Патент на обратный клапан

обратный клапан

Обратный клапан предназначен для использования в области машиностроения. Обратный клапан содержит рабочие элементы стороны выпуска и впуска. Рабочие элементы выполнены из эластичного материала в виде, как минимум, двух стаканов. Рабочий элемент стороны впуска выполнен, как минимум, из одного стакана с отогнутыми наружу краями. Последние касаются внутренней поверхности стенок противолежащих стаканов. Обеспечивается увеличение надежности работы клапана. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Рисунки к патенту РФ 2263842

Изобретение относится к области машиностроения, приборостроения, может быть использовано в медицинской технике и предназначено для односторонней подачи рабочей среды (жидкости или газа) в гидравлических или пневматических системах.

Известен обратный клапан для текучих сред с малыми различиями в давлении, состоящий из составного корпуса с впускным и выпускным патрубками и выполненный из упругого материала мембранного диска (патент DE 19545452 С1, заявка №19545452.9, опубл.14.11.1996 г.).

Известен обратный клапан, выбранный в качестве прототипа, состоящий из составного корпуса и крышки с впускным и выпускным патрубками, размещенным внутри корпуса рабочим элементом стороны впуска и выполненный из упругого материала мембранного диска (патент US 93/04990 от 26.05.1993 г., PCT(WO), A1, 93/24777, 1995 г., №9, стр.37).

В обоих случаях недостатком данных технических решений является малая пропускная способность, значительное сопротивление движению рабочей среды со стороны мембранного диска и невозможность гасить или компенсировать импульсы обратного потока или гидроудары при использовании данных клапанов в гидросистемах.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи создания обратного клапана с минимальным количеством движущихся деталей для гидравлических и пневматических систем. Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является увеличение надежности работы обратного клапана. Он достигается тем, что обратный клапан, содержащий корпус и крышку с впускным и выпускным патрубками, размещенный внутри корпуса рабочий элемент стороны впуска, дополнительно имеет рабочий элемент стороны выпуска, при этом рабочие элементы выполнены из эластичного материала в виде, как минимум двух стаканов, а рабочий элемент стороны впуска выполнен, как минимум из одного стакана с отогнутыми наружу краями, касающимися внутренней поверхности стенок противолежащих стаканов.

Во время работы рабочие элементы не движутся, а только упруго деформируются. Кроме того, особенности конструкции клапана позволяют частично или полностью гасить гидроудары в системах гидравлики. Рабочие элементы стороны выпуска могут быть выполнены в виде стаканов без отогнутых наружу краев.

На Фиг.1 представлен двухсекционный клапан в сборе; на Фиг.2 — рабочий элемент стороны впуска; на Фиг.3 — рабочий элемент стороны впуска, вид со стороны впускного патрубка; на Фиг.4 — рабочий элемент стороны выпуска; на Фиг.5 — односекционный клапан; на Фиг.6 — четырехсекционный клапан и путь движения рабочей среды; на Фиг.7 — один из вариантов многосекционного клапана.

Предлагаемый обратный клапан содержит корпус 1, крышку 2, рабочий элемент 3 стороны впуска, рабочий элемент 4 стороны выпуска (Фиг.1). Корпус 1 выполнен в виде цилиндрического стакана с отверстием в центре дна и с выходящим наружу из дна патрубком 5. Крышка 2 представляет собой диск с центральным отверстием и патрубком 6. Рабочий элемент стороны впуска 3 представляет собой стакан 7 со сплошным дном, снаружи дно выполнено в форме круглого конуса, обращенного вершиной к впускному отверстию, от вершины конуса радиально в стороны выполнены ребра жесткости 8, края которых выходят за внешние размеры дна стакана и образуют внешние упоры, наружный диаметр которых равен внутреннему диаметру корпуса и посредством которых рабочий элемент центруется и фиксируется от осевых перемещений внутри корпуса клапана крышкой 2. Высота ребер жесткости больше высоты конуса, т.е. больше толщины дна стакана в центральной части. Ширина ребер жесткости уменьшается от края дна к вершине конуса. Стенки стакана 7 имеют переменную толщину, постепенно уменьшающуюся от дна к открытой части. Края стакана отогнуты наружу и образуют выступающую наружу под углом к стенке стакана кольцевую кромку 9. В зависимости от модификации клапана рабочий элемент может состоять из одного или нескольких стаканов аналогичной формы, но меньших диаметров, установленных коаксиально на общем дне (Фиг.1, 5-7). Рабочий элемент стороны выпуска 4 выполнен в форме цилиндрического стакана 10 с отверстием в центре дна, совпадающим с отверстием выпускного патрубка. Стакан 10 плотно вставлен в корпус клапана 1. В зависимости от модификации клапана рабочий элемент стороны выпуска может быть выполнен в виде одного или нескольких внутренних стаканов, установленных коаксиально на общем дне. Стаканы рабочего элемента стороны выпуска могут иметь различные формы:

— форма, аналогичная форме стаканов рабочего элемента стороны впуска (Фиг.1, 6);

— аналогичная форма но без отогнутых наружу кромок (не показано);

— форма цилиндрического стакана с одинаковой по высоте толщиной стенок (Фиг.7).

