ОБРАТНЫЙ КЛАПАН С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ОТКРЫТИЕМ

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и может быть использована в нефтяной промышленности в составе устьевой арматуры нефтепроводов для поддержания заданного перепада давления между линиями трубопроводов, а также для предотвращения перетока рабочей жидкости в любом направлении.
Известна конструкция обратного клапана (патент РФ №80908, дата публ. 27.02.2009, МПК F16K 15/00), включающий корпус, отсечной диск, крышку, управляемый механизм, штурвал, ограничитель и тарель, установленную шарнирно на нижнем торце ограничителя. Работа устройства осуществляется вследствие вращения штурвала, поворот которого обеспечивает перемещение ограничителя в вертикальной плоскости. По длине выступающей резьбовой части ограничителя можно судить о степени открытия отсечного диска обратного клапана.
Недостатком данной конструкции является отсутствие, свободного хода для закрытия клапана при отсутствии потока.
Наиболее близким по технической сущности и конструктивному решению является обратный клапан (ГОСТ 28919-91), включающий корпус, затвор типа «захлопка», амортизатор, стопорное кольцо, ось, уплотнитель. Для стабилизации линейного давления на скважине, клапан открывается под воздействие потока только в сторону по направлению движения потока, возвращаясь в обратное исходное состояние под действием силы тяжести собственного веса затвора.
Недостатком данной конструкции обратного клапана является то, что при проведении операций на скважине, таких как замена проботборного крана, замена участка транспортного нефтепровода при отказе в работе, невозможно открыть клапан для слива остатков жидкости из трубопровода, вследствие чего, при замене участка нефтепровода происходит несанкционированный слив остатков жидкости из нефтепровода в грунт, приводящий к загрязнению окружающей среды.
Кроме того, при пониженных температурах воздуха, когда происходит примерзание затвора к корпусу клапана, приводящее к росту избыточного давления, и как следствие, к сбою в работе транспортного нефтепровода, из-за невозможности открытия клапана, возникает необходимость размораживания затвора с применением дополнительных устройств, например, паропередвижных установок (ППУ) , приводящее к удорожанию процесса транспортировки нефти со скважин.
Технический результат, достигаемый предлагаемой конструкцией обратного клапана с принудительным открытием, заключается в уменьшении степени загрязнения окружающей среды за счет практически полного исключения проливов нефтепродукта в грунт при проведении ремонтных работ на транспортном трубопроводе.
Указанный технический результат достигается тем, что седло клапана в исходном закрытом положении расположено в кольцевом углублении центрального сквозного канала, которое выполнено под углом 15-25° к центральной вертикальной оси клапана в вертикальной поперечной плоскости сечения корпуса клапана, нижняя часть затвора выполнена удлиненной со скошенным срезом, обращенным навстречу потоку, а нижняя часть корпуса клапана выполнена утолщенной по сравнению с верхней и боковыми его частями, при этом в нижней утолщенной части стенки корпуса клапана выполнено наклонное сквозное отверстие под углом 15-25° градусов к центральной вертикальной оси корпуса клапана в вертикальной поперечной плоскости сечения корпуса клапана, а к наружной части боковой поверхности корпуса клапана в области выхода наклонного сквозного отверстия, концентрично, под углом 15-25° к центральной вертикальной оси корпуса клапана, жестко установлен (например, приварен) узел, включающий переходник, уплотнение, винт и шпиндель, при этом, шпиндель проходит через центральные сквозные каналы переходника, уплотнения, винта и наклонное сквозное отверстия корпуса клапана, выходя одним концом в полость центрального канала корпуса клапана, а другим - за наружную боковую поверхность корпуса клапана, при этом на выступающую за пределы винта часть шпинделя установлен маховик.
