругий элемент расположен между затвором и крышкой, в затворе со стороны крышки выполнено несквозное отверстие для размещения штифта с головкой. Упругий элемент предпочтительно выполнен пружинным или тарельчатым с окнами для прохода потока среды. Посадочная поверхность седла клапана может иметь форму конуса, сферы, плоскости или состоять из нескольких выше перечисленных форм. Соответственно посадочная поверхность затвора клапана также может иметь форму конуса, сферы, плоскости или состоять из нескольких выше перечисленных форм. Упругий элемент может быть выполнен из одной и более пластин или одного и более лепестков. Поверхность касания затвора и упругого элемента может иметь форму конуса, сферы или скругленную форму. Затвор клапана в закрытом положении может быть зафиксирован за счет поджатия упругим элементом. Плоскость расположения упругого элемента по отношению к оси клапана может быть ориентирована под углом до 90°. В некоторых вариантах реализации разработанного устройства упругий элемент может быть прикреплен к крышке или седлу клапана или зажат между крышкой и седлом клапана.The closest analogue of the developed valve can be recognized (RU, patent 96208) a valve with a fixed shutter position, used in the extraction of liquid minerals. The developed valve comprises a seat, a shutter, an elastic element with an aperture in the central part, a cover and a pin with a head, the elastic element being located between the shutter and the cover, a through hole is made in the shutter from the side of the cover to accommodate the pin with the head. The elastic element is preferably made spring or disk with windows for the passage of the medium flow. The seating surface of the valve seat may be in the form of a cone, sphere, plane, or may consist of several of the above forms. Accordingly, the landing surface of the valve shutter may also be in the form of a cone, sphere, plane, or consist of several of the above forms. The elastic element may be made of one or more plates or one or more petals. The contact surface of the shutter and the elastic element may be in the form of a cone, a sphere, or a rounded shape. The valve shutter in the closed position can be fixed by preloading the elastic element. The plane of the elastic element relative to the axis of the valve can be oriented at an angle of up to 90 °. In some embodiments of the device, the resilient member may be attached to the valve cover or seat, or sandwiched between the valve cover and valve seat.

Недостатком известного клапана следует признать ограниченный срок действия, обусловленный наличием в конструкции пружинного элемента, подвергаемого периодическим механическим нагрузкам.A disadvantage of the known valve should be recognized as a limited duration due to the presence in the design of the spring element subjected to periodic mechanical stresses.

Технический результат, получаемый в результате реализации разработанной конструкции, состоит в повышение срока ее действия.The technical result obtained as a result of the implementation of the developed design is to increase its validity.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать клапан с фиксированным положением затвора, применяемый при добыче жидких полезных ископаемых. Разработанный клапан содержит корпус и сборную трубу с отверстиями для входа и выхода проточной среды, седло, затвор и средство фиксации положения затвора. Кроме того, он дополнительно содержит пробку, по меньшей мере, часть которой изготовлена из ферромагнитного материала, установленную в корпусе, а средство фиксации положения затвора выполнено в виде, по меньшей мере, одного магнита, с заранее рассчитанной коэрцитивной силой.To achieve the specified technical result, it is proposed to use a valve with a fixed shutter position, used in the extraction of liquid minerals. The developed valve comprises a housing and a collection pipe with openings for the inlet and outlet of the flow medium, a seat, a shutter, and a means for fixing the shutter position. In addition, it further comprises a plug, at least part of which is made of ferromagnetic material, mounted in the housing, and the means for fixing the shutter position is made in the form of at least one magnet with a coercive force calculated in advance.

Работа клапана разработанной конструкции основана на взаимодействии двух разных физических явлений - магнетизм и гидродинамика. Для нормально открытого клапана указанное взаимодействие происходит следующим образом. При движении потока через проточный тракт, образованный элементами конструкции клапана, из-за существующего гидравлического сопротивления и скоростного напора текучей среды происходит изменение давления на поверхности затвора. В результате на затвор клапана начинает действовать сила, которую компенсирует коэрцитивная сила, по меньшей мере, одного постоянного магнита, входящего в состав клапана. Величина указанной коэрцитивной силы постоянна. Ее рассчитывают на стадии проектирования клапана, исходя из условий его дальнейшей эксплуатации. При возрастании расхода сила, воздействующая на затвор со стороны текущей среды, становится больше магнитной и изменяет состояние клапана. Затвор садится на седло и клапан закрывается. При этом поток направляется по другому тракту течения. Аналогично идет взаимодействие сил и при уменьшении расхода текучей среды - перепад давления на затворе уменьшается и магнитная сила возвращает клапан в исходное состояние.The valve of the developed design is based on the interaction of two different physical phenomena - magnetism and hydrodynamics. For a normally open valve, this interaction occurs as follows. When the flow moves through the flow path formed by the valve structure, due to the existing hydraulic resistance and high-speed pressure of the fluid, the pressure on the gate surface changes. As a result, a force begins to act on the valve plug, which is compensated by the coercive force of at least one permanent magnet included in the valve. The value of the indicated coercive force is constant. It is calculated at the design stage of the valve, based on the conditions of its further operation. With increasing flow rate, the force acting on the shutter from the side of the current medium becomes more magnetic and changes the state of the valve. The shutter sits on the seat and the valve closes. In this case, the flow is directed along a different flow path. The interaction of forces proceeds similarly with a decrease in the flow rate of the fluid — the pressure drop across the valve decreases and the magnetic force returns the valve to its original state.