В собранном виде обратный клапан представляет собой заключенные в корпус 1 с крышкой 2 рабочие элементы стороны впуска 3 и стороны выпуска 4, при этом рабочий элемент стороны впуска 3 выступающими концами ребер жесткости 8 упирается в края стакана 10, а стакан 7 входит внутрь стакана 10 и отогнутым краем 9 касается внутренней поверхности стенок стакана 10. В свою очередь внутренний стакан 11 входит внутрь стакана 7, касаясь внутренней поверхности стенок отогнутым краем 12. При наличии нескольких, коаксиально установленных стаканов рабочих элементов стороны впуска и стороны выпуска, стаканы соответственно входят друг в друга, при этом отогнутые края стаканов обязательно касаются внутренней поверхности стенок противолежащих стаканов (Фиг.1, 5-7).

Обратный клапан работает следующим образом. Рабочая среда (жидкость или газ) поступает через впускной патрубок 6 и по каналам, образованным днищевым конусом, ребрами жесткости 8 и крышкой 2, входит в полость между стенками стаканов 7 и 10. Далее под воздействием давления рабочей среды отогнутый край 9 и прилегающая к нему стенка стакана 7 упруго деформируются и сквозь образовавшуюся щель рабочая среда поступает в полость между стенками стаканов 7 и 11. Здесь происходит аналогичный процесс открытия, и рабочая среда поступает в выпускную полость, откуда через выпускной патрубок 5 рабочая среда подается к потребителю. При падении давления отогнутые края и стенки стаканов вернутся в исходное положение. В случае, если давление рабочей среды в выпускной полости превысит давление во впускной полости, то отогнутый край 12 и прилегающая к нему стенка стакана 11 сработают в обратном направлении, т.е. под действием избыточного давления стенка стакана 11 будет растягиваться и прижимать отогнутый край 12 к внутренней поверхности стенки стакана 7. В случае, если по какой-либо причине уплотнения не произойдет, то аналогичным образом сработает стакан 7. Форма запирающих стаканов такова, что чем больше обратное давление, тем с большим усилием прижимаются отогнутые края стаканов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Обратный клапан, содержащий корпус и крышку с впускным и выпускным патрубками, размещенный внутри корпуса рабочий элемент стороны впуска, отличающийся тем, что клапан дополнительно имеет рабочий элемент стороны выпуска, при этом рабочие элементы выполнены из эластичного материала в виде, как минимум, двух стаканов, а рабочий элемент стороны впуска выполнен, как минимум, из одного стакана с отогнутыми наружу краями, касающимися внутренней поверхности стенок противолежащих стаканов.

2. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что стаканы стороны впуска и выпуска выполнены с отогнутыми наружу краями, касающимися внутренней поверхности стенок противолежащих стаканов.

Обратный клапан

Владельцы патента RU 2247887:

Изобретение относится к конструкции энергетической трубопроводной арматуры и предназначено для использования в качестве запорного предохранительного органа в трубопроводах с жидкими средами для повышения безопасности эксплуатации действующих атомных электростанций с жидким теплоносителем. Обратный клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками и седлом, затвор и взаимодействующий с затвором съемный шпиндель. Клапан снабжен демпфирующим устройством. Оно выполнено в виде барабана с окнами. Окна экранированы фильтрующей вставкой. Демпфирующее устройство снабжено механизмом крепления во входном патрубке клапана. Изобретение направлено на исключение пропуска твердых частиц и возникновение механических и гидравлических ударов в нормальных и аварийных условиях эксплуатации обратного клапана. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к конструкции энергетической трубопроводной арматуры, используемой в качестве запорного предохранительного органа в трубопроводах с жидкими средами, и может быть применено для повышения безопасности эксплуатации действующих атомных электростанций с жидким теплоносителем.

Известен обратный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и седлом, затвор и съемный полый шпиндель, взаимодействующий с затвором (RU, патент №2117845, кл. F 16 К 15/03, 1998).

Недостатками конструкции являются:

— шпиндель выполнен полым с ослабленной жесткостью;

— существует пропуск твердых частиц, продуктов отложения, сварочного града и др.;

— при аварийном падении давления на входе и закрытии затвора возможен механический удар затвора о седло, способный деформировать и разрушить клапан, а кроме того, способный вызвать гидравлический удар, повреждающий трубопроводы, в которых обратный клапан устанавливается.

Известен обратный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и седлом, затвор и съемный шпиндель, взаимодействующий с затвором (RU, патент №2168095, кл. F 16 К 15/03, 2001 (прототип)).

Недостатками конструкции являются:

— при подаче давления и начале движения среды, в момент открытия клапана, возможен удар затвора о шпиндель и корпус, что может повредить клапан;

— существует пропуск твердых частиц, продуктов отложения, сварочного града и др.;

— при аварийном падении давления на входе и закрытии затвора возможен механический удар затвора о седло, способный деформировать и разрушить клапан, а кроме того, способный вызвать гидравлический удар, повреждающий трубопроводы, в которых обратный клапан устанавливается.

Смотрите так же:  Старый патент

Задачей изобретения является создание конструкции обратного клапана, исключающего пропуск твердых частиц и возникновение механических и гидравлических ударов в нормальных и аварийных условиях эксплуатации конструкции.

Для решения указанной задачи обратный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и седлом, затвор и съемный шпиндель, взаимодействующий с затвором, снабжен демпфирующим устройством, выполненным в виде барабана с окнами, экранированными фильтрующей вставкой, и снабженный механизмом крепления во входном патрубке клапана.

