устройство для отбора проб из трубопровода

Формула изобретения

Устройство для отбора проб из трубопровода, содержащее корпус, заборную и отводящую трубки, запорный элемент, отличающееся тем, что между запорным элементом и отводящей трубкой перпендикулярно оси корпуса расположен шпиндель с поворотной ручкой и цилиндрическим кулачком под запорным элементом с осью, смещенной от оси шпинделя, причем шпиндель конусным концом упирается в конусное углубление корпуса, а с другой стороны находится в сальниковой части корпуса, а угол конуса шпинделя отличается от угла конусного углубления корпуса.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к стационарным устройствам периодического отбора проб жидкости и газа с трубопроводов и емкостей, в том числе с выкидных линий добывающих скважин.

Известен пробоотборник жидкости из трубопровода, содержащий корпус, заборную трубку с боковыми отверстиями, сливную трубку и запорное устройство между ними (авторское свидетельство СССР №117715, G 01 N 1/10, опубликовано в 1985 г.). Запорное устройство состоит из конусного золотника и кольцевой седловины и срабатывает при движении по внешней резьбе корпуса втулки, совмещенной со сливной трубкой.

Недостатком пробоотборника является незащищенность этой резьбовой пары от атмосферных осадков и коррозионно-активной жидкости добывающих скважин.

Известно устройство для отбора проб из трубопровода, состоящее из корпуса, регулируемой заборной трубки, отводящей трубки и запорного элемента (патент РФ на изобретение №2150096, G 01 N 1/10, опубликовано в 2000 г.). Конструктивным недостатком пробоотборника является то, что во время отбора проб ходовая резьба между отводящей трубкой и корпусом находится в среде отбираемой жидкости, как правило коррозионно-активной с солями и механическими примесями. Со временем эти продукты отлагаются на резьбе, и она теряет свою работоспособность.

Предлагаемое изобретение направлено на продление сроков безотказной службы пробоотборного устройства за счет организации движения запорного элемента без резьбовой пары.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для отбора проб из трубопровода, содержащем корпус, заборную и отводящую трубки, запорный элемент, согласно изобретению между запорным элементом и отводящей трубкой перпендикулярно оси корпуса расположен шпиндель с поворотной ручкой и цилиндрическим кулачком под запорным элементом с осью, смещенной от оси шпинделя, причем шпиндель конусным концом упирается в конусное углубление корпуса, а с другой стороны находится в сальниковой части корпуса, а угол конуса шпинделя отличается от угла конусного углубления корпуса.

Предложенное техническое решение изображено на фиг.1, где 1 - заборная трубка, соединенная с корпусом 2 резьбой, 3 - запорный элемент, 4 - шпиндель, имеющий со стороны конусного конца кулачок 5 в форме эксцентричного цилиндрического выступа, 6 - сальниковое уплотнение между корпусом 2 и шпинделем 4, 7 - ручка, 8 - отводящая трубка.

На фиг.2 дан вид шпинделя 4 с его составной частью - кулачком 5 со стороны конусного конца шпинделя.

На фиг.3 изображен поперечный разрез пробоотборного устройства в зоне запорного элемента. На разрезе видны проточные канавки вдоль боковой поверхности запорного элемента для перетекания отбираемой жидкости. Материал запорного элемента имеет важное, но не принципиальное значение. На фиг.1 представлен запорный элемент из фторопласта в монолитном исполнении. В другом варианте этот элемент может быть составным: сторона напротив кулачка 5 должна быть жесткой и гладкой, а другая сторона - упругой.

Устройство собирается и работает следующим образом.

Запорный элемент 3 необходимой длины помещается в полость корпуса 2 со стороны отводящей трубки. Со стороны сальниковой части помещается шпиндель 4. Его положение, перпендикулярное оси пробоотборного устройства, обеспечивается конусным углублением корпуса и сальниковым уплотнением 6. Поворот шпинделя вокруг своей оси осуществляется ручкой 7. В завершении сборки к корпусу фиксируется заборная трубка 1 и отводящая трубка 8, остающаяся в дальнейшем неподвижной.

