[go: up one dir, main page]

RU2003906C1 - Ball valve seat - Google Patents

Ball valve seat

Info

Publication number
RU2003906C1
RU2003906C1 SU4819742A RU2003906C1 RU 2003906 C1 RU2003906 C1 RU 2003906C1 SU 4819742 A SU4819742 A SU 4819742A RU 2003906 C1 RU2003906 C1 RU 2003906C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ball
groove
ball valve
ring
seat
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Сергеевич Варламов
Александр Васильевич Типугин
Владимир Николаевич Протасов
Евгени Григорьевна Долова
Original Assignee
Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефт ной промышленности
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефт ной промышленности filed Critical Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефт ной промышленности
Priority to SU4819742 priority Critical patent/RU2003906C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2003906C1 publication Critical patent/RU2003906C1/en

Links

Landscapes

  • Taps Or Cocks (AREA)

Description

. . ,. . . ,.

(glH819742/29(glH819742 / 29

(22)27.04.90(22) 04/27/90

{46)30.1193 Бюд№ 43-44{46) 30.1193 Bud # 43-44

(71) Северо-Кавказский государственный научномсс едовательский и проестный институт нефт ной(71) North Caucasian State Scientific and Production Institute of Petroleum

йро льгштнностиyro of privilege

(7Э Варламов-{1.04 Типугин А8.; Протасов В.Н; ДолозаЕ .Г, (73) Северо-Кавказский госуцаравеншй научноисследовательский и проектный институт нефт ной(7E Varlamov- {1.04 Tipugin A8 .; Protasov V.N; DolozaE .G, (73) North Caucasian State Scientific and Design Petroleum Research and Design Institute

ftpoMbeiBiawocTHftpoMbeiBiawocTH

4) СЕДЛО ШАРОВОГО КЛАПАНА4) BALL VALVE SEAT

(57) Использование: дпй перекрыти  потока )кидкоаи или газа. Су1цнос ь изобретени ; упругое yiiлотнителыюе кольцо рааюложено в трапецеидапькой канавке с опорной поверхностью в основании и боковыми и внутренней.замковыми поверхност ми. ( выполнено в виде параллеГкограша , две пересекаюидиес  стороны которого сопр жены с внутренней замковой и опорной по:верхност ми канавки. Сторона параллелограмма, .лараппельна  .опорной поверхности, равна минимальному рассто нию межде наружной и внутренней поверхност ми канавки. 8 ил.(57) Usage: to shut off the flow of kidcoi or gas. SUMMARY OF THE INVENTION; an elastic yii-solid ring is laid in a trapezoidal groove with a supporting surface at the base and lateral and internal locking surfaces. (made in the form of Parallel Gkogrash, the two intersecting sides of which are connected with the inner castle and supporting along the grooves. The side of the parallelogram, which is lapel. of the supporting surface, is equal to the minimum distance between the outer and inner surfaces of the groove. 8 ill.

Изобретение относитс  к клапанным средствам шарового типа дл  перекрыти  потока жидкости или газа и, в частности, может примен тьс  в клапанных системах испытательного оборудовани  (испытате-  х пластов, пробоотборниках, безопасных клапанах, устьевом оборудовании и т.д.).The invention relates to ball valve means for shutting off a fluid or gas flow and, in particular, can be used in valve systems of test equipment (test reservoirs, samplers, safety valves, wellhead equipment, etc.).

Известно шарового клапана, содержащее корпус седла, проходное отверстие и уплотнительную поверхность, в котором уплотнение обеспечиваетс  притертыми металлическими поверхност ми сферы и сед.ма, при этом последнее изготавливаетс  из более м гкого металла, чем шар (патент США М 3814182, кл. 166-266 от 4.06.74),A ball valve is known comprising a seat housing, a bore, and a sealing surface in which the seal is provided by ground metal surfaces of a sphere and a gray, and the latter is made of softer metal than a ball (US Patent No. 3,814,182, CL 166- 266 dated 4.06.74),

Недостатком такой конструкции  вл ютс  низкий ресурс работы седла при эксплуатации в жидкостной или газовой среде с абразивными частицами, необходимость замены всего клапанного узла-шара и двух седел при повреждении одной из уплотн емых поеерхностей и также больша  трудоемкость изготовлени .A disadvantage of this design is the low life of the saddle when operating in a liquid or gas environment with abrasive particles, the need to replace the entire valve ball assembly and two seats when one of the sealing surfaces is damaged, and also the great laboriousness of manufacturing.