Для надежного крепления барабан снабжен направляющим элементом, а механизм крепления выполнен в виде байонетного соединения входного патрубка и направляющего элемента.

Барабан может быть снабжен направляющим элементом, выполненным в виде цанги с распорным стержнем.

На фиг.1 представлен обратный клапан, продольный разрез, на фиг.2 — разрез по А-А на фиг.1, на фиг.3 — вариант обратного клапана, продольный разрез.

На фиг.1 и 3 представлена конструкция обратного клапана в закрытом положении.

Стрелками показано направление потока рабочей среды, поступающей в барабан.

Обратный клапан (фиг.1, 2) содержит демпфирующее устройство в виде барабана 1 с окнами, экранированными фильтрующей вставкой и снабженный направляющим элементом 3, входной 2 и выходной 8 патрубки, корпус 7, затвор 5, упор 6, седло 9, съемный шпиндель 10 и привод 11. В данной конструкции использован механизм крепления в виде байонетного соединения входного патрубка и направляющего элемента. Для этого входной патрубок 2 выполнен с двумя выступами 12, а на направляющем элементе 3 предусмотрены два профилированных паза 13 для размещения упомянутых выступов.

В представленном на фиг.3 варианте обратного клапана барабан 1 снабжен направляющим элементом 3, выполненным в виде цанги с распорным стержнем 4.

Обратный клапан работает следующим образом. При движении рабочей среды по стрелке (фиг.1, 3) в нормальных условиях эксплуатации, шпиндель 10 находится в максимальном верхнем положении (вывернут), поток среды, проходя через барабан 1, фильтруется и открывает затвор 5. При этом в момент начала движения среды часть гидравлического напора теряется на барабане 1, что снижает начальный импульс открытия затвора 5 потоком среды и обеспечивает его более плавное открытие. Барабан 1 с экранированными фильтрующей вставкой окнами исключает пронос потоком среды через клапан твердых частиц, которые могли бы вызвать эрозию затвора и препятствовать нормальной работе клапана. Кроме того, если клапан установлен на входе в ядерный реактор, то попадание частиц с потоком в активную зону может привести к нарушению нормальных условий теплоотвода от твэлов. Поэтому фильтрация потока от частиц улучшает теплоотвод от твэлов.

При аварийной разгерметизации трубопроводов на входе в клапан падает давление, что вызывает инверсию потока среды и закрытие затвора 5. Так как давление падает быстро, инверсия потока также вызывает быстрое закрытие затвора. Поскольку барабан обладает гидравлическим сопротивлением, то он демпфирует и обеспечивает плавное закрытие клапана, что исключает механические удары затвора 5 о седло 9 и гидравлические удары и, следовательно, конструкция исключает повреждения и разрушения клапана и соединенных с ним трубопроводов после закрытия затвора.

Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает фильтрацию теплоносителя от твердых частиц и тем самым нормальный теплоотвод от твэлов в условиях нормальной эксплуатации ядерного реактора и плавное без механических и гидравлических ударов закрытие клапана при аварийной разгерметизации напорных трубопроводов, расположенных до клапана по ходу движения среды.

1. Обратный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и седлом, затвор и съемный шпиндель, взаимодействующий с затвором, отличающийся тем, что клапан снабжен демпфирующим устройством, выполненным в виде барабана с окнами, экранированными фильтрующей вставкой, и снабженным механизмом крепления во входном патрубке клапана.

2. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что барабан снабжен направляющим элементом, а механизм крепления выполнен в виде байонетного соединения входного патрубка и направляющего элемента.

3. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что барабан снабжен направляющим элементом, выполненным в виде цанги с распорным стержнем.

клапан обратный штанговый

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено, в частности, для добычи флюидов из скважины штанговыми винтовыми насосами. Клапан обратный штанговый включает седло и запорный элемент. Запорный элемент выполнен в виде цилиндра с отверстием под штангу, нижняя часть которого имеет сферическую форму, и состоит из двух частей, стягиваемых вокруг штанги с помощью шпилек. Седло имеет форму усеченного конуса и составляет с муфтой, расположенной на нижнем конце насосно-компрессорной трубы, единое целое. Изобретение направлено на упрощение конструкции клапана, на возможность перевода клапана в открытое положение с поверхности для обеспечения прямой промывки глубинно-насосного оборудования, на осуществление его расклинивания без подъема глубинно-насосного оборудования. 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2503866

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к добычи флюидов из скважины штанговыми винтовыми насосами.

Известен клапан обратный (патент РФ № 2300685, МПК F16K 15/02, F16K 15/06, опубл. 10.06.2007 г.), содержащий корпус, запорный элемент, расположенный на оси корпуса, в корпусе с одной стороны выполнен центральный канал для протока жидкости с конической поверхностью, с другой стороны выполнены выточка и буртик с опорной поверхностью, между буртиком и конической поверхностью выполнена камера, а запорный элемент выполнен с каналами гидравлической связи и с поверхностями, соответствующими упомянутым поверхностям, и установлен с возможностью перемещения в камере корпуса и перекрытия центрального канала для протока жидкости при взаимодействии конических поверхностей запорного элемента и корпуса.

