КЛАПАННЫЙ УЗЕЛ ПЛУНЖЕРНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к области оборудования для освоения и ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно, к конструкции клапанных узлов плунжерных насосов для обслуживания скважин (кислотная обработка, разрыв пласта, заглушение и т.д.), работающих в тяжелых условиях (агрессивная среда, высокая концентрация твердых частиц, высокое давление).
Из уровня техники известен клапанный узел плунжерного насоса, содержащий корпус, в полости которого размещено седло с осевым каналом и конической рабочей поверхностью, и тарельчатый клапан с периферийным эластичным уплотнителем, зафиксированным в кольцевой канавке, и направляющей крестовиной, расположенной в осевом канале седла (см. патент RU 1351, кл. F16K 15/06, опубл. 16.12.1995). Недостатками известного устройства являются неоптимальность распределения ударной нагрузки на эластичном уплотнителе и, как следствие, его недолговечность.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении срока службы клапанного узла. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что клапанный узел плунжерного насоса содержит корпус, в полости которого размещено седло с осевым каналом и конической рабочей поверхностью, и тарельчатый клапан с периферийным эластичным уплотнителем, зафиксированным в кольцевой канавке, и направляющей крестовиной, расположенной в осевом канале седла, причем седло в верхней части снабжено кольцевым выступом, внутренняя поверхность которого является конической рабочей поверхностью седла и наклонена к оси клапанного узла под углом 35-70°, угол наклона конической рабочей поверхности эластичного уплотнителя на 0-15° больше указанного угла наклона рабочей поверхности седла, при этом кольцевая канавка клапана сверху ограничена горизонтальной полкой, а снизу - расширяющейся к низу конической стенкой, угол наклона которой меньше указанного угла наклона рабочей поверхности седла.
На чертеже представлен предлагаемый клапанный узел.
Клапанный узел плунжерного насоса содержит корпус 1 и тарельчатый клапан 2. Клапан 2 снабжен периферийным эластичным уплотнителем 3 и направляющей крестовиной 4. Эластичный уплотнитель 3 зафиксирован в кольцевой канавке 5. Отношение наружного диаметра D эластичного уплотнителя 3 к его посадочному диаметру d находится в пределах от 1.24 до 1.4. В полости корпуса 1 размещено седло 6 с осевым каналом 7. Отношение наружного диаметра D тарелки клапана 2 к диаметру d' осевого канала 7 составляет 1.4-1.6. Направляющая крестовина 4 клапана 2 расположена в осевом канале 7.
Седло 6 в верхней части снабжено кольцевым выступом 8, внутренняя поверхность 9 которого является конической рабочей поверхностью седла 6. Для надежного центрирования клапана 2, не вызывающего значительного увеличения сил трения при его отрыве, поверхность 9 наклонена к продольной оси клапанного узла под углом 35-70°. Угол наклона конической рабочей поверхности 10 эластичного уплотнителя 3 на 0-15° больше указанного угла наклона рабочей поверхности 9, что обеспечивает плавную посадку клапана 2 на седло 6 (эластичный уплотнитель 3 постепенно, с увеличивающимся усилием сжимается от периферии к центру, уменьшая до нуля скорость клапана 2). Кольцевая канавка 5 сверху ограничена горизонтальной полкой 11, а снизу - расширяющейся к низу конической стенкой 12. Это наиболее простое и надежное крепление для эластичного уплотнителя 3. Угол наклона конической стенки 12 меньше угла наклона рабочей поверхности 9 седла 6, что обеспечивает равномерное распределение усилий в уплотнителе 3. Отношение высоты H кольцевого выступа 8 к общей высоте H кольцевого выступа 8 и тарелки клапана 2 составляет не более 0.5. Все раскрытые в полезной модели соотношения являются оптимальными с точки зрения долговечности и получены в результате многочисленных испытаний клапанного узла.
Таким образом, предлагаемый клапанный узел позволяет обеспечить плавную посадку клапана 2 на седло 6 и избежать ударных нагрузок, значительно повышая срок службы уплотнителя 3 и клапанного узла в целом.