ОБРАТНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ НЕФТЯНЫХ НАСОСОВ

Полезная модель относится к области насосостроения, в частности к клапанам центробежных насосных установок, используемых в нефтедобывающей промышленности, для предотвращения обратного тока пластовой жидкости при остановке насоса.
Известен клапан золотниковый, содержащий корпус, в котором размещен запорный орган со штоком и выполнено седло, причем запорный орган выполнен в виде золотника, образующего запорную пару с внутренней поверхностью седла за счет набора подвижных в осевом и радиальном направлении уплотнительных колец, уплотненных эластичными кольцами с круглым поперечным сечением, при этом золотник выполнен с кольцевым буртом и опорным уступом, а уплотнительные кольца размещены на золотнике между последними (см. патент РФ №69186, кл. F16K 15/02, 10.12.2007). Недостатками известного устройства является относительно малое проходное сечение и отсутствие защиты рабочих органов клапана от поломок, вызванных штатным механическим воздействием технологического оборудования (удар технологического лома по сбивному клапану).
Известен обратный клапан, содержащий прямоточный корпус, в котором размещены запорный орган со штоком, механическое уплотнение, седло, выполненное в виде втулки с коническим уплотнительным пояском, при этом запорный орган выполнен в виде цилиндрической пробки, снабженной конической уплотнительной поверхностью, сопрягаемой в закрытом положении клапана с уплотнительным пояском седла, причем пробка соединена со штоком посредством резьбы, а в корпусе со стороны выхода установлена направляющая для свободного конца штока (см. патент РФ №75227, кл. F16K 15/02, 27.07.2008). Недостатками известного устройства является относительно малый ресурс работы, так как механическое уплотнение, находящееся в потоке пластовой жидкости, подвержено сильному абразивному износу.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является обратный клапан, содержащий прямоточный корпус, в котором размещены запорный орган со штоком, механическое уплотнение, седло, выполненное в виде втулки с коническим уплотнительным пояском, при этом запорный орган выполнен в виде цилиндрической пробки, снабженной конической уплотнительной поверхностью, сопрягаемой в закрытом положении клапана с уплотнительным пояском седла, причем пробка соединена со штоком посредством резьбы, а в корпусе со стороны выхода установлена направляющая для свободного конца штока, отличающийся тем, что механическое уплотнение выполнено в виде установленного на пробке после конической уплотнительной поверхности набора эластично подпружиненных, эксцентрично попарно смещенных относительно друг друга на 180° уплотнительных колец, каждая пара которых смещена относительно предыдущей пары на угол 360°/2n, где n - число пар уплотнительных колец, сопрягаемого в закрытом положении клапана с цилиндрической частью седла, причем на свободном торце пробки установлена защитная шайба, закрывающая механическое уплотнение от воздействия абразивных составляющих пластовой жидкости (см. патент RU №82475, кл. F16К 15/02, 27.04.2009). При использовании такого клапана в скважинах на движущихся деталях возможно солеотложение, что может привести к нарушению герметичности.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение отмеченного недостатка.
Техническим результатом является повышение надежности и ресурса работы клапана.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что обратный клапан содержит прямоточный корпус, в котором размещены запорный орган со штоком, механическое уплотнение, седло, выполненное в виде втулки с коническим уплотнительным пояском, при этом запорный орган выполнен в виде цилиндрической пробки, снабженной конической уплотнительной поверхностью, сопрягаемой в закрытом положении клапана с уплотнительным пояском седла, причем пробка соединена со штоком посредством резьбы, а в корпусе со стороны выхода установлена направляющая для свободного конца штока, отличающийся тем, что механическое уплотнение выполнено в виде установленного на пробке после конической уплотнительной поверхности набора эластично подпружиненных, эксцентрично попарно смещенных относительно друг друга на 180° уплотнительных колец, каждая пара которых смещена относительно предыдущей пары на угол 360°/2n, где n - число пар уплотнительных колец, сопрягаемого в закрытом положении клапана с цилиндрической частью седла, причем на свободном торце пробки установлена защитная шайба, закрывающая механическое уплотнение от воздействия абразивных составляющих пластовой жидкости, а на шток запорного органа нанесены винтовые канавки, обеспечивающие его вращение вокруг продольной оси потоком набегающей жидкости. Седло может быть зафиксировано в корпусе резьбовой втулкой. На пробке между конической уплотнительной поверхностью и механическим уплотнением целесообразно установить эластичное уплотнительное кольцо.
На чертеже изображен предлагаемый обратный клапан. Штриховыми линиями показано открытое положение клапана.
В корпусе 1 клапана размещены запорный орган со штоком 2, механическое уплотнение 3 и седло. Со стороны выхода в корпусе 1 установлена направляющая 4 для свободного конца штока 2. Направляющая 4 выполняет также еще две дополнительные функции: ограничивает ход запорного органа и является механической защитой рабочих органов клапана от воздействия технологического оборудования (удар технологического лома) перед подъемом из скважины остановившегося насоса. Запорный орган выполнен в виде цилиндрической пробки 5, соединенной со штоком 2 посредством резьбы. На пробке между конической уплотнительной поверхностью и механическим уплотнением установлено эластичное уплотнительное кольцо 6. Седло выполнено в виде втулки 7 с коническим уплотнительным пояском 8 и зафиксировано в корпусе резьбовой втулкой 9. Коническая уплотнительная поверхность 10 пробки 5 сопряжена в закрытом положении клапана с уплотнительным пояском 8 седла.
Механическое уплотнение 3 установлено на пробке 5 после конической уплотнительной поверхности 10 и выполнено в виде набора уплотнительных колец 11. Кольца 11 эластично подпружинены кольцами 12 и эксцентрично попарно смещены относительно друг друга на 180°. Каждая пара колец 11 смещена относительно предыдущей пары на угол 360°/2n, где n - число пар уплотнительных колец. В закрытом положении клапана механическое уплотнение 3 сопряжено с цилиндрической частью 13 седла. На свободном торце пробки 5 установлена защитная шайба 14, которая закрывает механическое уплотнение 3 от воздействия абразивных составляющих пластовой жидкости. Шайба зафиксирована гайкой 15. На шток запорного органа нанесены винтовые канавки 16, обеспечивающие его вращение вокруг продольной оси потоком набегающей жидкости
Клапан работает следующим образом.
Под действием собственного веса запорный орган опускается вниз и закрывает проходное отверстие седла клапана. При этом уплотнительные кольца 11 плотно прижимаются к боковой поверхности цилиндрической втулки 7, чем обеспечивается герметичность клапана. При воздействии на запорный орган давления снизу он поднимается, выходит из механического уплотнения 3 и жидкость проходит через кольцевой зазор между механическим уплотнением 3 и запорным органом в полость корпуса 1 выше запорного органа, при этом винтовые канавки 16 на штоке обеспечивают вращение движущихся деталей, что обеспечивает значительное снижение эффекта солеотложения.
Настоящий клапан может быть использован в нефтегазодобывающей и других отраслях промышленности и при добыче нефти и других жидких сред погружными насосами. Полезная модель позволяет увеличить ресурс и надежность работы за счет выполнения винтовых канавок.