Недостатками клапана обратного являются сложность конструкции, неудобство монтажа и обслуживания.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является клапан обратный ( № 2379566, МПК F16K 15/04, опубл. 20.01.2010), который используется со штанговыми и электроцентробежными насосами, включает корпус, седло, запорный элемент. Последний установлен в ограничителе с конусными отверстиями, переходящими в конусные расточки. При использовании со штанговым винтовым насосом, обратный клапан возможно установить только ниже приемной части глубинно-насосного оборудования.

Недостатки обратного клапана в сочетании с штанговым винтовым насосом заключаются в сложности конструкции, отсутствии возможности открытия обратного клапана для обеспечения прямой промывки глубинно-насосного оборудования.

При эксплуатации штанговых винтовых насосов после остановки происходит падение столба рабочей жидкости, находящейся в колонне насосно-компрессорных труб, что несет с собой ряд негативных последствий:

— возможность отворота штанг,

— резкие изменения забойного давления,

— долговременное ожидание подачи рабочей жидкости при запуске,

— излишнее расходование электроэнергии,

— износ проточных полостей штангового винтового насоса от механических примесей, осаждающихся из колонны НКТ.

Для предотвращения данных недостатков необходимо применение обратного клапана, принимая во внимание специфические особенности штангового винтового насоса, а именно наличие штангового привода вдоль колонны насосно-компрессорных труб.

Техническим результатом изобретения являются упрощение конструкции, возможность перевода клапана обратного штангового в открытое положение с поверхности для обеспечения прямой промывки глубинно-насосного оборудования, осуществление его расклинивания без подъема глубинно-насосного оборудования.

Технический результат достигается тем, что клапан обратный штанговый, включающий седло, запорный элемент, согласно изобретению, запорный элемент выполнен в виде цилиндра с отверстием под штангу, нижняя часть которого имеет сферическую форму, и состоит из двух частей, стягиваемых вокруг штанги с помощью шпилек, при этом седло имеет форму усеченного конуса и составляет с муфтой, расположенной на нижнем конце насосно-компрессорной трубы, единое целое.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен клапан обратный штанговый в рабочем положение, на фиг.2 — представлен клапан обратный штанговый в закрытым положение, на фиг.3 — представлен клапан обратный штанговый в открытым с поверхности положении.

Клапан обратный штанговый, установленный в насосно-компрессорной трубе (НКТ) 1, включает запорный элемент 2, выполненный в виде цилиндра с отверстием под штангу 3, нижняя часть которого имеет сферическую форму, и седло 4, которое имеет форму усеченного конуса и выполнено в виде муфты. Запорный элемент 2 состоит из двух частей, стягиваемых вокруг штанги 3 с помощью шпилек.

Седло 4 крепится к муфте НКТ (5) с помощью резьбового соединения, которая представляет собой стальное изделие с резьбой на двух концах. Штанги 3 соединены между собой с помощью муфты штанговой (6), которая представляет собой стальное изделие с резьбой на двух концах.

Устройство работает следующим образом.

После включения насоса рабочая жидкость поступает к запорному элементу 2. Под действием давления рабочей жидкости запорный элемент 2 поднимается с седла 4 и перемещается по штанге 3 по направлению потока, обеспечивая открытое положение клапана обратного штангового. При остановке насоса запорный элемент 2 под давлением столба рабочей жидкости опускается в седло 4, образуя плотный контакт, тем самым предотвращая обратный поток рабочей жидкости.

При поднятии колонны штанг запорный элемент 2 заходит в зацепление с муфтой штанговой 6, что приводит к фиксации в открытом положении, обеспечивая возможности прямой промывки забоя скважины и расклинивания без подъема глубинно-насосного оборудования.

Такая конструкция позволяет:

— установку клапана обратного штангового на необходимой глубине выше секции штангового винтового насоса;

— предотвращать резкие знакопеременные изменения забойного давления;

— производить более плавное снижение уровня воды;

— расклинивать клапан без подъема глубинно-насосного оборудования;

— проводить прямую промывку забоя;

— экономить электроэнергию, потребляемую для повторного поднятия столба рабочей жидкости.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Клапан обратный штанговый, включающий седло, запорный элемент, отличающийся тем, что запорный элемент выполнен в виде цилиндра с отверстием под штангу, нижняя часть которого имеет сферическую форму, и состоит из двух частей, стягиваемых вокруг штанги с помощью шпилек, при этом седло имеет форму усеченного конуса и составляет с муфтой, расположенной на нижнем конце насосно-компрессорной трубы, единое целое.

обратный клапан

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к внутрискважинному эксплутационному оборудованию, и может быть использовано при добыче нефти, промывке и освоении скважин. Обратный клапан содержит корпус с верхней и нижней внутренними присоединительными резьбами, служащими для встраивания клапана в колонну насосно-компрессорных труб. Подвижный элемент имеет сквозные отверстия. Муфта служит для регулировки поджатия пружины. Защитное уплотнение поджато пробкой. Подвижный элемент выполнен в виде ступенчатого стакана, допускающего перемещение в осевом направлении в направляющих и центрирующих сквозных отверстиях муфты и пробки, в котором выполнено осевое ступенчатое сквозное отверстие. В месте сопряжения разных диаметров отверстия выполнена фаска, являющаяся седлом для запорного элемента. Запорный элемент в виде шарика имеет возможность перемещения внутри отверстия большего диаметра. Снижаются затраты на дополнительную промывку и ремонт оборудования. 3 ил., 5 з.п.ф-лы.

