КЛАПАН ОБРАТНЫЙ
CHECK VALVE

Изобретения относится к погружному нефтедобывающему оборудованию и может использоваться для предотвращения обратного потока жидкости и ее удержания в колонне насосно-компрессорных труб при остановке, например, электроцентробежного насоса (ЭЦН).
Известны клапаны обратные по патентам на полезную модель: RU 70544 U1, МПК Е21В 34/06; RU 72013 U1, МПК Е21В 34/06; RU 83799 U1, МПК Е21В 34/06; RU 90837 U1, МПК Е21В 34/06.
Основной недостаток этих устройств заключается в том, что запорный элемент выполнен не подпружиненным и при работе в наклонном или горизонтальном положении (особенно при попадании мех. примесей) не всегда плотно садится в седло. Тем самым не обеспечивается герметичность клапана.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является клапан обратный, известный по патенту RU 95736 U1, МПК Е21В 34/00 от 10.07.2010 г., содержащий цилиндрический корпус со ступенчатым отверстием, запорный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, седло, резьбовую втулку для закрепления седла, обойму, выполненную в виде цилиндрической детали, упирающейся в ступеньку корпуса, ограничитель с отверстиями для потока жидкости, отличающийся тем, что между ограничителем и запорным элементом введен упругий элемент, при этом седло, резьбовая втулка, упругий элемент и ограничитель установлены в обойме последовательно.
Основной недостаток этого устройства заключается в том, что поток жидкости через клапан, вынужден в процессе всей работы ЭЦН постоянно сжимать упругий элемент. Причем запорный элемент значительно уменьшает проходное сечение клапана и при частом взаимодействии с седлом, например при вибрации, приводит его к износу. К тому же запорный элемент обладает инерцией, а это увеличивает время срабатывания клапана. Указанные недостатки снижают надежность клапана, увеличивают сопротивление потоку и снижают энергоэффективность перекачки жидкости. Если учесть, что за время эксплуатации в течение 3-х лет остановка ЭЦН осуществляется не более одного раза в месяц (т.е. поток жидкости через клапан осуществляется почти непрерывно в течение 3-х лет), то потери энергии на клапане составляют значительную величину.
Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в повышении надежности и энергоэффективности погружного насосного оборудования.
Указанная задача в клапане обратном, содержащем корпус, запорный элемент и седло, решается тем, что седло выполнено в виде стакана и снабжено, по меньшей мере, одной конической проточкой под запорный элемент, причем в конической проточке выполнены радиальные отверстия для прохода жидкости, а запорный элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одного эластичного кольца.
Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен разрез клапана в открытом состоянии;
на фиг. 2 изображен увеличенный фрагмент клапана в открытом состоянии;
на фиг. 3 изображен разрез клапана в закрытом состоянии;
на фиг. 4 изображен увеличенный фрагмент клапана в закрытом состоянии;
на фиг. 5 изображен разрез клапана с внутренними проточками.
Клапан обратный, изображенный на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5 содержит корпус 1, установленное в нем седло 2, выполненное в виде стакана с коническими проточками 3 и с радиальными отверстиями 4 в них для прохода жидкости. Запорный элемент 5, выполнен в виде эластичных колец, установленных без натяга в каждую коническую проточку цилиндра 2. Конические проточки могут быть выполнены как на наружной поверхности седла 2 (см. фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4), так и на внутренней поверхности (см. фиг. 5).
Работает клапан следующим образом: жидкость (см. фиг. 1 и фиг. 2 показана стрелками) поступает из насоса (не показан) во внутрь седла 2, затем выходит из него в насосно-компрессорную трубу (не показана) через радиальные отверстия 4, обтекая эластичные кольца 5. При остановке насоса (не показан) жидкость над клапаном (см. фиг. 3 и фиг. 4) прижимает эластичные кольца 5 к коническим проточкам 3. При этом радиальные отверстия 4 закрываются, предотвращая доступ жидкости в под клапанное пространство.
Количество проточек 3 и радиальных отверстий 4 ограничено только длиной седла 2. Поэтому, увеличивая длину седла 2 и соответственно количество проточек 3 и радиальных отверстий 4 можно добиться того, что пропускная способность радиальных отверстий 4 может быть в несколько раз больше пропускной способности седла 2. Так как проходное сечение седла 2 не ограничено запорным элементом, то следует предположить, что при одинаковых габаритах пропускная способность предлагаемого клапана больше существующих аналогов. При этом не расходуется энергия жидкости на сжатие пружины при открытии запорного элемента. Это снижает сопротивление потоку клапана и потери энергии.
Дополнительным преимуществом предлагаемого клапана, является то, что не изнашивается его седло при частом взаимодействии эластичных колец 5 с коническими проточками 3, а также то, что клапан срабатывает почти мгновенно из-за отсутствия инерционности запорного элемента.
Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в повышении надежности и энергоэффективности погружного насосного оборудования.