Клапан обратный газовый

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам устьевого оборудования скважин, в которых клапан обратный газовый предназначается для разобщения зоны затрубного пространства и выкидной линии.
Известен клапан обратный газовый (патент RU № 2465437, МПК E21B 34/00, опубл. 27.10.2012, бюл. № 30), содержащий корпус и клапанный узел, включающий запорный подпружиненный элемент со штоком, имеющий неподвижное соединение с шайбой, причем корпус установлен в межфланцевое пространство трубной головки и имеет кольцевые уплотнительные выступы под соответствующие уплотнительные канавки, выполненные в виде посадочных мест для размещения в них упомянутых кольцевых уплотнительных выступов в местах фланцевого присоединения, клапанный узел содержит неметаллическую втулку, герметично связанную с корпусом посредством разъемного соединения, при этом между корпусом и втулкой установлено эластичное кольцо для герметизации, а втулка выполнена с внутренней конической поверхностью, с которой герметично контактирует запорный подпружиненный элемент, имеющий соответственно внешнюю коническую поверхность.
Недостатками данного клапана являются большое сопротивление потоку, так как суммарная площадь продольных каналов после клапана из-за штока, пружины и шайбы с этими каналами, поджимающей пружину, очень мала, при этом отсутствует возможность регулировки усилия прижатия пружины, что требует дополнительных затрат средств и времени, так как на каждые условия эксплуатации изготавливать специальный клапан.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является (патент RU № 188069, МПК E21B 34/02, F16K 15/06, опубл. 24.12.2018, бюл. № 10) включающий корпус и клапанный узел с седлом и запорным подпружиненным элементом со штоком, имеющим взаимодействие с соосной корпусу втулкой, причем корпус установлен в межфланцевое пространство трубной головки и имеет кольцевые уплотнительные выступы под соответствующие уплотнительные канавки, выполненные в виде посадочных мест для размещения в них упомянутых кольцевых уплотнительных выступов в местах фланцевого присоединения, седло выполнено с внутренней конической поверхностью, с которой герметично контактирует запорный подпружиненный элемент, имеющий соответственно внешнюю коническую поверхность, отличающийся тем, что корпус снабжен соосным стаканом с боковыми каналами, в котором размещен запорный подпружиненный элемент, при этом стакан с торца противоположного седлу оснащен соосным резьбовым отверстием, шток запорного элемента взаимодействует скользящей посадкой с втулкой, которая оснащена снаружи резьбой под резьбовое отверстие стакана и выполнена с возможностью регулируемого поджатия пружины запорного элемента, причем боковые отверстия стакана изготовлены суммарной площадью не меньше площади поперечного сечения седла.
Недостатком данного клапана является отсутствие возможности замены клапанного узла при физическом износе, возможность деформации пружины, что приводит к частым поломкам и дороговизне ремонта.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание клапана обратный газовый, позволяющего значительно упростить процесс сборки-разборки и обслуживания клапана, а также полностью исключить аварийные ситуации (перекос клапанного узла), связанные с деформацией пружины.
Техническая задача решается клапаном обратным газовым, включающим корпус с соосным стаканом, оснащенным боковыми каналами и соосной корпусу втулкой, кольцевыми уплотнительными выступами под уплотнительные канавки соединяемых фланцев, размещенный в стакане клапанный узел с конусным седлом и запорным подпружиненным элементом со штоком, взаимодействующим с соосной корпусу втулкой, при этом стакан с торца противоположного седлу оснащен соосным резьбовым отверстием, шток запорного элемента взаимодействует скользящей посадкой с втулкой, которая оснащена снаружи резьбой под резьбовое отверстие стакана и выполнена с возможностью регулируемого поджатия пружины запорного элемента, причем боковые отверстия стакана изготовлены суммарной площадью не меньше площади поперечного сечения седла.
Новым является то, что корпус и соосный стакан собраны при помощи резьбового соединения, а снаружи пружины установлена направляющая втулка, предотвращающая изгиб пружины.
На фиг. 1 представлен объемный вид в продольном разрезе.
На фиг. 2 представлен продольный разрез клапана.