После монтажа устройства к трубопроводу или емкости шпиндель 4 ручкой 7 поворачивается вокруг своей оси так, чтобы кулачок 5 был максимально выдвинут в сторону заборной трубки 1. В этом положении кулачок 5 прижимает запорный элемент к входному отверстию корпуса и закрывает его, а трубопровод пускается в эксплуатацию.

Для отбора пробы из трубопровода необходимо шпиндель 4 повернуть ручкой 7 вокруг своей оси на угол, не превышающий 180°, тогда кулачок 5 повернется в противоположную сторону от запорного элемента 3 и перестанет его прижимать к входному отверстию корпуса. Под действием давления жидкости в трубопроводе запорный элемент 3 отойдет от входного отверстия на определенное расстояние, определяемое углом поворота шпинделя 4 и величинами диаметров шпинделя и кулачка 5. При повороте шпинделя на 180° запорный элемент 3 отойдет от входного отверстия корпуса 2 на максимальное расстояние, равное разнице диаметров кулачка 5 и шпинделя 4. Через открытое входное отверстие жидкость, газ из трубопровода поступает в кольцевое пространство между полостью корпуса 2 и запорным элементом 3, проходит через это пространство и канавки запорного элемента 3 к отводящей трубке 8 и пробоотборной емкости.

Таким образом, поворотом шпинделя от 0 до 180° можно не только отбирать пробу из трубопровода, но и регулировать скорость отбора пробы.

В предложенном пробоотборном устройстве запорный элемент перемещается относительно входного отверстия корпуса без традиционного резьбового соединения с его основным недостатком - большей площадью соприкосновения трущихся частей соединения. Цилиндрический кулачок 5 с осью, смещенной от оси шпинделя 4 на расстояние (фиг.2) при повороте шпинделя на 180° в ту или иную сторону приближается или отдаляется от входного отверстия корпуса на расстояние 2 . Запорный элемент 3 находится между входным отверстием корпуса 2 и кулачком 5 шпинделя 4 и способен перемещаться в полости корпуса 2 между ними на максимальное расстояние 2 . Поступательное движение запорного элемента осуществляется двумя силами: отход от входного отверстия корпуса 2 происходит благодаря силе давления отбираемой жидкости и газа, а прижатие запорного элемента к входному отверстию осуществляется за счет вращения эксцентричного кулачка 5. При вращении кулачка 5 на 180° расстояние от оси вращения (оси шпинделя 4) до линии соприкосновения кулачка 5 и запорного элемента 3 возрастает на 2 . Таким образом, пропускная способность заявленного пробоотборника напрямую зависит от величины смещения осей кулачка 5 и шпинделя 4.

Взаимное расположение корпуса 2, шпинделя 4, запорного элемента 3 и задание эксцентричности кулачка 5 относительно оси шпинделя 4 выполняют то же техническое назначение, что и традиционная резьбовая пара - перемещение запорного элемента в полости корпуса, но за более короткое время и с большим сроком эксплуатации.

Предложенное конструктивное изменение прототипа является, на наш взгляд, существенным и эффективным техническим решением, поэтому это является основой данной заявки и формулы изобретения.

Эффективность и полезность заявленного устройства испытывалась в течение двух месяцев на выкидных линиях четырех добывающих скважинах НГДУ «Чекмагушнефть» АНК «Башнефть». Испытания показали следующее:

1. Пробы нефти и воды отбирались за меньшее время, чем традиционные пробоотборники с резьбовым движением запорного элемента.

2. После отбора высокоминерализованной и эмульсионной скважинной жидкости и специального простаивания пробоотборного устройства его функциональные способности не ухудшились: при повороте шпинделя на 180° достигалась максимальная скорость потока, а при повороте еще на 180° скважинный поток жидкости полностью останавливался.

Технико-экономическая эффективность использования пробоотборника образуется за счет продления сроков эксплуатации этих устройств в трубопроводах и емкостях с коррозионно-активной водой и нефтью.