Клапан-відсікач
Власники патенту UA 2360172:
Винахід відноситься до нафтогазової промисловості та призначене для використання на промислах та газорозподільних станціях у сепараторах. Клапан-відсікач містить корпус 1 з вхідний 2, вихідний 3 і торцевий порожнинами 4, підпружинений в напрямку від сідла рухомий втулковий затвор 7, пружинну камеру 5 і взаємодіє з нею клапан управління 12. У торці рухомого втулкового затвора 7 виконаний штуцер 8. 3 забезпечена отвором 11 для взаємодії з пружинною камерою 5 через клапан керування 12. Технічним результатом винаходу є досягнення можливості автоматичного спрацьовування при зміні середовища, що стискається на несжамую. 1 іл.
Винахід відноситься до нафтогазової промисловості і може бути використане на промислах та газорозподільних станціях у сепараторах.
Відомий вібраційно-частотний перетворювач щільності газу (Плотніков В.М., Подрешетников В.А., Тетерев'ятніков Л.М. Прилади та засоби обліку природного газу та конденсату. 1989, стор.104).
Перетворювач містить чутливий циліндричний елемент з електромагнітною котушкою і котушкою збудження і електронний блок. Частота механічних коливань циліндричного чутливого елемента залежить від густини середовища, яке потрапляє в перетворювач густини.
Даний перетворювач може бути встановлений на виході сепаратора для керування закриттям захисного клапана при попаданні рідини у вихідний трубопровід, але потрібне джерело електричної енергії. Крім того, перетворювач відрізняється складною конструкцією.
Найбільш близьким технічним рішенням є захисний клапан за патентом № 2101596, кл. F16K 23/00 (Бюл. № 1 від 10.01.98). Він міститькорпус з вхідний і вихідний порожнинами і затвор утулки у вигляді поршня з сідлом, причому у вхідній порожнині є сопло з радіальними каналами в його найменшому прохідному перерізі.
Слід зазначити також, що між зовнішньою поверхнею сопла та торцем поршня утворена торцева порожнина, що взаємодіє з порожниною сопла, а зусилля пружини спрямоване від сідла. Необхідно звернути увагу на те, що даний захисний клапан встановлюється в лінії скидання рідини з сепаратора і припиняє скидання після повного звільнення сепаратора від рідини.
Воно надійно захищає споживача рідких фракцій від потрапляння середовища, що стискається (газу), але зовсім не виконує зворотної функції - захисту від потрапляння рідкого середовища споживачам газу.
Метою винаходу є досягнення можливості автоматичного спрацьовування при зміні середовища, що стискається на стисливу.
Зазначена мета досягається тим, що в клапані-відсікачі, що містить корпус з вхідний, вихідний і торцевий порожнинами, підпружинений в напрямку від сідла рухомий втулковий затвор, пружинну камеру і клапан управління, що взаємодіє з нею, в торці рухомого втулкового затвора виконаний штуцер, а вихідна забезпечена отвором для взаємодії з пружинною камерою через клапан керування.
Аналіз знайдених у результаті проведеного пошуку патентних, інформаційних та каталожних матеріалів по клапанах-відсікачів за фондами обласної універсальної науково-технічної бібліотеки м.Саратова дозволяє зробити висновок, що пропонований винахід не відомий з рівня техніки, тобто. воно є новим. Крім того, даний пристрій не випливає явно з рівня техніки, тобто. має винахідницький рівень.
Пропонована конструкція клапана-відсікача викликана практикоюексплуатації.
Завдяки конструктивним відмінностям, а саме виконанню штуцера в торці рухомого пружного втулкового затвора і забезпеченню можливості взаємодії вихідної порожнини з пружинною камерою через клапан управління, досягається можливість автоматичного закриття клапана-відсікача при попаданні у вхідну порожнину рідкого середовища, наприклад, у випадку, коли споживач отримує газ після сепаратора
Пропонований пристрій встановлюється не в лінії скидання рідини з сепаратора, а в основному трубопроводі на виході з сепаратора, яким чистий газ подається споживачу і захищає вихідний трубопровід від попадання рідини при переповненні сепаратора.
Отже, пропонована конструкція клапана-відсікача має промислову корисність.
На кресленні представлений загальний вигляд пристрою у розрізі. Клапан-відсікач складається з корпусу 1 з вхідний 2, вихідний 3 і торцевий 4 порожнинами, пружинної камери 5 з отвором 6, рухомого втулкового затвора 7 з ущільненнями і штуцером 8 в торці, сідла 9, пружини 10, що діє в з рухомим втулковим затвором, отвори 11 у вихідній порожнині 3 і клапана управління 12, сполученого з пружинною камерою 5 і вихідною порожниною 3 клапана-відсікача відповідно через отвори 6 і 11,
Пропонований клапан-відсікач працює наступним чином.
Клапан-відсікач встановлюється на виході сепаратора, що відокремлює нафту (не стисливе середовище) від газу (середовище, що стискається). Газ трубопроводом надходить через клапан-відсікач споживачеві, наприклад, на пальник підігрівача.
Пружина 10, впливаючи на рухомий затвор 7, переміщає його вліво, клапан-відсікач відкритий. При проходженні потоку газу через клапан-відсікачштуцері 8 виникає перепад тиску, при цьому діаметр проходу штуцера вибирається таким, щоб при номінальній витраті перепад був недостатній для переміщення втулкового рухомого затвора 7 вправо до посадки його на сідло 9, тобто. закриття. При переповненні сепаратора через клапан відсікач починає проходити рідке середовище, наприклад вода, нафта або конденсат. У цьому випадку перепад тиску на штуцері 8 збільшується у декілька разів. Під дією цього перепаду рухомий втулковий затвор 7 переміщається праворуч і сідати на сідло 9, тобто. клапан-відсікач закривається.
Відповідно до рівняння Бернуллі
де P1 – тиск до штуцера;
Р2 – тиск після штуцера;
перепад (втрати) тиску на штуцері;
v1 – швидкість середовища до штуцера;
τ – коефіцієнт опору штуцера;
ρ - густина середовища;
v2 – швидкість середовища після штуцера.
Тобто. перепад залежить від щільності середовища та при зміні потоку газу на рідину перепад тиску зростає.
Клапан-відсікач спрацьовуватиме на закриття при швидкій зміні потоку газу на потік рідини, так щоб у момент зміни фаз у споживача збереглося протягом газу.
Таким чином, клапан-відсікач запобігає попаданню рідкого середовища (нафти, конденсату) до споживача газу.
У відкритому положенні пружинна камера 5 з'єднана через клапан 12 управління з вихідною порожниною 3. В результаті, коли при зміні фаз потоку газу на рідину клапан закривається, в пружинну камеру 5 подається низький тиск з вихідної порожнини 3 і клапан залишається закритим до тих пір, поки оператор не з'ясує причину закриття та не подасть команду на відкриття за допомогою клапана керування 12.
Для відкриття клапана-відсікача необхідно пружинну камеру 5 за допомогою клапана управління 12подати середовище з тиском, рівним або великим тиску на вході клапана-відсікача, при цьому пружинна камера 5 від'єднується від вихідної порожнини 3, а рухомий затвор 7 переміщається вліво, і клапан-відсікач відкривається.
Клапан-відсікач, що містить корпус з вхідний, вихідний і торцевої порожнинами, пружний у напрямку від сідла рухомий втулковий затвор, пружинну камеру і клапан управління, що взаємодіє з нею, відрізняється тим, що в торці рухомого втулкового затвора виконаний штуцер, а вихідна порожнина забезпечена взаємодії із пружинною камерою через клапан управління.