Смотрите так же:  Приказ 169н от 05 марта 2011

Рисунки к патенту РФ 2391592

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к внутрискважинному эксплуатационному оборудованию, и может использоваться при добыче нефти, промывке и освоении скважин.

В процессе эксплуатации трубопроводных систем, в том числе относящихся к нефтяной промышленности, может возникнуть технологическое снижение давления на каком-то участке, аварийная остановка насоса, при этом поток среды изменит направление на обратное. Для того чтобы исключить эту возможность применяются обратные клапаны, которые пропускают рабочую среду только в одном нужном направлении.

Известны установки скважинных электроцентробежных насосов, в которых на выходе устанавливается обратный клапан, цель которого при остановке насоса сохранить в колонне насосно-компрессорных труб столб жидкости и, таким образом, обеспечить потребление минимальной мощности в момент запуска двигателя (Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти. — М: Недра, 1968, с.52-54).

Известен обратный клапан скважинного электроцентробежного насоса, содержащий модуль-головку с посадочным седлом и запорный элемент, выполнен в виде пробки из пластикового материала с шлицевыми пазами, при этом наружный диаметр шлицевых пазов верхнего торца пробки больше внутреннего диаметра трубы НКТ, ввернутой в модуль-головку, а внутренний диаметр пазов меньше внутреннего диаметра этой трубы, причем внутренний диаметр шлицевых пазов нижнего торца пробки больше диаметра отверстия посадочного седла модуль-головки, а нижний торец пробки выполнен в виде конуса, усеченных конуса, шара или эллипсоида, при этом высота пробки меньше расстояния от отверстия посадочного седла до трубы колонны насосно-компрессорных труб [патент РФ № 2187709 МПК F04D 15/02, опубл. 2002.08.20].

Известен шариковый обратный клапан для скважинных центробежных насосов, содержащий корпус с верхней внутренней и нижней наружной резьбой для присоединения к насосно-компрессорным трубам и к головке насоса. В корпусе клапана образован цилиндрический канал с ограничителем осевого перемещения запорного элемента, выполненным за одно целое с корпусом, и содержащим отверстия для прохода жидкости в напорном трубопроводе. Шариковый запорный элемент заперт в седле клапана жестко зафиксированном в корпусе посредством гайки и резьбовой втулки (патент на полезную модель № 56940, МПК E21B 34/06, бюл. № 27, 27.09.06.)

Известен клапан скважинного центробежного насоса, содержащий корпус с внутренней и внешней присоединительной резьбой и закрепленным в нем седлом и размещенный в канале ограничителя осевого перемещения шариковый запорный элемент, согласно полезной модели седло клапана снабжено посадочной проточкой под уплотнительное кольцо и зафиксировано относительно корпуса цилиндрической втулкой и шайбой с отверстиями для прохода пластовой жидкости, причем в верхней части корпуса клапана установлен патрубок с ввинченной в него трубой шламоуловителя, снабженной радиальными отверстиями для прохода пластовой жидкости. Шайба с отверстиями для прохода пластовой жидкости зафиксирована от осевого перемещения относительно корпуса клапана посредством пружинного кольца, а патрубок монтируется в корпусе посредством шпонки с пружинным кольцом (патент на полезную модель № 72268, МПК E21B 34/06, опубл. 2008.04.10] В процессе эксплуатации данных клапанов в составе насосного агрегата происходит засорение верхней насосной секции механическими примесями, что увеличивает количество ремонтов и затраты на промывку оборудования. Также данные конструкции не позволяют производить промывку оборудования скважины через устройство в случаях отложений парафина, солей и прочих загрязнений.

Задачей настоящего изобретения является сокращение эксплуатационных затрат и создание эффективной и надежной системы для перекрытия жидкости в скважине без глушения для оперативного управления разработкой месторождений и эффективного выполнения ремонтов в скважине.

Данная задача решается за счет того, что в обратном клапане, содержащем корпус с верхней и нижней внутренними присоединительными резьбами, служащими для встраивания клапана в колонну насосно-компрессорных труб, подвижный элемент со сквозными отверстиями, муфту для регулировки поджатия пружины, защитное уплотнение, поджатое пробкой, запорный элемент в виде шарика, подвижный элемент выполнен в виде ступенчатого стакана, допускающего перемещение в осевом направлении в направляющих и центрирующих сквозных отверстиях муфты и пробки, в котором выполнено осевое ступенчатое сквозное отверстие, в месте сопряжения разных диаметров отверстия выполнена фаска, являющаяся седлом для запорного элемента, при этом запорный элемент в виде шарика имеет возможность перемещения внутри отверстия большего диаметра. Дополнительно на наружной поверхности меньшего диаметра ступенчатого стакана выполнена кольцевая проточка, в которой установлена эластомерная кольцевая прокладка.

Дополнительно в ступенчатом стакане выше эластомерной кольцевой прокладки расположены радиальные сквозные отверстия.

Дополнительно на участке большего диаметра в ступенчатом стакане выполнены сквозные продольные отверстия.

Дополнительно на верхнем торце ступенчатого стакана установлена крышка со сквозным отверстием, фаска которого является седлом для запорного элемента.