Наиболее близким и прин тым за прототип  вл етс  седло шарового клапана, содержащее корпус с проходным каналом и уплотнение, выполненное в виде упругого уплотнительного кольца, расположенного е трапецездальной канавке с опорной поверхностью в основании и боковыми наружной и внутренней замковыми поверхност ми (патент Франции №2527730, кл. F 16К5/06, 1983).The closest and accepted for the prototype is a ball valve seat containing a housing with a bore and a seal made in the form of an elastic sealing ring located e trapezoidal groove with a supporting surface in the base and lateral outer and inner locking surfaces (French patent No. 2527730 Cl F 16K5 / 06, 1983).

К его недостаткам следует отнести ограничение по работоспособности в среде, температура которой превышает 150200°С . Под действием высокой температуры происходит деструкци  резинового уплотнительного кольца и требуетс  об зательна  замена седла после каждой работы. Кроме этого при длительном хранении происходит прикипание резины к металлической поверхности шара.Its disadvantages include a limitation on performance in an environment whose temperature exceeds 150,200 ° C. Under the influence of high temperature, the rubber o-ring is destroyed and the saddle needs to be replaced after each operation. In addition, during prolonged storage, the rubber sticks to the metal surface of the ball.

Целью изобретени   вл етс  повышение работоспособности при высоких перепадах давлений и температуре.The aim of the invention is to improve performance at high pressure and temperature drops.

Цель достигаетс  тем, что известное седло шарового клапана, срдержащее корпус с проходным каналом и уплотнение, выполненное в виде упругого уплотнительного кольца, расположенного в трапецеидальной канавке с опорной поверхностью в основании и боковыми наружной и внутренней эвмковыми поверхност ми, усовершенствовано тем, что уплотнительйое кольцо выполнено в виде параллелограмма, две пересекающиес  стороны которого сопр жены с внутренней замковой и опорной поверхност ми канавки, а сторона параллелограмма , параллельна  опорной поверхности , равна минимальному рассто нию между наружной и внутренней замковыми поверхност ми канавки.The goal is achieved in that the known ball valve seat, holding the body with a passage channel and a seal made in the form of an elastic sealing ring located in the trapezoidal groove with a supporting surface at the base and lateral outer and inner eumco surfaces, is improved in that the sealing ring is made in the form of a parallelogram, the two intersecting sides of which are interfaced with the inner locking and supporting surfaces of the groove, and the side of the parallelogram is parallel to the supporting erhnosti, equal to the minimum distance between the outer and inner surfaces of the locking groove.

Полнота заполнени  канавки обегпечиваетс  лишь формой уплотнительного фторопластового кольца, представленного в сечении параллелограммом с определенной ориентацией сторон. Кольцо обеспечит полное заполнение объема канавки сThe completeness of the filling of the grooves is provided only by the shape of the PTFE sealing ring, represented in cross section by a parallelogram with a certain orientation of the sides. The ring will ensure full filling of the groove volume with

образованием второй замковой и опорной П0 зерхностей и формирование уплотнительной поверхности кольца..the formation of the second castle and supporting P0 surfaces and the formation of the sealing surface of the ring ..

На фиг. 1 показано седло в сборе; на фиг. 2 изображен корпус седла в разрезе; наIn FIG. 1 shows a saddle assembly; in FIG. 2 shows a saddle body in section; on the

фиг. 3 показано упругое упл.отнительное кольцо в разрезе; иа:фиг, 4 изображено расположение упругого уплотнительного кольца в трапецеидальной канавке -чорпуса в начале сборки; на фиг. 5 - то же, по окончаНИИ запрессовки сферическим пуансоном; на фиг, 6 показано седло с шаровым клапаном в конструкции иепытател  пластов на поверхности; на фиг. 7 - то же, при спуске в скважину под действием перепада давлеим ; на фиг, 8 -то же, в процессе открытого периода испытани .FIG. 3 shows a sectional elastic sealing ring; Ia: Fig, 4 shows the location of the elastic sealing ring in the trapezoidal groove of the housing at the beginning of the assembly; in FIG. 5 - the same, at the end of the press fitting with a spherical punch; FIG. 6 shows a seat with a ball valve in the design of the surface tester; in FIG. 7 - the same, when lowering into the well under the influence of a differential, we press; Fig. 8 is the same during an open test period.

