КЛАПАН ОБРАТНЫЙ ОМЫВАЕМЫЙ
WASHING CHECK VALVE

Заявляемое изобретение относится к нефтегазовой трубопроводной арматуре, в частности к устройствам, предотвращающим попадание рабочей среды - жидкости в сопутствующую среду - газ и служащим для сброса избыточного давления сопутствующей среды в основной канал, по которому проходит рабочая среда.
Из уровня техники известно незамерзающее водозаборное устройство, содержащее водозаборный стояк и размещенный в водоеме ниже зоны его промерзания заборный водовод, при этом водозаборный водовод выполнен в виде ряда последовательно соединенных между собой секций вертикально установленных водовоздушных затворов, на выходе которых встроен обратный клапан, между входом и выходом которого смонтирован обводной клапан противоположного протока (патент №2031674 на изобретение «Незамерзающее водозаборное устройство», дата подачи 24.08.1992 г., опубликовано 27.03.1995 г.).
Недостатками известного устройства являются громоздкость, периодичность действия, а также наличие двух водовоздушных затворов, негативно влияющих на эффективность работы.
Известен клапан, содержащий корпус, в котором жестко укреплен стакан с размещенной в нем гильзой, в стакане и гильзе выполнены каналы, в гильзу установлены шток, зафиксированный втулкой, пружина и шарик, при этом стакан и гильза соединены между собой конической резьбой (патент №93480 на полезную модель «Клапан обратный сбросовый», дата подачи 02.11.2009 г., опубликовано 27.04.2010 г.).
Недостатки данного устройства связаны прежде всего со значительным гидравлическим сопротивлением, создаваемым стаканом, который перекрывает центральную часть потока рабочей среды. Помимо этого в промежутке между стаканом и гильзой под действием гравитации происходит скопление загрязнений различного рода, которые присутствуют в жидкости и забивают пружину, что приводит к остановке работы клапана.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является клапан обратный незамерзающий, содержащий трубчатый корпус, сваренный со стаканом, в канале которого размещен обратный затвор с входным и выходным каналами, при этом между стаканом и трубчатым корпусом установлена проставка, внутри которой пропущен выходной канал обратного затвора (патент №122739 на полезную модель «Клапан обратный незамерзающий», дата подачи 15.02.2012 г., опубликовано 10.12.2012 г.).
Недостатки конструкции обусловлены тем, что затвор обогревается не самой жидкостью, а опосредованно - через массивный стакан, упор, гайку и выходной канал. Газ из входного канала поступает в обратный затвор, затем в выходной канал и имеет при этом протяженную траекторию движения, при прохождении которой дважды меняет направление под углом 90°, сохраняя свойства конфузора, и, таким образом, дополнительно охлаждается в соответствии с эффектом Джоуля-Томсона. Все перечисленное значительно снижает эффективность работы устройства.
Работа клапана осуществляется только в случае, когда шарик под действием силы гравитации находится в седле в крайнем нижнем положении. При изменении положения затвора от 90° до 180° известный обратный клапан работает нестабильно или вообще не работает.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности работы устройства.
Дополнительным экономическим результатом является снижение стоимости изделия.
Указанный технический результат достигается тем, что клапан обратный омываемый, включающий трубчатый корпус, в канале которого размещен обратный затвор с входным и выходными каналами, и связанную с трубчатым корпусом проставку, внутри которой пропущен выходной канал обратного затвора, согласно изобретению обратный затвор размещен между выполненной с коническим отверстием проставкой и дополнительно установленным фланцем, отверстие которого соразмерно входному каналу для прохода газа и отверстию меньшего диаметра проставки и состоит из корпуса и расположенных по его кольцевой линии, обращенной к проставке, магнитов и уплотнительного кольца, при этом отверстия фланца, обратного затвора, проставки и трубчатого корпуса соосны, отверстие проставки большего диаметра и отверстие трубчатого корпуса совпадают, проставка связана с трубчатым корпусом с образованием полости, высота которой находится в пределах 2б≥Н≤7б, где Н - высота полости, б - толщина трубчатого корпуса.
Устройство поясняется чертежами, где
Фиг. 1 - продольный разрез клапана обратного омываемого;
Фиг. 2 - фрагмент А на фиг. 1;
Фиг. 3 - фрагмент Б на фиг. 1.