Дополнительно на фаски нанесен твердый сплав.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1 — общий вид клапана в рабочем положении.

Фиг.2 — общий вид клапана при остановке насоса.

Фиг.3 — общий вид клапана в положении промывки.

Клапан содержит полый цилиндрический корпус 1 с верхней и нижней внутренними присоединительными резьбами, которые служат для встраивания клапана в колонну насосно-компрессорных труб. На внутренней поверхности корпуса имеется выступ с резьбой для установки муфты 2, предназначенной для регулирования усилия сжатия пружины 3. Внутреннее сквозное отверстие муфты 2 является направляющим и центрирующим для подвижного элемента в виде ступенчатого стакана 4, допускающего перемещение в осевом направлении. На наружной поверхности ступенчатого стакана 4, имеющей меньший диаметр, выполнена кольцевая проточка, в которой установлена эластомерная кольцевая прокладка 5. Выше эластомерной прокладки расположены радиальные сквозные отверстия 6. Данная поверхность ограничена кольцевым буртиком 7, одна сторона которого служит упором для пружины 3. На участке большего диаметра выполнены сквозные продольные отверстия 8. В корпусе 1 закреплен неподвижно корпус 9 защитного уплотнения 10, поджатого пробкой 11, внутренне сквозное отверстие которой является направляющим и центрирующим для ступенчатого стакана 4, в котором выполнено осевое ступенчатое сквозное отверстие для прохода жидкости, нагнетаемой насосом, в месте сопряжения разных диаметров выполнена фаска, на которую нанесен твердый сплав, являющаяся седлом 12 для запорного элемента, выполненного, например, в виде шарика 13, имеющего возможность перемещения внутри отверстия большего диаметра. На верхнем торце ступенчатого стакана 4 установлена крышка 14 со сквозным отверстием, фаска которого является седлом 15 с нанесенным твердым сплавом. Обратный клапан функционирует следующим образом.

При включении насоса под действием восходящего потока добываемой жидкости, запорный элемент в виде шарика 13 садится на седло 15. При этом поток жидкости устремляется в сквозные продольные отверстия 8 и попадает далее в трубу (на чертеже не обозначена).

При остановке насоса (на чертеже не показан) возникает перепад давлений между зонами, расположенными до и после клапана, под действием столба пластовой жидкости шарик 13 опускается на седло 12, перекрывая обратный проход жидкости, при этом пространство ступенчатого отверстия образует две полости А и Б. Столб жидкости удерживается в колонне насосно-компрессорных труб, предотвращая обратное вращение рабочих органов насоса. При этом начальная нагрузка сжатия пружины 3 задана равной или больше осевой нагрузки и ступенчатый стакан 4 не меняет своего положения.

В процессе работы скважины происходит отложение солей, гидратов, парафинов и других нежелательных твердых образований на конструкциях, находящихся внутри скважины. Указанные отложения могут серьезно ухудшать характеристики насоса. Для растворения таких отложений могут быть поданы химические реагенты, которые выбираются в зависимости химического состава среды скважины и соответственно от химического состава твердых отложений и подаются под давлением в трубу.

При этом давление подаваемой жидкости давит на шарик 13, который находится в седле 12, и ступенчатый стакан 4 опускается вниз, скользя во внутреннем сквозном отверстии муфты 2, и внутреннем сквозном отверстии пробки 11, пружина 3 сжимается. При этом эластомерная кольцевая прокладка 5, установленная в зоне контакта муфты 2 и ступенчатого стакана 4, предназначена для надежного срабатывания клапана, так как исключает образование солеотложений и накипи в сопрягаемых деталях.

Промывочная жидкость через сквозные продольные отверстия 8 и полость А попадает во внутреннее пространство корпуса 1, расположенное между муфтой 1 и корпусом 9 защитного уплотнения 10, затем через отверстие 6 и полость Б подается к насосу, обеспечивая качественную прямую промывку.

После прекращения подачи промывочной жидкости давление в трубе падает, пружина 3 выпрямляется, возвращая ступенчатый стакан 4 в исходное положение, затем включается насос, шарик 13 поднимается в седло 15, при этом поток жидкости через полости А и Б устремляется в сквозные продольные отверстия 8 и попадает далее в трубу.

Предложенные технические решения обеспечивают более эффективную эксплуатацию скважинной штанговой насосной установки при подъеме высоковязкой нефти, снижают затраты на дополнительную промывку и ремонт оборудования.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Обратный клапан, содержащий корпус с верхней и нижней внутренними присоединительными резьбами, служащими для встраивания клапана в колонну насосно-компрессорных труб, подвижный элемент со сквозными отверстиями, муфту для регулировки поджатия пружины, защитное уплотнение, поджатое пробкой, запорный элемент в виде шарика, отличающийся тем, что подвижный элемент выполнен в виде ступенчатого стакана, допускающего перемещение в осевом направлении в направляющих и центрирующих сквозных отверстиях муфты и пробки, в котором выполнено осевое ступенчатое сквозное отверстие, в месте сопряжения разных диаметров отверстия выполнена фаска, являющаяся седлом для запорного элемента, при этом запорный элемент в виде шарика имеет возможность перемещения внутри отверстия большего диаметра.

Смотрите так же:  Как правильно увольнение за прогул

2. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности ступенчатого стакана меньшего диаметра выполнена кольцевая проточка, в которой установлена эластомерная кольцевая прокладка.