Седло шарового клапана состоит из стального корпуса 1, в котором имеютс  проходной канал 2 и сферическа  поверхнесть 3, радиус которой соответствует радиусу уплотн емого шарового клапана Яш.к. (фиг. 2). На сферической поверхности 3 выполнена кольцева  канавка 4, сечение которой имеет вид равнобокой трапеции ABCDThe ball valve seat consists of a steel casing 1, in which there is a passage channel 2 and a spherical surface 3, the radius of which corresponds to the radius of the ball valve Yash.k. (Fig. 2). An annular groove 4 is made on the spherical surface 3, the cross section of which has the form of an isosceles trapezoid ABCD

с основани ми ВС и AD. Основание ВС образует опорную поверхность кольцевой канавки с размерами; dc - диаметр канавки по вершине С; do - диаметр ханавки по вершине В. .with aircraft and AD bases. The base of the aircraft forms the supporting surface of the annular groove with dimensions; dc is the diameter of the groove along the top C; do is the diameter of the groove along the top of B.

Боковые стороны А.В и CD образуют внутреннюю и наружную замковые поверхности . Стороны ВС и АВ образуютугол ABC, равный 40-65. величина которого зависит от упруголластичных свойств полимераThe sides A. B and CD form the inner and outer castle surfaces. The parties BC and AB form the ABC equal to 40-65. the value of which depends on the elasto-elastic properties of the polymer

(способност11 деформироватьс  без разрушени ) и величины удерживающей силы.(ability 11 to deform without breaking) and the amount of holding force.

Малое основание трапеции AD образует открытую часть канавки с размерами; do диаметр открытой части канавки по вершине D; dA - диаметр открытой части канавки по вершине А.The small base of the trapezoid AD forms the open part of the groove with dimensions; do the diameter of the open part of the groove along the top D; dA is the diameter of the open part of the groove along the top A.

На сферической поверхности 3 открыта  часть канавки AD составл ет 0,33-0,37On the spherical surface 3, the open portion of the groove AD is 0.33-0.37

длины этой сферической поверхности, расположена симметрично середине сферической поверхности 3.the length of this spherical surface, is located symmetrically in the middle of the spherical surface 3.

ной поверхности, равна минимальному рассто нию между наружной и внутренней замковыми поверхност ми канавки. ОтОрона KL расположена под LKP к горизонтали. Сторона KN расположена под углом NKQ, равным 30-55° к горизонтали.surface, equal to the minimum distance between the outer and inner locking surfaces of the groove. From Orona KL is located below the LKP to the horizontal. The KN side is located at an angle NKQ of 30-55 ° to the horizontal.

Вершины параллелограмма образуют диаметры: dM - диаметр вставки по вершине М; dt - диаметр вставки по вершине L; dN - диаметр вставки по вершине N; dK диаметр вставки по вершине К.The vertices of the parallelogram form the diameters: dM is the insert diameter at the vertex M; dt is the insert diameter at the vertex L; dN is the insert diameter at the vertex N; dK insert diameter at the top K.

Рассто ние между сторонами KL м MN равно рассто нию AD канавки 4 на фиг. 2.The distance between the sides KL m MN is equal to the distance AD of the groove 4 in FIG. 2.

Уплотнительное упругое кольцо выполнено из упругопластичного материала, например, фторопласта, бьем уплотнительного упругого кольца в 1, раза превышает объем трапецеидальной канавки . Угол KLM уплотнительногр упругого кольца равен углам ABC и BCD трапецеидальной канавки 4.The sealing elastic ring is made of an elastoplastic material, for example, fluoroplastic, we beat the sealing elastic ring by 1, times the volume of the trapezoidal groove. The angle KLM of the sealing ring of the elastic ring is equal to the angles ABC and BCD of the trapezoidal groove 4.

Размеры седла 1 и уплотнительного упругого кольца 5 на примере клапана с диаметром шара 6 с радиусом R 85 мм приведены в таблице. Уплотнительноекольцо дл  сборки устанавливаетс  в кольцевую канавку 4, как показано на фиг. 4. При этом две пересекающиес  стороны уплотнительного кольца 5 ML и LK сопр жены с внутренней замковой поверхностью ВА и опорной поверхностью ВС канавки 4.The dimensions of the seat 1 and the sealing elastic ring 5 are shown in the table as an example of a valve with a ball diameter of 6 with a radius of R 85 mm. An assembly seal ring is inserted into the annular groove 4, as shown in FIG. 4. In this case, the two intersecting sides of the sealing ring 5 ML and LK are conjugated with the inner locking surface BA and the supporting surface BC of the groove 4.

Собранное седло показано на фиг; 1, где упругое Уплотнительное кольцо 5 запрессовано пуансоном 7 в канавку 4 с усилием, превышающим на 20-26% максимально возможные нагрузки на седло при его эксплуатации .The assembled seat is shown in FIG. 1, where the elastic O-ring 5 is pressed by the punch 7 into the groove 4 with a force exceeding the maximum possible load on the saddle by 20-26% during its operation.

