ЗАПИРАЮЩАЯ ДЕТАЛЬ ОБРАТНОГО КЛАПАНА СИСТЕМЫ ЗАКАЧКИ РАСТВОРА ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ ИЛИ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

олезная модель относится к нефте- и газодобывающей отрасли промышленности, а конкретно к запирающей детали обратного клапана системы закачки раствора для цементирования нефтяных или газовых скважин.
Известна запирающая деталь обратного клапана, имеющая дисковый элемент с конической поверхностью по периметру с одной стороны, центрирующий направляющий элемент, выполненный на дисковом элементе со стороны конической поверхности, а также центрирующий элемент для пружины, расположенный с другой стороны дискового элемента (Орлов П.И., Основы конструирования, Справочно-методическое пособие, Москва, Машиностроение, 1988, книга 1, стр.337, рис.331, изображение «б»).
Центрирующий элемент для пружины выполнен в виде небольшого цилиндрического выступа, который располагается внутри концевой части витой пружины при ее установке. Эта пружина предназначена для подпружинивания запирающей детали к седлу клапана. Центрирующий направляющий элемент в известном решении выполнен в виде выступа, имеющего поперечное сечение в форме креста, концы которого лежат на одной цилиндрической поверхности, что является необходимым условием для центрирования и перемещения по оси запирающей детали клапана.
При использовании этой известной запирающей детали в конструкции обратного клапана системы закачки раствора для цементирования нефтяных или газовых скважин срок службы ее оказывается незначительным, поскольку часто она успевает износиться и прекратить выполнять свою функцию до завершения цикла цементирования одной нефтяной скважины.
Это обусловлено значительным абразивным воздействием перекачиваемого раствора. Изнашивается коническая поверхность, сопрягающаяся с конической поверхностью седла клапана, что приводит к нарушению запирающей функции капана, а также центрирующий направляющий элемент, значительно сужающий проходные характеристики клапана из-за сплошного выполнения пластин, которые в сечении имеют форму креста. Работа центрирующего направляющего элемента нарушается и происходит заклинивание запирающей детали клапана.
Конструкция запирающей детали не предусматривает элементов, облегчающих ее извлечение при демонтаже, однако же извлечение запирающей детали при работе клапана в системе перекачки цементного раствора требует значительных усилий, поскольку
запирающая деталь значительно может притираться к седлу, а наличие остаточного раствора создает противодействующую извлечению запирающей детали силу сцепления.
Техническая проблема, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в разработке запирающей детали для обратного клапана системы закачки раствора для цементирования нефтяных или газовых скважин и имеющей повышенный срок службы.
Эта техническая проблема решена выполнением запирающей детали обратного клапана системы закачки раствора для цементирования нефтяных или газовых скважин в виде дискового элемента с двумя коническими поверхностями по периметру с его противоположных сторон, а также выполнением на противоположных сторонах дискового элемента центрирующего направляющего элемента и хвостовика.
Центрирующий направляющий элемент выполняют в виде четырех выступов, наружные поверхности которых лежат на одной геометрической цилиндрической поверхности.
Хвостовик выполняют с резьбовым участком у основания и с поперечным сквозным отверстием на конце.
Коническая поверхность, расположенная со стороны центрирующего направляющего элемента, является посадочной на седло обратного клапана, то есть является рабочей, которая запирает поток рабочего тела. Другая коническая поверхность, расположенная со стороны хвостовика, служит посадочной поверхностью для резиновой манжеты, рабочая поверхность которой продолжает первую коническую поверхность. Этим обеспечивается повышение надежности работы запирающей детали при использовании для перекачки цементного раствора. Резиновая манжета фиксируется на дисковом элементе со стороны хвостовика тарелкой, закрепляемой гайкой, навинчиваемой на резьбовой участок хвостовика. Поперечное отверстие на конце хвостовика служит для вставки инструмента, облегчающего извлечение запирающей детали при демонтаже обратного клапана.
Как правило, запирающая деталь изготавливается из стали. Зона детали по конической поверхности дискового элемента, расположенной со стороны центрирующего направляющего элемента, выполняется упрочненной за счет обработки токами высокой частоты, что способствует повышению срока службы запирающей детали.
Возможность осуществления полезной модели иллюстрируется конкретным примером.
На фиг.1, показана запирающая деталь, вид сбоку.
Дисковый элемент 1 изготавливается с центрирующим направляющим элементом в виде четырех выступов 2 с одной его стороны и хвостовиком 3 с другой стороны.
Наружные поверхности 4 выступов 2 центрирующего направляющего элемента лежат на одной геометрической цилиндрической поверхности.
Хвостовик 3 имеет резьбовой участок 5 у основания и поперечное сквозное отверстие 6 на конце.
На дисковом элементе 1 по периметру с противоположных сторон выполнены конические поверхности 7 и 8, первая (7) из которых расположена со стороны выступов 2 центрирующего направляющего элемента, а вторая (8) - со стороны хвостовика 3.
Запирающая деталь изготовлена из углеродистой стали 45. Зона запирающей детали по конической поверхности 7 подвергнута упрочнению обработкой токами высокой частоты.
На фиг.2 показана запирающая деталь в подготовленном для установки в обратный клапан состоянии, с поперечным осевым разрезом половины детали.
На дисковом элементе 1 закреплена со стороны хвостовика 3 резиновая манжета 9 посредством одетой на хвостовик 3 тарелки 10, закрепленной гайкой 11, навинченной на хвостовик 3.
Коническая поверхность 12 манжеты 9 продолжает коническую поверхность 7.
В таком состоянии запирающая деталь устанавливается в корпус 13 обратного клапана, что проиллюстрировано на фиг.3.
Клапан устанавливается в седло 14 и поджимается пружиной 15, зажатой крышкой 16. При демонтаже снимается крышка 16, извлекается пружина 15, затем в отверстие 6 хвостовика 3 вставляется штифт (на чертеже не показан), за который зацепляется съемник (на чертеже не показан), которым запирающая деталь извлекается из корпуса 13 обратного клапана.
При изготовлении запирающей детали вначале литьем или прессованием изготавливается заготовка, которая затем подвергается механической обработке в соответствии с технологическими операциями, традиционно используемыми для деталей такого вида.