RU2003906C1 - Ball valve seat - Google Patents
Ball valve seatInfo
- 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
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
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) |
-
1990
- 1990-04-27 RU SU4819742 patent/RU2003906C1/en active
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 |