Уплотнительное упругое .кольцо 5 приобрело форму трапецеидальной канавки и выступает над сферической поверхностью 3 седла 1 на 0,2-0,4 мм, Оедло устанавливают в приемном клапане в испытателе пластов. Во врем  подготовки последнего к, работе, когда отсувтствует перепад давлени  на шаровом клапане, седло 1 контактируете шаром 6 только по уплотн емой поверхности KN упругого кольца 5 (фиг. 6). Этим взаимодействием обеспечиваетс  герметичность соединени  на начальном этапе спуска испытател  пластов в скважину. ;The elastic sealing ring 5 took the form of a trapezoidal groove and protrudes 0.2-0.4 mm above the spherical surface 3 of the seat 1, the saddle is installed in the inlet valve in the formation tester. During preparation of the latter for operation, when there is no pressure drop across the ball valve, the seat 1 is contacted by the ball 6 only along the sealing surface KN of the elastic ring 5 (Fig. 6). This interaction ensures tightness of the joint at the initial stage of lowering the formation tester into the well. ;

В дальнейшем, по мере увеличени  глубины, растет перепад давлени  на jape , определ емый разностью гидростатического давлени  РГ в скважине и трубного давлени  Ртр в бурильных трубах. Возрастает осевое усилие, пр.жимающее шар 6 к седлу 1. Под действием ЭТОГО усили  упругое кольцо 5 деформируетс  и шар 6 контактирует дополнитал ьнр со сферической поверхностью 3 (фиг. 7). Таким образом,Subsequently, as the depth increases, the pressure drop on jape increases, determined by the difference between the hydrostatic pressure of the WG in the well and the pipe pressure Ptr in the drill pipes. The axial force increases, compressing the ball 6 to the seat 1. Under the influence of this force, the elastic ring 5 is deformed and the ball 6 contacts additional HP with a spherical surface 3 (Fig. 7). In this way,

обеспечиваетс  комбинированное уплотнение седла 1 с шаром б при спуске испУтател  пластов в скважину.provides a combined seal of the seat 1 with the ball b when lowering the reservoir exploiter into the well.

После достижени  интервала испытани  установки пакера под действием сжимающей нагрузки происходит открытие приемного клапана испытател  пластов. Дл  этого шаровой клапан поворачиваетс  на 90° так, что осевой канал 7 шара б совмещаетс  с осевым отверстием 2 седла 1. По обе стороны шара б устанавливаетс  давление , равное текущему давлению-в бурильных трубах. Вследствие равенства давлени  исчезает осевое усилие, прижимающее шар . 6 к седлу 1.Once the packer installation test interval has been reached under compressive load, the formation tester's check valve opens. For this, the ball valve is rotated 90 ° so that the axial channel 7 of the ball b is aligned with the axial bore 2 of the seat 1. A pressure equal to the current pressure in the drill pipe is set on both sides of the ball b. Due to the equality of pressure, the axial force pressing the ball disappears. 6 to saddle 1.

Уплотн ема  поверхность KN упругого кольца 5 под действием упругих сил вновь выступает на 0,2-0,4 мм над сферической поверхностью 3 седла 1 (ф11г. 8).The sealing surface KN of the elastic ring 5 under the action of elastic forces again protrudes 0.2-0.4 mm above the spherical surface 3 of the seat 1 (f11g. 8).

По окончании открытого периода приемный клапан испытател  пластов закрываетс , т.е. шаровой клапан возвращаетс  в первоначальное положение. При повороте шара выступающа  уплотнительна  поверхность KNynpyroro кольца 5 очищает шар 6 и задерживает абразивные частицы. Это уменьшает износ шара б и сферической поверхности 3 седла 1.At the end of the open period, the formation tester's intake valve closes, i.e. The ball valve returns to its original position. As the ball rotates, the protruding sealing surface KNynpyroro of the ring 5 cleans the ball 6 and traps the abrasive particles. This reduces the wear of the ball b and the spherical surface 3 of the seat 1.

Оменз открытых и закрытых положений шара может быть произведена многократно ..The exchange of open and closed positions of the ball can be made multiple times ..

При износе или повреждении уплоти е-мой поверхности KN упругого кольца 5 последн   может быть извлечена из канавки и заменена на новую способом, приведенным выше.If the seal on the e-surface KN of the elastic ring 5 is worn or damaged, the latter can be removed from the groove and replaced with a new one as described above.

