Патент на изобретение №2305770

(54) ПРОБООТБОРНИК НАКОПИТЕЛЬНЫЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при отборе проб жидкости из трубопроводов. Устройство содержит трубопровод, корпус в виде патрубка с полым штоком и вентилем. Полый шток жестко и герметично соединен с трубопроводом и выполнен в виде патрубка со скошенным концом и радиальными отверстиями, размещенными против потока жидкости с противоположной срезу скошенного конца стороны штока. Трубопровод за штоком оснащен сужением. Второй конец патрубка герметично соединен с трубопроводом за его сужением в зоне пониженного давления. Патрубок между вентилем и вторым концом оснащен цилиндрическим кожухом с поршнем, выполненным с возможностью осевого перемещения относительно кожуха, со стороны вентиля снабженного сливным патрубком. Поршень оснащен клапаном, пропускающим жидкость со стороны вентиля. Вентиль выполнен в виде цилиндра с электромагнитом и штоком, вставленным герметично в цилиндр с возможностью осевого перемещения при помощи электромагнита. Цилиндр оснащен выпускным патрубком и сообщен со сливным патрубком. Патрубки перекрыты штоком. Шток оснащен двумя кольцевыми проточками. Первая проточка выполнена с возможностью сообщения патрубка с цилиндром и герметичного перекрытия патрубка при перемещении штока в цилиндре, а вторая – с возможностью сообщения сливного и выпускного патрубков при перемещении штока в цилиндре. Повышается качество отбора проб. 1 ил.

Изобретение относится к добыче, сбору, подготовке и транспорту жидких и газовых продуктов и может быть использовано на нефтегазодобывающих, нефтегазоперерабатывающих, нефтетранспортных или иных предприятиях, где производятся работы по отбору проб жидкости из трубопроводов.

Известен пробоотборник и способ отбора проб жидкости (патент РФ №2157889, МПК 7 Е21В 49/08, G012N 1/10, опубл. в бюл. №29 от 20.10.2000 г.), включающий корпус с полостью для накопления жидкой фазы с крышкой в нижней части, фильтрующим приспособлением и сливным устройством, при этом корпус пробоотборника жестко закреплен снаружи внизу трубопровода или технологического аппарата, фильтрующее приспособление установлено внутри корпуса между полостями трубопровода и пробоотборника, полностью перекрывая сечение, обеспечивающее их гидродинамическое сообщение, а сливное устройство смонтировано на штуцере, жестко закрепленном на корпусе пробоотборника в нижней части полости пробоотборника.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, отбираемые пробы имеют искаженный состав, поскольку корпус пробоотборника расположен снизу и при течении жидкости по трубопроводу происходит ее расслоение, при этом в корпус попадают в основном более тяжелые фракции жидкости, находящиеся снизу, а более легкие фракции жидкости, расположенные выше, минуют корпус пробоотборника;

во-вторых, при течении жидкости по трубопроводу фильтрующее устройство, размещенное внутри корпуса, забивается механическими примесями, в связи с чем для отбора проб необходимо производить его регулярную очистку, а для этого требуется постоянный контроль.

Известно пробоотборное устройство (патент РФ на полезную модель №40391, МПК 7 Е21В 49/08, F17D 3/10, опубл. в бюл. №25 от 10.09.2004 г.), смонтированое на основном трубопроводе и выполненное в виде двух секций, закрепленных с основным трубопроводом посредством фланцевых соединений, и снабженное регулируемыми трехходовыми шаровыми задвижками, отборным краном и манометром, при этом трехходовые шаровые задвижки соединены валом с рычагом управления с возможностью попеременно отсекать одну из секций, а каждая из секций выполнена с возможностью пропуска всего потока жидкости, причем одна из секций является байпасной, а другая – пробоотборной (мерной) с возможностью отбора пробы с охватом поперечного сечения потока жидкости без потерь.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, а также громоздкость и металлоемкость;

во-вторых, при частом отборе проб детали отборного крана изнашиваются и он теряет герметичность, в связи с чем снижается срок службы устройства в целом и требуется ревизия уплотнительных элементов отборного крана или полная его замена.

Наиболее близким по технической сущности является пробоотборник (патент РФ на полезную модель №47971, МПК 7 Е21В 49/08 A, G01N 1/10 В, опубл. в бюл. №25, от 10.09.2005 г.), содержащий трубопровод, корпус в виде патрубка, приваренного к трубопроводу, и полый шток с вентилем, при этом полый шток соединен с корпусом жестко и герметично и выполнен в виде патрубка меньшим, чем у трубопровода сечением со скошенным концом, упирающимся в диаметрально противоположную сторону от крепления с корпусом, и радиальными отверстиями, которые размещены против потока жидкости, при этом срез скошенного конца размещен с противоположной радиальным отверстиям стороны полого штока.

