КЛАПАН СКВАЖИННОГО ПОГРУЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к области насосостроения, в частности к конструкции клапанов насосных установок, предназначенным для подъема жидкости с больших глубин.
Известен клапан погружного насоса содержащий корпус с входной и выходной полостями и размещенным в корпусе запорным органом со штоком и седлом, причем запорный орган выполнен в виде плунжера, с возможностью образования запорной пары с внутренней поверхность седла, последнее выполнено из размещенной в опорной втулке набора подвижных в радиальном направлении и уплотненных эластичными кольцами элементами колец, посадочные поверхности которых смещены эксцентрично относительно друг друга и поджаты в осевом направлении, а запорный орган нагружен пружиной (см. патент RU №2247865 кл.F04B 53/10. 10.03.2005).
Однако данный клапан не обеспечивает требуемой надежности работы. Это связано с тем, что при установке клапана совместно с погружным насосом внутри колонны насосно-компресорных труб пружина для возвратного органа в исходное положение, засоряется механическими примесями перекачиваемой среды, что может привести к негерметичности закрытия клапана.
В результате при остановке насосной установки и сливе столб жидкости из колонны насосно-компрессорных труб происходит «турбинное» вращение насоса с электродвигателем в обратном направлении и засорение механическими примесями последней секции насоса. При этом увеличиваются простои насосной установки для повторного запуска по причине перегрузки по току, или ее подъема для ремонта при заклинивании центробежного насоса.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является клапан скважинного погружного насоса, содержащий корпус, в котором размещены запорный орган, выполненный в виде плунжера со штоком, седло, закрепленное в корпусе с помощью резьбовой втулки, и ограничитель хода запорного органа; выполненный в виде размещенного на штоке, подпружиненного относительно корпуса груза (патент РФ №2296885, кл.F16K 5/02, 10.04.2007).
К недостаткам известной продукции конструкции клапана относится его повреждение из за отсутствия защиты от сбрасываемого лома для открытия сбивного клапана перед подъемом насосной установки на ремонт. Кроме того, шток изнашивается во в процессе работы клапана, что может привести к заклиниванию рабочего органа и выходу клапана из строя.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является упрощение конструкции клапана и защита запорного органа клапана от повреждения и заклинивания.
Техническим результатом является повышение надежности и ресурса клапана скважинного погружного насоса.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что клапан скважинного погружного насоса содержит корпус, в котором размещены запорный орган, седло, закрепленное в корпусе с помощью резьбовой втулки, и ограничитель хода запорного органа, при этом запорный орган выполнен в виде цилиндрического плунжера с конической фаской со стороны торцевой поверхности, обращенной в сторону седла и направляющим штоком со стороны противоположной торцевой поверхности, причем направляющий шток выполнен в виде полого стакана, дно которого выполнено заодно с плунжером, с секторными отверстиями в боковой поверхности и со стороны дна стакана, при этом запорный орган размещен между ограничителем его хода и седлом, ограничитель хода запорного органа выполнен в виде перфорированной крышки, установленной в корпусе на резьбе, запорный орган расположен с возможностью образования запорной пары боковой цилиндрической поверхностью плунжера с внутренней поверхностью седла, которое образовано набором подвижных в радиальном направлении колец и упорным кольцом и прижато к выполненному в корпусе кольцевому уступу резьбовой втулкой, при этом набор подвижных в радиальном направлении колец подпружинен в радиальном направлении размещенными в эксцентричных канавках корпуса эластичными элементами, а упорное кольцо выполнено с уплотнительной фаской под фаску плунжера запорного органа и установлено между набором колец и резьбовой втулкой.
Анализ работы клапанов погружных штанговых глубинных насосов, показывает, что конструктивные особенности выполнения клапанов оказывает существенное влияние на надежность работы всей установки.
Поджатие подвижных в радиальном направлении уплотнительных колец эластичными элементами позволяет исключить образование зазора между ними и плунжером и предотвращает попадание механических примесей между подвижными кольцами, что обеспечивает его высокую герметичность.
Выполнение ограничителя хода в виде перфорированной крышки, установленной в корпусе на резьбе, исключает повреждение ломом запорного органа клапана, а выполнение запорного органа в виде цилиндрического плунжера с конической фаской со стороны торцевой поверхности, обращенной в сторону седла и направляющим штоком со стороны противоположной торцевой поверхности, выполненным в виде полого стакана, дно которого выполнено заодно с плунжером, с секторными отверстиями в боковой поверхности и со стороны дна стакана, исключает его заклинивание при работе, что повышает надежность и долговечность клапана.
На фиг.1 представлен продольный разрез клапана, а на фиг.2 разрез по сечению А-А на фиг.1.
Клапан скважинного погружного насоса содержит корпус 1, в котором размещены запорный орган 2, седло 3, закрепленное в корпусе 1 с помощью резьбовой втулки 4, и ограничитель хода 5 запорного органа 2.
Запорный орган 2 выполнен в виде цилиндрического плунжера с конической фаской со стороны торцевой поверхности, обращенной в сторону седла 3 и направляющим штоком 6 со стороны противоположной торцевой поверхности.
Направляющий шток 6 выполнен в виде полого стакана, дно которого выполнено заодно с выполненным в виде плунжера запорным органом 2, с секторными отверстиями 7 в боковой поверхности и со стороны дна стакана. Запорный орган 2 размещен между ограничителем его хода 5 и седлом 3.
Ограничитель хода 5 запорного органа 2 выполнен в виде перфорированной крышки, установленной в корпусе 1 на резьбе, при этом запорный орган 2 расположен с возможностью образования запорной пары боковой цилиндрической поверхностью плунжера с внутренней поверхностью седла 3, которое образовано набором подвижных в радиальном направлении колец 8 и упорным кольцом 9 и прижато к выполненному в корпусе 1 кольцевому уступу 10 резьбовой втулкой 4.
Набор подвижных в радиальном направлении колец 8 подпружинен в радиальном направлении размещенными в эксцентричных канавках корпуса 1 эластичными элементами 11, а упорное кольцо 9 выполнено с уплотнительной фаской под фаску выполненного в виде плунжера запорного органа 2 и установлено между набором колец 8 и резьбовой втулкой 4.
Клапан работает следующим образом.
Под действием веса выполненный в виде плунжера запорный орган 2 опускается в набор уплотнительных колец 8, которые под воздействием выполненных в виде колец эластичных элементов 11 плотно прижимаются к боковой поверхности запорного органа 2 с противоположных сторон, а последний упирается конической фаской в конусную фаску упорного кольца 9, что обеспечивает высокую герметичность клапана.
При воздействии на запорный орган 2 давления снизу пластовой жидкости он поднимается и пластовая жидкость проходит через кольцевой зазор между запорным органом 2 и седлом 3 и далее через отверстия 7 в направляющем штоке 6 и через перфорацию ограничителя хода 5 в верхнюю часть корпуса 1 и далее выходит из клапана.
Применение клапана предлагаемой конструкции обеспечивает работоспособность погружных глубинных скважинных, например центробежных или штанговых, насосов в вертикальных и наклонно направленных скважинах при добыче различных сред из скважин в нефтегазовой и других отраслях промышленности.