Конструкция обратного клапана с принудительным открытием включает корпус 1 клапана (Фиг.1), имеющий внутренний сквозной центральный ступенчатый канал, затвор 2 с горизонтальным сквозным поперечным отверстием в верхней части, в котором, с возможностью ограниченного качания затвора 2 вокруг него, установлен штифт 3 (Фиг.2), соединяющий корпус 1 клапана и затвор 2. Затвор 2 в закрытом (нерабочем) положении плотно прилегает через уплотнение 4 к торцевой кольцевой поверхности седла 5, размещенного в кольцевом углублении центрального сквозного канала корпуса 1 клапана. Кольцевое углубление о центрального сквозного канала выполненного под углом 15-25° к центральной вертикальной оси корпуса 1 клапана в вертикальной поперечной плоскости. В нижней, диаметрально расположенной относительной штифта 3, части затвора 2 выполнено удлинение в виде язычка 6, скошенного в поперечном сечении под углом 30-45° градусов по направлению к потоку.
В нижней утолщенной части стенки корпуса 1 клапана, в вертикальной о поперечной плоскости сечения, под углом 15-30° к центральной вертикальной оси корпуса 1 клапана, выполнено сквозное поперечное наклонное отверстие. К боковой наружной поверхности корпуса 1 клапана, под тем же углом что и угол наклона сквозного отверстия, приварен узел, включающий переходник 8, кольцевое уплотнение 9, винт 10 и шпиндель 7, проходящий через центральные сквозные каналы переходника 8, уплотнения 9, винта 10 и сквозное поперечное наклонное отверстие. Приваренный к корпусу 1 клапана, корпус переходника 8 и винт 10 соединены друг с другом резьбовым соединением. Один конец шпинделя 7 выходит в полость центрального канала корпуса 1 клапана, а другой конец шпинделя 7 выведен за наружную боковую поверхность корпуса 1 клапана. На выступающую за пределы винта часть шпинделя 7 установлен маховик 11.
В центральной части торцевой поверхности затвора 2, в направлении потока жидкости, установлен амортизатор 12, ограничивающий максимальный угол подъема затвора 2.
Обратный клапан с принудительным открытием работает следующим образом. В нормальном режиме, при движении потока с давлением до 3,5-4,0 МПа, усилием давления транспортируемой жидкости затвор 2 открывается, вращаясь вокруг штифта 3, на угол, достаточный для свободного прохождения потока перекачиваемой жидкости. Максимальный угол подъема затвора 2 ограничивается амортизатором 12, служащим для предотвращения удара корпуса затвора 2 по внутренней стенке трубопровода. По мере снижения давления потока, угол открывания затвора 2 уменьшается, и при давлении ниже минимального, определяемого весом затвора 2, клапан закрывается, прилегая затвором 2 к кольцевой поверхности седла 5, и перекрывая движение потока.
При проведении ремонтных работ на трубопроводе возникает необходимость слива (дренирования) остатков нефтепродукта из трубопровода. В случае, когда давления транспортируемой жидкости недостаточно для открытия затвора 2, вращая маховик 11, придают поступательное движение шпинделю 7, который достигая корпуса затвора 2, упираясь в язычок 6 затвора 2, принудительно приоткрывает его на угол, необходимый для слива оставшейся в трубопроводе жидкости в затрубное пространство скважины. Данная операция позволяет избежать слива продукции скважин в канализационную емкость или в отдельные контейнеры, исключая попадание нефтепродуктов в грунт, минимизирует затраты на вакуумную установку.
В зимний период, в случае примерзания контактной поверхности затвора 2 к торцевой кольцевой поверхности седла 5, через вращение шпинделя 7, передача усилия, необходимого для открытия затвора 2, производится также через язычок 6 затвора 2, позволяя отрывать примерзшие поверхности друг от друга, при этом отсутствует необходимость использования дополнительного оборудования, например, передвижных паровых установок (ППУ) для размораживания клапана.
Предлагаемая конструкция обратного клапана с принудительным открытием используется в цехах добычи нефти и газа ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» с положительным результатом.