Недостатками данного пробоотборника являются:

во-первых, низкое качество отбираемых проб, поскольку корпус приварен к трубопроводу снизу и над вентилем образуется отстойная зона, где накапливаются более тяжелые компоненты жидкости, которые вытесняют более легкие, и в момент открытия вентиля (отбора проб) именно они попадают в контейнер, что отрицательно влияет на качество отбираемой пробы;

во-вторых, производится только моментальный отбор пробы, по которому трудно судить о компонентном составе отбираемой жидкости, поскольку нет постоянного объема отбираемой пробы.

Задачей изобретения является повышение качества отбора проб с возможностью накопления пробы строго определенного объема.

Техническая задача решается предлагаемым пробоотборником накопительным, содержащим трубопровод, корпус в виде патрубка с полым штоком и вентилем, жестко и герметично соединенного с трубопроводом, при этом полый шток выполнен в виде патрубка со скошенным концом и радиальными отверстиями, которые размещены против потока жидкости с противоположной срезу скошенного конца стороны полого штока.

Новым является то, что трубопровод за полым штоком по потоку жидкости оснащен сужением, а второй конец патрубка герметично соединен с трубопроводом за его сужением в зоне пониженного давления, при этом патрубок между вентилем и вторым концом оснащен цилиндрическим кожухом с поршнем, выполненным с возможностью осевого перемещения относительно кожуха, который со стороны вентиля снабжен сливным патрубком, причем поршень оснащен клапаном, пропускающим жидкость со стороны вентиля, который выполнен в виде цилиндра с электромагнитом и штоком, вставленным герметично в цилиндр с возможностью осевого перемещения при помощи электромагнита, при этом цилиндр дополнительно оснащен выпускным патрубком и сообщен со сливным патрубком, которые перекрыты штоком, причем шток оснащен кольцевыми проточками, первая из которых выполнена с возможностью сообщения полого штока и перекрытия его при перемещении штока в цилиндре, а вторая – с возможностью сообщения сливного и выпускного патрубков при перемещении штока в цилиндре.

На чертеже представлен предлагаемый пробоотборник накопительный в продольном разрезе в исходном положении.

Пробоотборник накопительный содержит трубопровод 1, корпус в виде патрубка 2 с полым штоком 3 и вентилем 4. Полый шток 3 жестко и герметично соединен с трубопроводом 1, при этом полый шток 3 выполнен в виде патрубка со скошенным концом 5 и радиальными отверстиями 6, которые размещены против потока жидкости с противоположной срезу скошенного конца 5 стороны полого штока 3.

Трубопровод 1 за полым штоком 3 по потоку жидкости оснащен сужением 7. Второй конец 8 патрубка 2 герметично соединен с трубопроводом 1 за его сужением 7 в зоне пониженного давления.

Патрубок 2 между вентилем 4 и вторым концом 8 оснащен цилиндрическим кожухом 9 с поршнем 10, выполненным с возможностью осевого перемещения относительно цилиндрического кожуха 9, который со стороны вентиля 4 снабжен сливным патрубком 11.

Поршень 10 оснащен клапаном 12, пропускающим жидкость со стороны вентиля 4. Вентиль 4 выполнен в виде цилиндра 13 с электромагнитом 14 и штоком 15, вставленным герметично в цилиндр 13 с возможностью осевого перемещения при помощи электромагнита 14.

Цилиндр 13 дополнительно оснащен выпускным патрубком 16 и сообщен со сливным патрубком 11, которые перекрыты штоком 15. Шток 15 оснащен кольцевыми проточками 17 и 18. Кольцевая проточка 17 штока 15 выполнена с возможностью сообщения патрубка 2 с цилиндром 13 и герметичного перекрытия патрубка 2 при перемещении штока 15 в цилиндре 13, а кольцевая проточка 18 штока 15 – с возможностью сообщения сливного 11 и выпускного 16 патрубков при перемещении штока 15 в цилиндре 13.

С целью предотвращения несанкционированных перетоков жидкости на сопряженных поверхностях деталей установлены уплотнительные кольца 19 и 20.

Пробоотборник накопительный работает следующим образом.

Поток жидкости движется только по трубопроводу 1, например, слева направо (см. чертеж) сквозь сужение 7. В начальном положении поршень 10 находится в нижней части цилиндрического кожуха 9 и снизу уперт в его ступенчатую выборку 21, ограничивающую перемещение поршня 10 вниз.

Поток жидкости, двигаясь по трубопроводу 1 и достигнув полого штока 3, разделяется на два потока. Первый поток продолжает движение по основному трубопроводу 1 и сквозь сужение 7 движется дальше, при этом в трубопроводе 1 в зоне соединения второго конца 8 патрубка 2 с трубопроводом 1 за его сужением 7 создается пониженное давление.

В связи с этим, второй поток жидкости сквозь радиальные отверстия 6 попадает в полый шток 3 и по патрубку 2 сквозь кольцевую проточку 17 штока 15 задвижки 4 поступает внутрь цилиндрического кожуха 9, заполняя внутреннее пространство последнего, поскольку конец сливного патрубка 11 герметично перекрыт штоком 15 задвижки 4, при этом поршень 10 находится неподвижно относительно цилиндрического кожуха 9.

