КЛАПАН ОБРАТНЫЙ
CHECK VALVE

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к конструкции обратного клапана, который может быть использован с электроцентробежными или штанговыми глубинными насосами, предназначенными преимущественно для перекачивания жидкостей с высоким содержанием механических примесей.
Известны клапаны обратные по патентам на полезную модель RU55018 E21B34/06, RU56940 E21B34/06, RU70544 E21B34/06,  RU76380 E21B34/06, RU83799 E21B34/06, RU100579 F16K15/00.
Основной недостаток этих устройств заключается в том, что в процессе работы при закрытии клапана механические примеси, содержащиеся в пластовой жидкости, могут мешать герметичному закрытию запорного элемента, препятствуя плотному его прижатию к седлу. В результате обратный поток жидкости раскручивает вал электроцентробежного насоса в обратном направлении (турбинное вращение), что может привести к поломке.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому решению является обратный клапан, содержащий корпус и размещенные в нем шар и седло шара. Клапан дополнительно снабжен защитным элементом из проволочно-проницаемого материала, содержащим седло и пружинный механизм, при помощи которого происходит перемещение защитного элемента и его посадка в седло (по патенту RU176713, МПК E21B 34/08, F16K 15/04, опубл. 25.01.18).
Недостатком данного клапана является форма защитного элемента из проволочно-проницаемого материала. При таком исполнении под ним будут накапливаться наиболее крупные механические примеси, которые будут оседать в зону контакта шара и седла при остановке насоса и закрытии клапана, что приведет к потере герметичности клапана.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого устройства, заключается в повышении надежности работы клапана благодаря значительному снижению количества механических примесей, оседающих в зону клапанной пары.
Указанный технический результат достигается тем, что обратный клапан содержит корпус и размещенные в нем шар и седло и отличается тем, что содержит нагнетательную решетку с отверстиями, над которой установлен с возможностью перемещения вдоль оси клапана фильтр из проволочно-проницаемого материала, прижимающийся к решетке пружинным механизмом, при этом фильтр со стороны решетки имеет форму усеченного конуса.
Кроме того, седло может быть выполнено в виде отдельной детали, закрепленной в корпусе.
Кроме того, фильтр может иметь форму усеченного конуса со стороны выхода из клапана.
Кроме того, на выходе клапана может быть установлен гидродинамический насадок, в котором возможно выполнение минимум одного радиального отверстия произвольной формы.
Предлагаемое решение поясняется следующими чертежами, на которых изображены:
Фиг. 1 – клапан обратный, продольный разрез;
Фиг. 2 – клапан обратный с седлом в виде отдельной детали, продольный разрез;
Фиг. 3 – клапан обратный с гидродинамическим насадком, продольный разрез.
Обратный клапан (фиг. 1) содержит корпус 1, внутри которого размещены шар 2, седло 3, нагнетательная решетка 4 с отверстиями 5. Над нагнетательной решеткой 4 установлен фильтр 6 из проволочно-проницаемого материала, прижимающийся к решетке 4 пружинным механизмом, состоящим из пружины 7 и болта 8.
У обратного клапана, показанного на фиг. 2, седло 3 выполнено в виде отдельной детали, закрепленной в корпусе 1.
Обратный клапан, показанный на фиг. 3, дополнительно содержит гидродинамический насадок 9, устанавливаемый на выходе клапана и находящийся внутри насосно-компрессорной трубы (НКТ) 10. В гидродинамическом насадке 9 могут быть выполнены отверстия 11 произвольной формы.
Обратный клапан работает следующим образом. Обратный клапан устанавливается сверху на выходе насоса. Сверху клапан крепится к НКТ 10. Как правило, между насосом и клапаном также устанавливаются одна или несколько НКТ. После включения насоса под шаром 2 создается давление, он поднимается из седла 3, обеспечивая прохождение жидкости. Поток жидкости проходит через отверстия 5 нагнетательной решетки 4 и воздействует на фильтр 6, поднимая его вверх и образуя кольцевой зазор между нагнетательной решеткой 4 и фильтром 6. После остановки насоса шар 2 опускается в седло 3 и препятствует обратному потоку жидкости. Фильтр 6 под действием пружины 7 опускается на нагнетательную решетку 4 и препятствует осаждению механических примесей в зону клапанной пары. В результате обеспечивается плотная посадка шара 2 в седло 3, предотвращая турбинное вращение насоса.
Выполнение седла 3 в виде отдельной детали позволяет использовать в составе клапана шар 2 и седло 3 из материалов, отличающихся от материала корпуса 1. Например, это могут быть нержавеющая сталь,  твердый сплав, стеллит и т.п.
Выполнение фильтра 6 в форме усеченного конуса со стороны нагнетательной решетки 4 обеспечивает свободное прохождение механических примесей мимо фильтра 6, когда тот находится в открытом положении при работе насоса.
Выполнение фильтра 6 в форме усеченного конуса со стороны выхода из клапана облегчает его открытие при повторных пусках насоса, когда сверху на поверхности фильтра скапливаются  механические примеси.
Гидродинамический насадок 9 обеспечивает увеличение скорости жидкости на выходе из клапана и способствует вымыванию механических примесей, скопившихся над клапаном. Отверстия 11 в насадке 9 обеспечивают вынос механических примесей скопившихся в кольцевом зазоре между насадком 9 и НКТ 10.
Таким образом, предложенное техническое решение способствует достижению технического результата, который заключается в повышении надежности работы клапана благодаря значительному снижению количества механических примесей, оседающих в зону клапанной пары (шара и седла).