Предлагаемый клапан обратный омываемый содержит трубчатый корпус 1, к которому со стороны входного канала рабочей среды с помощью сварки присоединена проставка 2, выполненная с коническим отверстием и канавками 3, служащими для установки в них обратного затвора, состоящего из цилиндрического корпуса 4 со сквозным отверстием 5 и расположенных по его кольцевой линии, обращенной к проставке, магнитов 6 и запрессованного уплотнительного кольца 7, выполненного из эластомерного материала или фторопласта. Часть корпуса 4, на которой закреплены магниты 6 и уплотнительное кольцо 7, вместе образуют седло, взаимодействующее с заслонкой 8, установленной на вращающейся оси 9, закрепленной в корпусе 4. Заслонка 8 выполнена в виде плоской металлической пластины. Корпус 4 размещен в канавках 10 фланца 11, выполненного со сквозным отверстием, диаметр которого совпадает или больше диаметра входного канала, через который поступает газ. Упором для затвора служит верхняя часть проставки 2. Отверстия фланца, обратного затвора, проставки и трубчатого корпуса соосны друг другу, благодаря чему обеспечивается беспрепятственное, с минимальным гидравлическим сопротивлением прохождение газа по трубопроводу, что способствует повышению эффективности работы клапана.
Проставка 2 и фланец 11 соединены между собой посредством крепежных элементов, в качестве которых используют шпильки 12.
В проставке 2 выполнено коническое сквозное отверстие, расширяющееся к трубчатому корпусу 1 и соразмерное его отверстию. Отверстие проставки большего диаметра совпадает с отверстием трубчатого корпуса. При сопряжении проставки и трубчатого корпуса образуется полость 13, ограниченная в закрытом состоянии заслонкой 8 и корпусом 4. Высота полости 13 определяется суммарной толщиной проставки и трубчатого корпуса и находится в пределах согласно следующему соотношению:
2б≥Н≤7б,
где Н - высота полости, б - толщина трубчатого корпуса.
Данное соотношение является оптимальным, т.к. при минимальном значении высоты полости обеспечивается максимальная площадь омывания поверхности обратного затвора жидкостью и, соответственно, максимально возможный нагрев газа жидкостью, при этом создается наименьшее гидросопротивление при сохранении конструктивной прочности проставки и герметичного размещения корпуса обратного затвора в канавках фланца и проставки. При превышении верхнего предела значения высоты полости увеличивается гидросопротивление жидкости, в полости возникают застойные зоны, площадь омывания поверхности обратного затвора уменьшается в несколько раз, количество тепла, передаваемого жидкостью, также уменьшается и становится минимальным.
Корпус обратного затвора и фланец выполнены плоскими, диаметры их сквозных отверстий значительно превышают высоту этих элементов, благодаря чему газ, протекая через соосные отверстия, имеет минимальную длину и не меняет траекторию движения. Увеличенная за счет наличия заслонки поверхность обратного затвора нагревается жидкостью и передает тепло газу.
Установленные по периметру отверстия корпуса 4, обращенного к проставке, магниты 6 повышают эффективность клапана и позволяют осуществлять работу при монтаже (установке) клапана на трубопроводе в любом пространственном положении, т.к. суммарное усилие, притягивающее заслонку 8 к корпусу 4 обратного затвора, превышает массу самой заслонки и при равных давлениях газа и жидкости обратный затвор всегда будет находиться в положении «закрыто».
Осуществление изобретения подтверждается примерами конкретного выполнения.
Монтаж клапана на промысловом трубопроводе выполняют следующим образом. Трубчатый корпус 1 приваривают к трубопроводу, по которому транспортируется жидкость, а фланец 11 приваривают к трубопроводу, по которому транспортируется газ.
Жидкость, протекающая по трубчатому корпусу 1 в установившемся режиме, имеет ламинарный поток. Попадая в полость 13, жидкость за счет местного конусного расширения, являющегося гидравлическим сопротивлением, характеризующимся увеличением числа Рейнольдса Re>2300, превращается в турбулентный поток, который за счет образующихся вихрей более эффективно перемешивает жидкость и, соответственно, более эффективно нагревает заслонку 8 и корпус 4 обратного затвора. Под действием давления жидкости и притяжения магнитов 6 заслонка плотно и герметично прижата к кольцевому уплотнению 7. При превышении давления газа над давлением жидкости и сопротивлением магнитов газ, проходя через отверстия во фланце и обратного затвора, открывает заслонку 8, которая, вращаясь на оси 9, полностью открывает проход и газ поступает в трубчатый корпус, при этом в качестве ограничителя движения заслонки служит верхняя часть проставки 2.
В устройстве использованы стандартные элементы.
Заявляемая конструкция клапана обратного омываемого повышает эффективность работы и снижает стоимость его изготовления.