По мере заполнения внутреннего пространства цилиндрического кожуха 9 поток жидкости, воздействуя на клапан 12 сверху через верхнее отверстие поршня 10 за счет веса накопленной жидкости во внутреннем пространстве цилиндрического кожуха 9 над поршнем 10, передавливает клапан 12 вниз, при этом последний открывается и сообщает над- и подпоршневые зоны поршня 10, при этом происходит сначала поступление жидкости под поршень 10 цилиндрического кожуха 9, а затем через второй конец 8 патрубка 2 в трубопровод 1 за сужением 7.

Таким образом, происходит движение жидкости по обоим направлениям, как отмечено выше, в связи с чем жидкость (проба) во внутреннем пространстве цилиндрического кожуха 9 постоянно обновляется. Объем внутреннего пространства цилиндрического кожуха 9 подбирается заранее в зависимости от требуемого объема пробы и задается габаритными размерами цилиндрического кожуха 9.

Для взятия пробы подают электрическое напряжение на полюса электромагнита 14 вентиля 4, который втягивает сквозь себя шток 15, то есть происходит перемещение штока 15 вправо относительно цилиндра 13. Втягивание электромагнитом 14 штока 15 происходит до тех пор, пока кольцевая проточка 18 штока 15 не создаст гидравлическое сообщение между сливным 11 и выпускным 16 патрубками, при этом патрубок 2 герметично перекроется штоком 15 вентиля 4, то есть кольцевая проточка 17 штока 15 переместится вправо, в результате чего прекратится поступление жидкости из трубопровода 1 по патрубку 2 во внутреннее пространство цилиндрического кожуха 9.

Поскольку нижний конец выпускного патрубка 16 связан с атмосферой, то над поршнем 10 в цилиндрическом кожухе 9 образуется атмосферное давление, а под поршнем 10 – давление, равное давлению жидкости в трубопроводе 1, и за счет разницы давлений над и под поршнем 10 последний начинает перемещаться вверх, вытесняя накопленную пробу из внутреннего пространства цилиндрического кожуха 9 выше поршня 10, при этом накопленная проба по сливному каналу 11 через кольцевую проточку 18 и выпускной патрубок 16 сливается в специальный контейнер 22.

По окончании слива накопленной пробы поршень 10 возвращается в исходное положение (см. чертеж), после чего подают обратное напряжение на полюса электромагнита 14, вследствие чего происходит обратное перемещение (влево) штока 15 относительно цилиндра 13 и шток 15 занимает начальное положение, то есть кольцевая проточка 18 штока 15 герметично перекрывается цилиндром 13 вентиля 4, а кольцевая проточка 17 гидравлически сообщает трубопровод 1 посредством патрубка 2 с внутренним пространством цилиндрического кожуха 9.

При этом поток жидкости устремляется во внутреннее пространство цилиндрического кожуха 9 над поршнем 10 и перемещает последний до упора в ступенчатую выборку 21 цилиндрического кожуха 9.

Таким образом, пробоотборник накопительный занимает начальное положение и готов к повторному применению.

Предлагаемый пробоотборник накопительный позволяет повысить качество отбора проб за счет отсутствия отстойных зон и постоянного обновления пробы за счет движения отбираемого потока жидкости, а возможность накопления пробы строго определенного объема дает более объективную оценку о компонентом составе отбираемой пробы.

Формула изобретения

Пробоотборник накопительный, содержащий трубопровод, корпус в виде патрубка с полым штоком и вентилем, жестко и герметично соединенным с трубопроводом, при этом полый шток выполнен в виде патрубка со скошенным концом и радиальными отверстиями, которые размещены против потока жидкости с противоположной срезу скошенного конца стороны полого штока, отличающийся тем, что трубопровод за полым штоком по потоку жидкости оснащен сужением, а второй конец патрубка герметично соединен с трубопроводом за его сужением в зоне пониженного давления, при этом патрубок между вентилем и вторым концом оснащен цилиндрическим кожухом с поршнем, выполненным с возможностью осевого перемещения относительно кожуха, который со стороны вентиля снабжен сливным патрубком, причем поршень оснащен клапаном, пропускающим жидкость со стороны вентиля, который выполнен в виде цилиндра с электромагнитом и штоком, вставленным герметично в цилиндр с возможностью осевого перемещения при помощи электромагнита, при этом цилиндр дополнительно оснащен выпускным патрубком и сообщен со сливным патрубком, которые перекрыты штоком, причем шток оснащен кольцевыми проточками, первая из которых выполнена с возможностью сообщения полого штока и перекрытия его при перемещении штока в цилиндре, а вторая – с возможностью сообщения сливного и выпускного патрубков при перемещении штока в цилиндре.

РИСУНКИ