3. Обратный клапан по п.2, отличающийся тем, что в ступенчатом стакане выше эластомерной кольцевой прокладки расположены радиальные сквозные отверстия.

4. Обратный клапан по п.2, отличающийся тем, что в ступенчатом стакане на участке большего диаметра выполнены сквозные продольные отверстия.

5. Обратный клапан по п.1, отличающийся тем, что на верхнем торце ступенчатого стакана установлена крышка со сквозным отверстием, фаска которого является седлом для запорного элемента.

6. Обратный клапан по п.5, отличающийся тем, что на фаски нанесен твердый сплав.

клапан обратный

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и предназначено для использования в нефтяных скважинах со штанговыми насосами или с электроцентробежными насосами, перекачивающими преимущественно жидкости с высоким содержанием механических примесей. Клапан обратный включает корпус, седло, запорный элемент. Последний установлен в ограничителе с конусными отверстиями, переходящими в конусные расточки. Ограничитель выполнен с возможностью увеличения проходного сечения между запорным элементом и ограничителем при осевом перемещении запорного элемента. Изобретение направлено на увеличение срока службы обратного клапана и повышения технологичности его изготовления. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Рисунки к патенту РФ 2379566

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в нефтяных скважинах со штанговыми насосами или с электроцентробежными насосами, перекачивающими преимущественно жидкости с высоким содержанием механических примесей.

Известен клапан штангового насоса (по патенту на полезную модель RU 42281), содержащий запорный элемент со сферической или конической поверхностью и составное седло. Наружный кольцевой элемент седла выполнен из пластичного антифрикционного материала, внутренний кольцевой элемент выполнен из износостойкого твердого, но хрупкого материала. Отверстия наружного и внутреннего кольцевых элементов образованы конической сужающейся поверхностью с переходом в цилиндрическую поверхность. В результате достигается повышение надежности работы клапана за счет безударной посадки запорного элемента на внутренний кольцевой элемент.

Известен клапан для насосных скважин (по патенту на полезную модель RU 50592), содержащий корпус с осевым отверстием и седлом для посадки шара и шар для перекрытия осевого отверстия. При посадке шара в седло происходит дросселирование жидкости через суженый зазор между шаром и сужением. Шар тормозится, за счет чего резко снижается сила удара его о посадочное седло. Известен клапан обратный (по патенту на полезную модель RU 55018), состоящий из цилиндрического корпуса с внутренним кольцевым выступом, запорного элемента, установленного с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, седла, закрепленного с помощью резьбовой втулки, ограничителя с отверстиями для протока жидкости.

Общим недостатком известных клапанов является то, что при открытом клапане запорный элемент занимает преимущественно одно положение в ограничителе (в клетке), не зависящее от величины потока. При этом обтекание потоком, содержащим абразивные механические примеси, запорного элемента приводит к разрушению стенок корпуса или клетки.

Известен обратный клапан по патенту US 5593292, выбранный в качестве прототипа, содержащий ограничитель с отверстиями для протока жидкости, выполненный с возможностью увеличения проходного сечения при осевом перемещении запорного элемента. Отверстия выполнены в виде секторных вырезов. В корпусе выполнены расширяющиеся расточки. Его недостатком явлется низкая технологичность изготовления отверстий и расточек сложной формы, сопряженные друг с другом по сложной поверхности. При этом требуется фрезерная обработка. Конструкция обладает недостаточной жесткостью (прочностью) и низкой износостойкостью. При фрезерной обработке секторых вырезов образуются углы (узлы напряжения), в которых образуются микротрещины и другие инициаторы разрушения материала при нагрузке. Перемычки между секторными вырезами, имеющие прямоугольную форму (вид сверху), также характеризуются пониженной жескостью (прочностью).

Технической задачей изобретения является увеличение срока службы обратного клапана и повышение технологичности его изготовления.

Технический результат достигается в клапане обратном, включающем корпус, седло, запорный элемент, установленный в ограничителе с конусными отверстиями, переходящими в конусные расточки для протока жидкости. Ограничитель с конусными отверстиями и расточками выполнен с возможностью увеличения проходного сечения между запорным элементом и ограничителем при осевом перемещении запорного элемента. Угол раствора конусных отверстий и расточек составляет 1-20 градусов. Седло закреплено с помощью гайки и втулки. Втулка не выходит за габариты корпуса, снабжена уплотнительным кольцом и пазами под ключ. Ограничитель выполнен в виде клетки, закрепленной с помощью стопорного кольца. Запорный элемент выполнен в виде шара.

Изобретение поясняется фиг.1-5: фиг.1 — клапан обратный в сборе; фиг.2 — втулка;

фиг.3 — ограничитель (клетка); фиг.4-5 — ограничитель (вид с торцов).

Клапан обратный состоит из цилиндрического корпуса 1 с внутренним кольцевым выступом 2. На концах корпуса 1 выполнена резьба 15 для монтажа в колонну. Внутри корпуса 1 установлены запорный элемент 3 в виде шара, седло 4, ограничитель хода запорного элемента 3 в виде клетки 5. Седло 4, шар 3, клетка 5 выполнены из износостойких твердых сплавов, например ВК-15. Седло 4 установлено с одной стороны кольцевого выступа 2, а клетка 5 закреплена с другой стороны кольцевого выступа 2 с помощью стопорного кольца 6.

