ОБРАТНЫЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей промышленности, и предназначено для использования в нефтепромысловом оборудовании, транспортирующем нефть, газ, агрессивные среды, воду для защиты насосных агрегатов от обратных перетоков при их остановках.
Известен обратный клапан, содержащий корпус, в котором размещены запорный узел, состоящий из седла и подпружиненного шара и клетки с внутренней полостью для пружины и отверстиями для прохода среды. Корпус выполнен с двумя зеркально расположенными относительно перемычки проточками, в центральном отверстии которой помещен шар, с одной стороны взаимодействующий с седлом, закрепленным в проточке кольцевой гайкой, а с другой с пружиной, зафиксированной клеткой (RU 2011134221, опубл. 20.02.2013 г.).
Недостатками известного устройства является то, что при длительном использовании клапана, при частых его срабатываниях седло клапана - шара изнашивается, что приводит к тому, что при аварийной остановке насосных агрегатов клапан будет негерметично зафиксирован в седле, что способствует пропусканию жидкости через него.
Наиболее близким к заявляемому является обратный клапан, содержащий корпус с крышкой, закрепленное в корпусе соосно продольному каналу седло и тарелку. Тарелка смонтирована на поворотном относительно оси рычаге. Коаксиально в седле размещена уплотнительная втулка, которая взаимодействует при закрытом клапане своим уплотнительным полем с ответным полем тарелки. Ось поворотного рычага установлена в проушинах хомута, охватывающего уплотнительную втулку, и помещена между бобышками корпуса (RU 2300686, опубл. 10.06.2007 г.).
Недостатками известного устройства является то, что при эксплуатации водоводов, по которым перекачивается пластовая соленая жидкость, отделяемая от продукции нефтедобывающих скважин при ее промысловой подготовке, обратный клапаны длительное время находятся в открытом состоянии (нормальное рабочее положение) и подвергается агрессивному воздействию среды, элементы клапана ржавеют и покрываются слоем из отложений солей, что приводит клапан в негодность. Подвижные части клапана подвергаются воздействию агрессивных сред, поэтому срок службы клапана известной конструкции низок.
После внезапной остановки насосного агрегата и обратного движения жидкости клапан может частично или полностью не сработать, т.е. не закрыться, в результате чего жидкость в трубопроводе устремится в насос, раскручивая его подвижные элементы в обратную сторону. В промысловой практике известны случаи, когда из-за неконтролируемого раскручивания насос с электродвигателем срывало с места, что приводило к аварии, гибели людей, порче оборудования и последующим затратам на капитальный ремонт насосной станции.
Задачей полезной модели и его техническим результатом является увеличение срока службы работы обратного клапана с одновременным упрощением его конструкции, что позволяет повысить надежность его срабатывания и избежать обратного движения жидкости в трубопроводе при внезапной остановке насосного агрегата.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в обратном клапане, который включает корпус с входным и выходным отверстиями, а также узел затвора, согласно п.1 формулы, корпус состоит из двух половин, между которыми герметично установлен узел затвора, выполненный в виде частично перфорированного диска и эластичной пластины, закрепленных между собой в верхней точке. Частично перфорированный диск выполнен из износо- и химически стойкого материала, а эластичная пластина - из антифрикционного или композиционного материалов. При этом эластичная пластина в рабочем положении отогнута относительно перфорированного диска, обеспечивая проход жидкости через клапан, при движении жидкости в обратном направлении эластичная пластина полностью перекрывает перфорированную часть указанного диска.
Перфорированный диск может быть выполнен из нержавеющей стали, а эластичная пластина - из металлофторопласта или резинотканевого материала.
Общая площадь отверстий диска равна и больше площади проходного сечения трубопровода.
Отсутствие подвижных частей и выполнение узла затвора в виде частично перфорированного диска и эластичной пластины, закрепленных между собой в верхней точке, существенно упрощает конструкцию клапана и позволяет избежать несрабатывания его при внезапной остановке насосного агрегата.
Диск выполнен из износо- и химически стойкого материала, например, нержавеющей стали, что позволит ему выдерживать высокие нагрузки без разрушения и коррозии, а также выполнять роль фильтра и упора для эластичной пластины при закрытом состоянии клапана.
Выполнение указанного диска частично перфорированным, т.е. отсутствие отверстий в той части диска, которая не перекрывается пластиной, не позволит взвесям попадать внутрь насоса, поэтому чистка клапана облегчается.
Эластичная пластина играет роль закрывающего элемента и изготовлена из специальных материалов, например, антифрикционного металлофторопластика или композиционного резинотканевого материала, свойства которых обеспечивают возможность своевременного и герметичного перекрытия отверстий перфорированной части диска (_chemistry/359/%D0%90%D0%9D%D0%A2%D0%98%D0%A4%D0%A0%D0%98%D0%9A%D0%A6%D0%98%D0%9E%D0%9D%D0%9D %D0%AB%D0%95),
(http://dic.academic.ru/dic.nsf/kuznetsov/53412/%D1%80%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%B2%D1%8B %D0%B9), соответственно.
Площадь отверстий диска равна или больше площади проходного сечения клапана, что позволяет сохранять необходимую пропускную способность клапана.
Полезная модель проиллюстрирована фигурой.
вх
вых
На фигуре изображен составной корпус 1 обратного клапана с входным 2 и выходным 3 отверстиями, узел затвора 4, закрепленный герметично между половинками корпуса 1. Узел затвора 4 включает перфорированный диск 5, который изготовлен из износо- и химически стойкого материала, например, нержавеющей стали марки 08X18H12T, а также закрывающего элемента в виде эластичной пластины 6, выполненного из антифрикционного материала, например металлофторопластика марки Ф-4КС2 или композиционного резинотканевого материала на основе тканевого материала EP-630. Узел затвора 4 закреплен в верхней точке под корпусом 1 с помощью шпильки либо болтовым соединением 7. Эластичная пластина 6 в рабочем положении отогнута относительно перфорированного диска 5, обеспечивая проход жидкости через клапан. При движении жидкости в обратном направлении эластичная пластина 6 полностью перекрывает перфорированную часть указанного диска 5. Общая площадь отверстий 8 диска 5 совпадает с площадью проходного сечения трубопровода (F, F) или немного ее превышает.
Устройство работает следующим образом.
В рабочем состоянии перекачиваемая жидкость через входное отверстие 2 поступает через отверстия 8 диска 5 в выходное отверстие 3 корпуса 1 и далее в трубопровод (не показан).
При аварийной остановке насосного агрегата (не показан) под действием пластового давления перекачиваемая жидкость из пласта по нагнетательным скважинам и трубопроводу устремляется в направлении, обратном закачке (излив скважины). Под действием силы упругости и перепада давления эластичная пластина 6 возвращается в закрытое положение, перекрывая отверстия 8 в диске 5. Наличие перфорированного диска 5 обеспечивает удержание эластичной пластины 6, не давая ей провалиться по направлению потока жидкости.
Предлагаемый клапан отличается простотой конструкции, отсутствием подвижных металлических деталей, осуществляющих передвижение закрывающего элемента - пластины 6, а также отсутствием деталей, подверженных негативному воздействию при работе в агрессивной или солесодержащей среде, что обеспечивает надежное срабатывание обратного клапана при аварийных остановках насосов, увеличивая срок его службы.