Клапанный узел для насоса

Полезная модель относится к гидромашиностроению, в частности к клапанным узлам, преимущественно, плунжерных или поршневых нефтегазопромысловых насосов, нагнетающих абразивосодержащие растворы.
Из уровня техники известен клапан плунжерного насоса, содержащий корпус, седло и запорный элемент с коническими посадочными поверхностями, причем в запорном элементе выполнена кольцевая канавка, в которой установлено эластомерное уплотнение, в корпусе после запорного элемента установлена перегородка с проходными каналами и ограничителем перемещения запорного элемента, а запорный элемент со стороны седла снабжен хвостовиком, в корпусе до запорного элемента установлена перегородка с проходными каналами, внешним ободом и центральной ступицей, в отверстии которой установлена направляющая втулка для размещения в ней хвостовика запорного элемента, при этом обращенная к запорному элементу часть ступицы выполнена в виде усеченного конуса и расположена в отверстии седла, седло выполнено с конической наружной поверхностью, по которой оно запрессовано в выполненную в корпусе коническую расточку с упором в обод указанной перегородки (см. RU 2473830 С1, опубл. 27.01.2013)
Из уровня техники известен клапанный узел насоса, содержащий седло с посадочной конической поверхностью и осевым цилиндрическим направляющим отверстием, периферийный кольцевой эластичный уплотнитель, подвижный и подпружиненный тарельчатый клапан, соединенный шаровым шарниром с направляющей крестовиной, контактирующей с направляющим отверстием седла, причем тарельчатый клапан и шар направляющей крестовины подвижно скреплены между собой кольцеобразным разрезным стальным фиксатором, выполненным в виде витка пружины и установленным во внутренней кольцевой выточке центрального глухого отверстия тарельчатого клапана, в шаровом шарнире между сопрягаемыми поверхностями фиксатора и шара направляющей крестовины установлен эластомерный, например резиновый, кольцевой амортизатор, а в шаровом шарнире вдоль продольной оси клапанного узла выполнен упругий натяг (см. RU 2241887 С1, опубл. 10.12.2004).
Недостатком известных устройств является невозможность замены эластичного (эластомерного) уплотнения без механического устройства (приспособления) и использования клапана многочисленное количество раз в зависимости от условий эксплуатации.
Технической задачей заявленного клапанного узла является повышение ресурса его работы и надежности.
Технический результат, получаемый при решении указанной задачи, заключается в возможности замены периферийного эластичного уплотнителя и использования тарельчатого клапана многочисленное количество раз в зависимости от условий эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что клапанный узел для насоса содержит седло, имеющее осевой канал и канавку с расположенным в ней уплотнительным кольцом, и тарельчатый клапан с периферийным эластичным уплотнителем, зафиксированным в кольцевой канавке, и направляющей крестовиной, расположенной в осевом канале седла, тарельчатый клапан состоит из тарелки и шайбы, образующих кольцевую канавку, причем тарелка содержит направляющую крестовину и стержень с резьбой, на который навинчена шайба, седло имеет внутреннюю коническую рабочую поверхность, наклоненную к продольной оси клапанного узла, угол наклона которой меньше угла наклона рабочей поверхности периферийного эластичного уплотнителя, при этом кольцевая канавка тарельчатого клапана сверху ограничена полкой шайбы, а снизу - стенкой тарелки.
Выполнение заявленного клапанного узла для насоса с тарельчатым клапаном, состоящим из тарелки, содержащей направляющую крестовину и стержень с резьбой, на который навинчена шайба, образующих кольцевую канавку с зафиксированным в ней периферийным эластичным уплотнителем, позволяет выполнить тарельчатый клапан разборным для обеспечения возможности замены периферийного эластичного уплотнения без механического устройства (приспособления). Выполнение седла клапанного узла, имеющего внутреннюю коническую рабочую поверхность, наклоненную к продольной оси клапанного узла, угол наклона которой меньше угла наклона рабочей поверхности периферийного эластичного уплотнителя, и ограничение кольцевой канавки тарельчатого клапана сверху полкой шайбы, а снизу - стенкой тарелки, обеспечивают реализацию назначения заявленного клапанного узла для надежного распределения потока рабочей жидкости.
Заявленный клапанный узел для насоса иллюстрируется фигурой, на которой изображен его поперечный разрез.
Клапанный узел, в частности, для плунжерных или поршневых насосов содержит седло 1, имеющее осевой канал 2 и канавку 3 с расположенным в ней уплотнительным кольцом 4, и тарельчатый клапан 5 с периферийным эластичным уплотнителем 6, зафиксированным в кольцевой канавке 7, и направляющей крестовиной 8, расположенной в осевом канале седла. Тарельчатый клапан состоит из тарелки 9 и шайбы 10, образующих кольцевую канавку, причем тарелка содержит направляющую крестовину и стержень 11 с резьбой 12, на который навинчена шайба. Для надежного центрирования тарельчатого клапана, не вызывающего значительного увеличения сил трения при его отрыве, седло имеет внутреннюю коническую рабочую поверхность 13, наклоненную к продольной оси клапанного узла, в частности, под углом 25-85°, угол наклона 14 которой меньше (до 20°) угла наклона рабочей поверхности 15 периферийного эластичного уплотнителя, что обеспечивает плавную посадку тарельчатого клапана на седло (эластичный уплотнитель постепенно с увеличивающимся усилием сжимается от периферии к центру, уменьшая до нуля скорость клапана). Кольцевая канавка тарельчатого клапана сверху может быть ограничена горизонтальной полкой 16 шайбы, а снизу, например, расширяющейся книзу конической стенкой 17 тарелки, угол наклона которой меньше угла наклона внутренней конической рабочей поверхности седла, что обеспечивает равномерное распределение усилий в уплотнителе.
Отношение высоты h к общей высоте Н составляет не более 0,23. Отношение наружного диаметра «D» эластичного уплотнителя к его посадочному диаметру «d» составляет 1,20-1,4. Отношение наружного диаметра «D1» тарелки к диаметру «d1» осевого канала седла составляет 1,25-1,35. Все раскрытые в полезной модели соотношения являются оптимальными с точки зрения долговечности и получены в результате многочисленных испытаний клапанного узла.
Таким образом, разборный тарельчатый клапан это наиболее простое и надежное крепление для эластичного уплотнителя, которое позволяет заменить периферийное эластичное уплотнение без механического устройства (приспособления) и использовать клапан многочисленное количество раз в зависимости от условий эксплуатации.
Работа узла осуществляется следующим образом.
Клапанный узел относится к системе распределения потока рабочей жидкости плунжерного насоса. При возвратно-поступательном движении плунжера на цикле заполнения объем рабочей камеры увеличивается и в ней устанавливается давление меньшее, чем во всасывающей магистрали. Под действием разности давлений тарельчатый клапан поднимается до упора (на чертеже не показан) и камера заполняется жидкостью из всасывающей магистрали. При уменьшении объема камеры (на цикле вытеснения), когда плунжер совершает рабочий ход, давление в рабочей камере повышается, всасывающий клапан закрывается и, когда давление в рабочей камере превысит давление в напорной магистрали, клапан поднимается и жидкость вытесняется в напорную магистрали.