Обратный клапан
CHECK VALVE

Изобретение относится к области очистки газа от примесей, преимущественно от различного рода жидких сред, и может быть использовано в газовых сепараторах с организованным отводом жидкости из сепарационной зоны.
При очистке газа от примесей в сепараторах очищенный газ движется вверх, а отсепарированная жидкость из сепарационной зоны дренируется в нижнюю часть сепаратора по трубе и накапливается, обеспечивая гидрозатвор, который предотвращает проскок газа по ней к сепарационным элементам.
Однако, в период пуска, в начальный период эксплуатации сепаратора, а также при нештатных ситуациях опорожнения аппарата, т.е. при отсутствии жидкости в кубовой части сепаратора, входящий газ проскакивает по дренажной трубе к сепарационной зоне, что нарушает нормальную работу сепаратора и резко снижает его эффективность. Для решения проблемы предлагается использование обратного клапана, закрепленного на нижнем конце дренажной трубы газового сепаратора, который позволяет обеспечить эффективную работу сепаратора в любой период его эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности является обратный клапан для закрепления на нижнем конце дренажной трубы в газовых сепараторах для отделения твердых частиц, который, содержит корпус, запорную пластину, подвижно установленную при помощи колец на корпусе, и ограничитель подъема пластины, см. Книга: Alex С.Hoffmann, Louis Е. Stein, "Gas Cyclones and Swirl Tubes. Principles, Design and Operation", Second Edition, Berlin, Springer-Verlag, c.236-238, 2008, (Название на русском языке: «Газовые циклоны и вихревые трубы. Принципы работы, проектирование и эксплуатация».
При использовании известного обратного клапана в газовых сепараторах, в которых отделяются дисперсные частицы жидкости, запорная пластина, совершая постоянные колебательные движения открытия-закрытия, создает пульсации в дренажной трубе (в трубе отвода отсепарированной жидкости), забрасывающие отсепарированную жидкость обратно в сепарационную зону, а также увеличивает износ подвижных деталей обратного клапана.
Технической проблемой является наличие пульсаций в дренажной трубе сепаратора, создаваемых запорной пластиной обратного клапана, отрицательно влияющих на качество сепарации, а также повышенный износ движущихся деталей обратного клапана.
Техническая проблема предотвращения пульсаций в сепараторе, влияющих на качество сепарации, и снижения износа подвижных деталей обратного клапана решается тем, что обратный клапан для закрепления на нижнем конце дренажной трубы газового сепаратора, содержит корпус, запорную пластину, подвижно установленную при помощи колец на корпусе, и ограничитель подъема пластины, согласно изобретению клапан дополнительно снабжен подвижно установленным на корпусе при помощи колец двуплечим рычагом, к одному плечу которого прикреплен поплавок, а второе плечо выполнено в форме скобы для поднятия запорной пластины при всплытии поплавка.
Решение технической задачи позволяет повысить эффективность работы газожидкостного сепаратора за счет отсутствия пульсаций в дренажной трубе сепаратора и снизить износ подвижных деталей клапана.
Обратный клапан 1, закрепленный на нижнем конце дренажной трубы 2 газового сепаратора 3, содержит корпус 4, запорную пластину 5, подвижно установленную при помощи колец 6 на корпусе 4, и ограничитель 7 подъема запорной пластины 5. Обратный клапан 1 дополнительно снабжен подвижно установленным на корпусе при помощи колец 8 двуплечим рычагом 9, к одному плечу которого прикреплен поплавок 10, а второе плечо выполнено в форме скобы 11 для поднятия запорной пластины 5 при всплытии поплавка 10.
Обратный клапан работает следующим образом.
Неочищенный газ подают в газожидкостной сепаратор 3 для отделения от газа дисперсных частиц жидкости в сепарационной зоне 12, см. Фиг. 3. Очищенный газ движется вверх, а отсепарированная жидкость из сепарационной зоны дренируется по трубе 2 в нижнюю часть сепаратора 3 и накапливается в ней, создавая гидрозатвор при достижении уровня жидкости 13, соответствующего полному затоплению нижнего конца трубы 2. Гидрозатвор предотвращает проскок газа по дренажной трубе вверх.
В период пуска, в начальный период эксплуатации сепаратора, а также при нештатных ситуациях опорожнения аппарата, когда уровень жидкости в нижней части сепаратора ниже уровня 13, запорная пластина 5 обратного клапана 1, подвижно установленная при помощи колец 6 на корпусе 4 клапана, который закреплен на нижнем конце дренажной трубы 2 сепаратора 3, под действием силы тяжести перекрывает выходное сечение дренажной трубы 2 и предотвращает проскок газа по ней вверх, см. Фиг. 1. При этом отсепарированная жидкость из сепарационной зоны, дренируясь по трубе 2, свободно протекает в нижнюю часть сепаратора 3, приподнимая пластину 5 своей массой.
Обратный клапан 1 дополнительно снабжен подвижно установленным на корпусе при помощи колец 8 двуплечим рычагом 9, к одному плечу которого прикреплен поплавок 10, установленный на уровне 13 полного затопления нижнего конца дренажной трубы 2.
По мере накопления отсепарированной жидкости в нижней части сепаратора 3 уровень жидкости увеличивается. При достижении уровня 13 поплавок 10 всплывает. При этом происходит поднятие запорной пластины 5 обратного клапана за счет второго плеча двуплечего рычага 9, выполненного в форме скобы 11, см. Фиг. 2. Запорная пластина 5, поднимаясь, упирается в ограничитель 7 и удерживается двуплечим рычагом 9 в неподвижном положении до снижения уровня жидкости в сепараторе 3 ниже уровня 13, предотвращая тем самым колебательные движения открытия-закрытия запорной пластины и заброс отсепарированной жидкости обратно в сепарационную зону 12, а также снижая износ движущихся деталей клапана.
Таким образом, при использовании заявленного обратного клапана для закрепления на нижнем конце дренажной трубы газожидкостного сепаратора в период пуска, в начальный период эксплуатации сепаратора, а также при нештатных ситуациях его опорожнения, когда уровень жидкости в нижней части сепаратора ниже уровня полного затопления нижнего конца дренажной трубы, а в процессе работы сепаратора, когда уровень жидкости в нижней части сепаратора достаточен для обеспечения гидрозатвора, повышается эффективность работы газожидкостного сепаратора за счет отсутствия пульсаций в дренажной трубе сепаратора и снижается износ подвижных деталей клапана, удлиняя срок его эксплуатации.
Испытания заявленного устройства в заводских условиях показали эффективность работы газового сепаратора.