КЛАПАН

Изобретение относится к области гидравлических устройств и предназначено для гидравлического разобщения двух полостей.
Известен переливной клапан фирмы «Dyna-Drill» (см. книгу Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д.,. Гноевых А.Н «Винтовые забойные двигатели», М., Недра, 1999г., стр. 73, рис. 3.19), содержащий корпус с радиальными отверстиями, подпружиненный поршень, перемещающийся в корпусе, седло и уплотнения.
Недостатком известного клапана является то, что перемещение поршня с уплотнениями в корпусе клапана сопровождается трением. В абразивной среде промывочной жидкости это приводит к быстрому износу уплотнений, поршня и внутренней поверхности корпуса. В результате этого клапан перестает функционировать.
Указанные недостатки частично устранены в клапане, который является наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению и выбран в качестве прототипа (патент СССР № 1657582 МКИ Е 21 В 4/00, 21/00). Клапан содержит полый корпус с боковыми отверстиями, и запорный элемент, выполненный в виде гильзы из упругого эластичного материала, закрепленной внутри корпуса и перекрывающей с зазором зоны боковых отверстий.
В этом клапане при небольшом перепаде давления промывочная жидкость перетекает из затрубного пространства во внутреннюю полость бурильных труб через боковые отверстия в корпусе и зазор между запорным элементом и корпусом.
При подаче промывочной жидкости давление внутри бурильных труб повышается. Это приводит к расширению диаметра запорного элемента и перекрытию зазора между запорным элементом и корпусом, переливной клапан закрывается. Промывочная жидкость поступает в забойный механизм.
Недостатком известного клапана является то, что наружная поверхность запорного элемента при работе бурильного устройства и закрытом клапане находится в зоне низкого давления, а внутренняя поверхность - в зоне высокого давления. Зона низкого давления включает затрубное пространство, боковые отверстия в корпусе и зазор между внутренней поверхностью корпуса клапана и наружной поверхностью запорного элемента, а зона высокого давления -внутреннее пространство клапана. Перепад давления при работе бурильного устройства между зоной низкого и зоной высокого давления составляет 5-10 МПа. При таком высоком перепаде давления происходит выдавливание упругого эластичного материала, из которого выполнен запорный элемент, в зазор между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью запорного элемента, а так же в боковые отверстия полого корпуса. Это приводит к разрыву запорного элемента и является причиной поломки клапана.
Задачей настоящего изобретения является создание конструкции клапана, в которой устранены указанные недостатки, повышена надежность и долговечность работы.
Указанная задача решается тем, что в предлагаемом клапане, включающем корпус, седло, содержащее не менее чем одно выходное отверстие, запорный элемент, выполненный из упругого эластичного материала, согласно изобретению, запорный элемент содержит не менее одной шайбы, размещенной в зоне выходного отверстия.
Благодаря наличию в запорном элементе шайбы, последняя, при закрытии клапана, прилегает совместно с запорным элементом к поверхности седла, перекрывает выходное отверстие и препятствует выдавливанию запорного элемента в выходное отверстие. Таким образом, увеличивается срок службы запорного элемента и повышается долговечность клапана.
Другим отличием является то, что запорный элемент клапана выполнен в виде диска тарельчатой формы.
Благодаря выполнению запорного элемента в виде диска тарельчатой формы, закрытие клапана происходит с отсутствием трения, что позволяет увеличить срок службы клапана.
На фиг.1 и 2 показан общий вид клапана в продольном разрезе.
На фиг.3 показано поперечное сечение клапана в увеличенном масштабе в месте расположения запорного элемента (сечение А-А на фиг.1).
На фиг.4 и 5 показано поперечное сечение клапана в увеличенном масштабе в месте расположения запорного элемента (сечение А-А на фиг.2).
Клапан (фиг.1-5) включает корпус 1, например, с боковыми отверстиями 2, седло 3, содержащее не менее чем одно выходное отверстие 4, запорный элемент 5, выполненный из упругого эластичного материала. Запорный элемент 5 содержит не менее чем одну шайбу 6, закрепленную на запорном элементе 5, например, методом склеивания.
Количество шайб 6 определяется количеством выходных отверстий 4 (фиг.1-4).
Шайба 6 также может быть выполнена цельной (фиг.2, 5). Поверхность такой шайбы перекрывает площадь всех выходных отверстий 4 седла 3.
Запорный элемент 5 закреплен в корпусе 1 клапана посредством, например, втулки 7 и гайки 8 с резьбой 9, посредством которой к клапану прикреплены, например, бурильные трубы (на фиг. не показаны). К нижней части корпуса 1 прикреплено, например, бурильное устройство (на фиг. не показано) посредством, например, резьбы 10.
Клапан работает следующим образом. При малом перепаде давления между полостью Б и полостью В клапан открыт. Жидкость свободно перетекает по отверстиям 2 и 4 из полости Б в полость В и обратно.
При увеличении давления в полости В запорный элемент 5, изгибаясь, прижимается к седлу 3 перекрывая выходное отверстие 4, разобщая полость Б от полости В. Клапан закрыт.
Преимуществом предлагаемого изобретения по отношению к прототипу является то, что шайба 6 способствует предохранению запорного элемента 5 от выдавливания в выходное отверстие 4, увеличивая срок службы запорного элемента, а выполнение запорного элемента в виде диска тарельчатой формы способствует закрытию клапана с отсутствием трения, что также позволяет увеличить срок службы запорного элемента.
Таким образом, предложенный клапан позволяет продлить срок службы запорного элемента. Это дает возможность повысить долговечность работы клапана.
Описанный клапан может использоваться во всех гидравлических устройствах, где присутствуют высокие давления.