В некоторых вариантах реализации разработанной конструкции на сборной трубе дополнительно установлены направляющие для ориентации перемещения затвора клапана.In some embodiments of the developed structure, guides are additionally installed on the collection pipe to orient the movement of the valve shutter.

В нижний торец пробки может быть дополнительно установлен постоянный магнит с заранее рассчитанными параметрами, в том числе, и величиной коэрцитивной силы, причем полюса магнита могут быть ориентированы как произвольно, так и ориентировано. Это зависит от условий применения разработанного клапана.In the lower end of the tube, a permanent magnet can be additionally installed with pre-calculated parameters, including the value of the coercive force, and the poles of the magnet can be oriented both arbitrarily and oriented. It depends on the application conditions of the developed valve.

Также дополнительно магниты с заранее рассчитанными параметрами, в том числе, и величиной коэрцитивной силы могут быть установлены в затворе, в седле, по меньшей мере, в одной боковой направляющей, при этом полюса магнита также могут быть ориентированы как произвольно, так и ориентировано. Это зависит от условий применения разработанного клапана.In addition, magnets with pre-calculated parameters, including the value of the coercive force, can be installed in the shutter, in the saddle, in at least one side guide, while the poles of the magnet can also be oriented both arbitrarily and oriented. It depends on the application conditions of the developed valve.

Из ферромагнитного материала могут быть выполнены сборная труба, затвор и корпус.Of the ferromagnetic material can be made prefabricated pipe, shutter and housing.

Разработанная конструкция клапана представлена на фиг.1 (открытое положение) и фиг.2 (вид сверху, корпус условно не показан), при этом использованы следующие обозначения: корпус 1, затвор 2, постоянный магнит 3, пробка 4, боковая направляющая 5, седло 6 и сборная труба 7. В нормальном состоянии клапан находится в открытом положении за счет коэрцитивной силы постоянного магнита. Переключение клапана может происходить под действием перепада давления на затворе при изменении расхода текущей среды. Причем за счет коэрцитивной силы постоянного магнита можно регулировать момент срабатывания клапана (его закрытие или открытие).The developed valve design is shown in Fig. 1 (open position) and Fig. 2 (top view, the casing is not shown conventionally), with the following notation used: casing 1, shutter 2, permanent magnet 3, plug 4, side guide 5, seat 6 and the collection tube 7. In the normal state, the valve is in the open position due to the coercive force of the permanent magnet. Switching of the valve can occur under the action of a differential pressure across the gate when the flow rate of the current medium changes. Moreover, due to the coercive force of the permanent magnet, it is possible to adjust the valve actuation time (closing or opening it).

Клапан разработанной конструкции с некоторыми ее модификациями может быть использован в пассивной системе регулирования направления движения потоков внутри скважины при различных режимах ее эксплуатации: установки оборудования в скважину, добычи нефти, гидроразрыва пласта, промывки скважины и др.The valve of the developed design with some of its modifications can be used in a passive system for regulating the direction of flow within the well under various modes of operation: installing equipment in the well, oil production, hydraulic fracturing, flushing the well, etc.

Claims

1. Valve with a fixed position of the shutter, used in the extraction of liquid minerals, comprising a body and a collection pipe with holes for the inlet and outlet of the flow medium, a seat, a shutter and a means for fixing the position of the shutter, characterized in that it further comprises a plug, at least , a part of which is made of ferromagnetic material, installed in the housing, and the means for fixing the shutter position is made in the form of at least one magnet with a pre-calculated coercive force.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the guides for orienting the movement of the shutter are additionally mounted on the collection pipe.

3. The valve according to claim 1, characterized in that a permanent magnet is installed in the lower end of the plug.

4. The valve according to claim 3, characterized in that a permanent magnet with randomly oriented poles is used.

5. The valve according to claim 3, characterized in that a permanent magnet with definitely oriented poles is used.

6. The valve according to claim 1, characterized in that at least one permanent magnet is additionally installed in the shutter.

7. The valve according to claim 6, characterized in that a permanent magnet with randomly oriented poles is used.

8. The valve according to claim 6, characterized in that a permanent magnet with definitely oriented poles is used.

9. The valve according to claim 1, characterized in that a permanent magnet is additionally installed in the seat.

10. The valve according to claim 9, characterized in that a permanent magnet with randomly oriented poles is used.

11. The valve according to claim 9, characterized in that a permanent magnet with definitely oriented poles is used.

12. The valve according to claim 1, characterized in that at least one lateral guide additionally has a permanent magnet.

13. The valve according to claim 12, characterized in that a permanent magnet with randomly oriented poles is used.

14. The valve of claim 12, wherein the permanent magnet is used with specifically oriented poles.

15. The valve according to claim 1, characterized in that the collection pipe is made of ferromagnetic material.

16. The valve according to claim 1, characterized in that the shutter is made of ferromagnetic material.

17. The valve according to claim 1, characterized in that the housing is made of ferromagnetic material.