Клапан обратный газовый включает корпус 1 (фиг. 1 и 2) с соединенной по резьбе 2 соосным стаканом 3, оснащенным боковыми каналами 4 и соосной корпусу втулкой 5, кольцевыми уплотнительными выступами 6 и 7 под уплотнительные канавки соединяемых фланцев (не показаны). В стакане 3 размещен клапанный узел 8, взаимодействующий с конусным седлом 9 корпуса 1 и состоящий из поджатого пружиной 10 запорного элемента 11 со штоком 12, взаимодействующим скользящей посадкой с втулкой 5. Стакан 3 с торца противоположного седлу 9 оснащен соосным резьбовым отверстием 13 под наружную резьбу 14 втулки 5, выполненной с возможностью регулируемого поджатия пружины 10 запорного элемента 11. Боковые каналы 4 стакана 5 изготовлены суммарной площадью не меньше площади поперечного сечения S седла 9. Снаружи пружины 10 установлена направляющая втулка 15, предотвращающая изгиб пружины 10 при работе.
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность клапана, на чертежах (фиг. 1 и 2) не показаны или показаны условно.
Клапан работает следующим образом.
Перед установкой клапана между фланцами к корпусу 1 по резьбе 2 прикручивают стакан 3 с клапанным узлом 8, пружиной 10, втулкой 5 и направляющей втулкой 15 так, чтобы запорный элемент 11 при помощи штока 12, вставленного во втулку 5 взаимодействовал с седлом 9 корпуса 1. Регулируют усилие прижатия запорного элемента 11 к седлу 9 пружиной 10 регулируют вращением втулки 5, благодаря его наружной резьбе 14 и резьбовому отверстию 13 стакана 3. Необходимое усилие прижатия запорного элемента 11 к седлу 9 определяется эмпирическим путем.
Клапан в сборе размещают между фланцами так, чтобы кольцевые уплотнительные выступы 6 и 7 корпуса 1 попали в уплотнительные канавки соответствующих соединяемых фланцев и при сжатии фланцев (быстросъемным соединением, болтами, шпильками с гайками и/или т.п.) загерметизировали стык между фланцами.
В ходе работы запорный элемент 11 при помощи пружины 10 герметично поджат к конусному седлу 9, пока давление газа со стороны корпуса 1, противоположному стакану 3, не превысит усилие прижатия пружины 10. В результате запорный элемент 11 отойдет от седла 9 и газ пройдет (будет «стравлен») через седло 9 в стакан 3 и оттуда через боковые каналы 4 дальше в трубопровод (например, нефтепровод, выкидную линию и/или т.п. - не показаны). В результате давления с двух сторон корпуса 1 примерно выровняются, и под действием пружины 10 запорный элемент 11 герметично перекроет седло 9. При этом шток 12 за счет скользящей посадки во втулке 5 будет центрировать запорный элемент 11 относительно седла 9, а направляющая втулка 15 исключает полностью исключает изгиб пружины и, как следствие, перекос клапанного узла 8 относительно седла 9, что в совокупности исключает неполное закрытие седла 9 запорным элементом 11. Благодаря тому, что боковые каналы 4 стакана 3 изготовлены суммарной площадью не меньше площади поперечного сечения S седла 9, это позволяет быстро производить «стравливание» газа за счет уменьшения сопротивления выходу газа, что в свою очередь сокращает время открытия клапанного узла 8 и, как следствие, сокращает воздействие переходных процессов, влияющих на стабильную работу системы, в которую установлен клапан.
При необходимости изменения усилия прижатия пружиной 10 запорного элемента 11 к седлу 9, для замены вошедшего из строя клапана и/или для регламентных работ корпус 1 извлекают из фланцев, вращением втулки 3 по резьбе 2 ее выкручивают из корпуса 1. Заменяют при необходимости вышедшие из строя детали клапана 8 и/или 10, к корпусу 1 по резьбе 2 прикручивают стакан 3 с клапанным узлом 8, пружиной 10, втулкой 5 и направляющей втулкой 15 так, чтобы запорный элемент 11 при помощи штока 12, вставленного во втулку 5 взаимодействовал с седлом 9 корпуса 1. Регулируют необходимое усилие прижатия запорного элемента 11 к седлу 9 пружиной 10 регулируют вращением втулки 5, благодаря его наружной резьбе 14 и резьбовому отверстию 13 стакана 3. Собранный клапан снова размещают между фланцами так, чтобы кольцевые уплотнительные выступы 6 и 7 корпуса 1 попали в уплотнительные канавки соответствующих соединяемых фланцев и при сжатии фланцев (быстросъемным соединением, болтами, шпильками с гайками и/или т.п.) загерметизировали стык между фланцами. Использование таких операций ускоряет процесс сборки-разборки, замены и настройки клапана примерно в 2,5 раза.
Предлагаемый клапан обратный газовый позволяет значительно упростить процесс сборки-разборки и обслуживания клапана, а также полностью исключить аварийные ситуации (перекос клапанного узла), связанные с деформацией пружины.