КЛАПАН ОБРАТНЫЙ

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при добыче нефтесодержащей пластовой жидкости с помощью погружного насоса.
Известен клапан обратный (патент №56940, Е21В 34/06, дата публ. 2006.09.27), содержащий корпус, седло, закрепленное в корпусе с помощью резьбовой втулки, запорный элемент, выполненный в виде шара. В корпусе образован цилиндрический канал, ограничитель осевого перемещения запорного элемента с отверстиями для протока жидкости, который выполнен за одно целое с корпусом.
Недостатками известного клапана являются сложность конструкции, отсутствие надежной герметизации между корпусом и седлом, уменьшение долговечности клапана за счет быстрого износа стенок цилиндрического канала в местах контакта с запорным элементом, большая материалоемкость корпуса и его низкая технологичность изготовления, неремонтопригодность клапана из-за невозможности замены ограничителя, сложность отвинчивания резьбовой втулки при замене седла, вызванная накоплением осадков на резьбе и ее коррозией, невозможность использования запорных элементов других типоразмеров, невозможность использования данной конструкции клапана в насосно-компрессорных трубах большого диаметра при больших подачах пластовой жидкости.
Известен клапан обратный (патент №55018, Е21В 34/06, дата публ. 2006.07.27), взятый в качестве прототипа, содержащий цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом, запорный элемент,
выполненный в виде шара, установленного с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, седло, закрепленное с помощью резьбовой втулки, ограничитель с отверстиями для протока жидкости, выполненный в виде клетки, закрепленной с помощью запорного кольца.
Недостатками известного клапана являются, сложность изготовления ограничителя как единой детали, низкая ремонтопригодность клапана за счет сложности отвинчивания резьбовой втулки при замене седла, вызванная накоплением осадков на резьбе и ее коррозией, отсутствие надежной герметизации между корпусом и седлом, невозможность использования запорных элементов других типоразмеров в известной конструкции корпуса без его дополнительной доработки, а также невозможность использования данной конструкции клапана в насосно-компрессорных трубах (НКТ) большого диаметра при больших подачах пластовой жидкости.
Задача полезной модели - разработка конструкции клапана, обеспечивающего эксплуатационную надежность, универсальность, ремонтопригодность, а также снижение энергетических затрат при больших подачах пластовой жидкости.
Технический результат, получаемый в результате реализации предложенной конструкции, состоит в повышении надежности, которая обеспечивается прочностью конструкции, технологичностью, удобством монтажа за счет выполнения клапана в виде единого блока, установленного в корпусе, ремонтопригодностью, обеспеченной простотой замены деталей, в снижении материалоемкости, а также в расширении функциональных возможностей за счет использования клапана в НКТ разного диаметра.
Указанный технический результат достигается тем, что в клапане обратном, содержащем цилиндрический корпус с отверстием, запорный узел, ограничитель с отверстиями для протока жидкости, запорный узел
выполнен в виде не менее двух клапанных пар, каждая из которых включает запорный элемент и седло, а отверстие в корпусе выполнено ступенчатым, при этом клапан снабжен упирающейся в ступеньку цилиндрической обоймой с отверстиями для закрепления в них седел, которая соединена с ограничителем, выполненным в виде цилиндрической детали с отверстиями для размещения запорных элементов и решетки, установленной перпендикулярно оси корпуса.
Выполнение отверстий переменного сечения в цилиндрической детали ограничителя, обеспечивает уменьшение динамического сопротивления потоку жидкости при проходе ее через ограничитель, что в целом увеличивает пропускную способность клапана и снижает энергетические затраты на перекачку жидкости.
Кроме того, увеличение проходных сечений отверстий цилиндрической детали ограничителя, а также выполнение кольцевой проточки в решетке со стороны запорных элементов позволяет снизить скорость потока проходящей жидкости, что уменьшает абразивный износ запорных элементов и повышает эксплуатационную надежность клапана.
Выполнение ограничителя из двух деталей решетки и цилиндрической детали (например, сепаратора) с отверстиями для размещения запорных элементов улучшает технологичность изготовления клапана, а также уменьшает износ ограничителя при прохождении через него потока жидкости.
Соединение ограничителя с обоймой с помощью стяжного винта или шпильки придает прочность конструкции, позволяет создать клапанный блок в виде отдельно собранного узла, что обеспечивает удобство монтажа клапана в корпусе.
Соединение ограничителя с обоймой с помощью стяжного винта или шпильки обеспечивает ремонтопригодность изделия путем замены деталей в случае необходимости.
Дополнительное соединение ограничителя и обоймы центрирующим элементом, расположенным параллельно продольной оси корпуса, обеспечивает совпадение осей седел с осями соответствующих отверстий цилиндрической детали (сепаратора) ограничителя, что позволяет повысить надежность работы клапана.
Наличие уплотнительных колец, установленных между корпусом и обоймой, а также между обоймой и седлами улучшает герметичность устройства, повышает его эксплуатационные качества.
Предложенная конструкция клапана позволяет унифицировать применение клапанной пары запорный элемент-седло, снизить материалоемкость клапана, а также использовать клапан в НКТ разного диаметра путем подбора количества клапанных пар, что позволяет в целом расширить функциональные возможности клапана.
Сравнение заявленного решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники показывает, что изложенная совокупность признаков не известна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию полезной модели «новизна».
Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения клапана.
На фиг.1 приведен общий вид клапана, на фиг.2 изображен сепаратор ограничителя, на фиг.3 изображен поперечный разрез клапана А-А.
Клапан обратный содержит корпус 1, обойму 2, упирающуюся в ступеньку 3 отверстия корпуса 1, седла 4, установленные в обойме 2, цилиндрическую деталь, выполненную в виде сепаратора 5 (фиг.2) с отверстиями 6 переменного сечения и выполненными в них ребрами 7. В отверстиях 6 сепаратора 5 размещены с возможностью осевого
перемещения запорные элементы, выполненные в виде шара 8. В корпусе 1 установлена решетка 9 с отверстиями 10 для протока жидкости, в решетке 9 выполнена кольцевая проточка 11. Обойма 2, сепаратор 5 и решетка 9 соединены между собой стяжным винтом 12 и установлены в корпусе 1 с помощью запорного кольца 13. Между седлами 4 и обоймой 2 и между корпусом 1 и обоймой 2 установлены уплотнительные кольца 14 и 15 соответственно. Обойма 2 и сепаратор 5 соединены штифтом 16 (фиг.3).
Устройство работает следующим образом.
Добываемая погружным центробежным насосом жидкость, проходя через клапан, приподнимает запорные элементы 8 над седлами 4, обтекая их через проходные каналы сепаратора 5, и выходит через отверстия решетки 9. По мере подъема запорных элементов 8 происходит увеличение площади проходного сечения каналов для протока жидкости за счет выполнения отверстий 6 переменного сечения и выполнения кольцевой проточки 11 в решетке 9. При отсутствии подачи жидкости на входе клапана, запорные элементы 8 под действием силы тяжести и давления столба жидкости на выходе клапана прижимаются к седлам 4, надежно перекрывая входные отверстия, предотвращая при этом обратный поток добытой жидкости.
Использование клапана обратного предложенной конструкции позволяет обеспечить надежность работы, ремонтопригодность, а также снизить энергетические затраты при больших подачах пластовой жидкости.