Запорный элемент 3 установлен в клетке 5 с возможностью осевого перемещения внутри клетки 5, снабженной отверстиями 7 для протока жидкости, переходящими в расточки 11, образующие вместе с перемычками 12 внутренние стенки клетки 5, фиг.3. Перемычки 12 выполняют роль направляющих для запорного элемента 3.

Клетка 5 (фиг.3-5) выполнена с возможностью увеличения проходного сечения между запорным элементом 3 и клеткой 5 при осевом перемещении запорного элемента 3. Это достигается тем, что отверстия 7 для протока жидкости и расточки 11 на внутренних стенках выполнены конусными. Угол раствора конусных отверстий 7 и угол раствора конусных расточек 11, которые выполняются одним инструментом в ходе одной технологической операции, совпадает и может находиться в диапазоне 1-20 градусов (на фиг.3 показан угол , составляющий половину угла раствора). Угол раствора зависит от диаметра шарового запорного элемента 3 (от его массы).

Седло 4 закреплено с помощью резьбовой гайки 8 и резьбовой втулки 9, снабженной пазами 10, под ключ (фиг.2). Для защиты резьбы 13 втулка 9 снабжена уплотнительным кольцом 14.

Клапан обратный изготавливается и работает следующим образом. На обрабатывающих центрах в ходе одной технологической операции выполняется коническое отверстие в верхней части клетки 5, переходящее в коническую расточку. Отверстия и расточки выполняются одним и тем же инструментом (сверла и специальные развертки) с одной установки, все они выполнены максимально соосно между собой, с одинаковым углом раствора, погрешность размеров минимальна. Одновременное изготовление конических отверстий и расточек позволяет повысить технологичность операции и сократить время изготовления деталей.

Конусные отверстия, имеющие в сечении форму круга, позволяют при том же суммарном проходном сечении добиться максимальной жесткости (прочности) ограничителя за счет того, что площадь круга максимальна при минимальной длине периметра отверстия, а также за счет двояковогнутой формы перемычек на ограничителе.

При использовании с насосами клапан устанавливают в насосно-компрессорную трубу.

После включения насоса рабочая жидкость поступает через резьбовую втулку 8 к запорному элементу 3. Под действием давления жидкости запорный элемент 3 поднимается с седла 4 и перемещается внутри клетки 5 вдоль направляющих перемычек 12 по направлению потока, образуя поток жидкости внутри клапана. Положение равновесия запорного элемента 3 достигается при выравнивании силы тяжести, действующей на запорный элемент, и силы, действующей на него со стороны потока. Далее жидкость проходит через отверстия 7 клетки 5 и поступает на выход клапана.

При увеличении потока жидкости увеличивается сила, действующая на запорный элемент со стороны потока. Запорный элемент 3 поднимается вверх вдоль направляющих перемычек 12. При этом увеличивается проходное сечение между запорным элементом и внутренними стенками клетки 5 и достигается новое положение равновесия запорного элемента 3 в клетке 5.

Таким образом, достигается равномерность износа стенок клетки 5 за счет плавного увеличения проходного сечения между запорным элементом 3 и клеткой 5 при осевых перемещениях запорного элемента между крайними положениями. Кроме того, увеличивается площадь контакта между запорным элементом и клеткой 5: в зоне максимального износа размер h перемычки 12 больше в 2 раза, чем в зоне умеренного износа, что приводит к увеличению срока службы максимально изнашиваемой детали — клетки (фиг.3-5).

При остановке насоса запорный элемент 3 под давлением столба рабочей жидкости в колонне опускается в седло 4, тем самым предотвращает обратный поток рабочей жидкости и удерживает жидкость в колонне насосно-компрессорных труб.

При необходимости замены запорного элемента 3 или седла 4 в клапане сливают жидкость из колонны над обратным клапаном с помощью сливного клапана. Для замены седла 4 с запорным элементом 3 выкручивают резьбовую втулку 9 с гайкой 8. Втулка 9 не выходит за габариты корпуса 1, тем самым уменьшая сопротивление потоку (повышается КПД всей установки) и повышая износостойкость клапана.

Уплотнительное кольцо 14, установленное в кольцевой выточке во втулке 9, предохраняет резьбу 13 на гайке 8 от воздействия агрессивной рабочей жидкости.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Клапан обратный, включающий корпус, седло, запорный элемент, установленный в ограничителе с конусными отверстиями, переходящими в конусные расточки, ограничитель выполнен с возможностью увеличения проходного сечения между запорным элементом и ограничителем при осевом перемещении запорного элемента.

2. Клапан обратный по п.1, отличающийся тем, что угол раствора конусных отверстий и расточек составляет 1-20°.

3. Клапан обратный по п.1, отличающийся тем, что седло закреплено с помощью гайки и втулки.

4. Клапан обратный по п.3, отличающийся тем, что втулка не выходит за габариты корпуса, снабжена уплотнительным кольцом и пазами под ключ.

5. Клапан обратный по п.1, отличающийся тем, что ограничитель выполнен в виде клетки, закрепленной с помощью стопорного кольца.

6. Клапан обратный по п.1, отличающийся тем, что запорный элемент выполнен в виде шара.

Author: admin