Практика работ с трубными испытател ми пластов показывает, что седло шарового клапана предложенной конструкции работсспособно при давлени х до 75 МПа. гра ничение давлени  св зано с прочностью деталей приводной части шарового клапана и корпуса испытател , пластов.The practice of working with tubular formation testers shows that the ball valve seat of the proposed design is capable of operating at pressures up to 75 MPa. pressure limitation is associated with the strength of the parts of the drive part of the ball valve and the body of the tester, and the seams.

Использоеание за вл емого предложени  позвол ет повысить в 1,3-1,5 раза продолжительность срока эксплуатации приемного клапана шарового типа испытател  пластов за счет уменьшени  абразивного износа сферических поверхностей седла и шара; увеличить на 23-27% число удачных работ по испытанию скважин за счет повышени  надежности герметизации применением комбинированного уплотнени  приемного клапана испытател  пластов; уменьшить трудоемкость изготовлени  седла шарового клапана за счет иск .лючени  операции по нарезке резьбового соединени . (56) Патент Франции fSb 2527750. кл. F 16 К 5/06, 1983.The use of the claimed proposal makes it possible to increase the life expectancy of the ball valve of the ball type of the formation tester by 1.3-1.5 times by reducing the abrasive wear of the spherical surfaces of the seat and ball; increase by 23-27% the number of successful well testing operations by increasing the reliability of sealing by using a combined seal of the receiving valve of the formation tester; reduce the complexity of manufacturing a ball valve seat by eliminating the need to cut a threaded joint. (56) French Patent fSb 2527750.cl. F 16K 5/06, 1983.

(j&, (j &,

..3..3

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и  FORMULA AND 3 REVIEW

СЕДЛО ШАРОВОГО КЛАПАНА, выполненное в виде упругого уплртнительного кольца, расположенного в трапецеидальной канавке с опорной поверхностью в основании и боковыми наружной и внутренней замковыми поверхност ми отличающеес  тем, что у плотните л ьное кольцо выполнено в виде параллелограмма, две пересекающиес  стороны которого сопр жёны с внутренней замковой и опорной поверхност ми канавки, а сторона параллелограмма, параллельна  опорной поверхности, равна минимальному расстоg  нию между наружной и внутренней замковыми поверхност ми канавки.BALL VALVE SEAT, made in the form of an elastic sealing ring located in a trapezoidal groove with a supporting surface at the base and lateral outer and inner locking surfaces, characterized in that the tightened ring is made in the form of a parallelogram, the two intersecting sides of which are connected to the inner the locking and supporting surfaces of the groove, and the side of the parallelogram parallel to the supporting surface is equal to the minimum distance between the outer and inner locking surfaces Mi grooves.

.1.1

г/сg / s

ffifff.ffffifff.ff

SU4819742 1990-04-27 1990-04-27 Ball valve seat RU2003906C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4819742 RU2003906C1 (en) 1990-04-27 1990-04-27 Ball valve seat

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4819742 RU2003906C1 (en) 1990-04-27 1990-04-27 Ball valve seat

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2003906C1 true RU2003906C1 (en) 1993-11-30

Family

ID=21511242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4819742 RU2003906C1 (en) 1990-04-27 1990-04-27 Ball valve seat

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2003906C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5241986A (en) Check valve assembly for high-pressure applications
US8070461B2 (en) Control valve assembly for a compressor unloader
US3741249A (en) Ball valve with resilient seal
US5551665A (en) Ball valve with coiled tubing cutting ability
US4850392A (en) Double poppet relief valve
US4452310A (en) Metal-to-metal high/low pressure seal
EP0347172A1 (en) Pressurised check valve
US20070215356A1 (en) Dual check valve
NO176531B (en) Hydraulic coupling
US4421171A (en) Valve operable under oppositely directed pressure differentials
CA1236768A (en) Downhole tool with compression chamber
CA1237068A (en) Well tool with improved valve support structure
RU2003906C1 (en) Ball valve seat
US20040245727A1 (en) Seal balancing system and method for high pressure and high velocity applications
CA2503972C (en) Logging plug with high integrity internal seal
CA3108654C (en) Check valve pivot pin retainer seal
US7201188B2 (en) Fluted reciprocating ball valve
EP0587006B1 (en) Re-energizable valve and valve seats
RU2229647C2 (en) Parallel-slide gate valve with short gate
US4592380A (en) Gas lift valve
CN119531776A (en) An ultra-high pressure downhole safety valve
CA3018562A1 (en) Ball valve seat with triple seal
US20020074039A1 (en) Activation pin
US20200200272A1 (en) Valve assembly design using hyper-elastomeric compression system and method
RU2250406C2 (en) Check valve