КЛАПАН ОБРАТНЫЙ

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при добыче нефтесодержащей пластовой жидкости с помощью погружного насоса.
Известен клапан обратный (патент №55018, Е21В 34/06, дата публ. 2006.07.27), содержащий цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом, запорный элемент, выполненный в виде шара, установленного с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, седло, закрепленное с помощью резьбовой втулки, ограничитель с отверстиями для протока жидкости, выполненный в виде клетки, закрепленной с помощью запорного кольца.
Недостатками известного клапана являются, сложность изготовления ограничителя как единой детали, низкая ремонтопригодность клапана за счет сложности отвинчивания резьбовой втулки при замене седла, вызванная накоплением осадков на резьбе и ее коррозией, отсутствие надежной герметизации между корпусом и седлом, невозможность использования запорных элементов других типоразмеров в известной конструкции корпуса без его дополнительной доработки, а также невозможность использования данной конструкции клапана в насосно-компрессорных трубах (НКТ) большого диаметра при больших подачах пластовой жидкости.
Известен клапан обратный (патент №72013, Е21В 34/06, дата публ. 2008.03.27), взятый в качестве прототипа, содержащий цилиндрический корпус с отверстием, в котором установлен запорный узел, выполненный в виде не менее двух клапанных пар, каждая из которых включает запорный элемент и седло, а также ограничитель с отверстиями для протока жидкости, при этом отверстие корпуса выполнено ступенчатым, а клапан снабжен упирающейся в ступеньку корпуса цилиндрической обоймой с отверстиями для установки седел, которая соединена с ограничителем, выполненным в виде решетки и цилиндрической детали (сепаратора) с отверстиями, в которых размещены запорные элементы с возможностью осевого перемещения.
Недостатками известного клапана являются:
- выполнение в решетке множественных отверстий и кольцевой проточки, вынуждают жидкость, прошедшую через отверстия сепаратора, изменять направление и скорость своего движения, что создает дополнительное гидравлическое сопротивление, увеличивая энергозатраты на перекачку пластовой жидкости;
- невозможно использование сепаратора для работы с запирающими элементами уменьшенного типоразмера ввиду потери в этом случае предварительной ориентации движущегося по направлению к седлу запирающего элемента при закрытии клапана;
- необходимость дополнительного центрирования с помощью штифта обоймы и сепаратора с целью обеспечения соосности отверстий сепаратора с отверстиями обоймы.
Задача полезной модели - разработка- конструкции клапана с раздельными каналами для прохода жидкости через каждую клапанную пару, что в целом снижает энергетические затраты на перекачку жидкости и увеличивает пропускную способность клапана.
Технический результат, получаемый в результате реализации предложенной конструкции, состоит в повышении технологичности, ремонтопригодности, обеспеченной простотой замены деталей, расширении функциональных возможностей за счет использования клапана в НКТ разного диаметра, а также возможности использования сепаратора для работы с запирающими элементами меньшего типоразмера.
Указанный технический результат достигается тем, что в клапан обратный, содержащий цилиндрический корпус с отверстием, в котором установлен запорный узел и ограничитель с отверстиями для протока жидкости, который соединен с цилиндрической обоймой, запорный узел выполнен в виде не менее двух клапанных пар, каждая из которых включает запорный элемент и седло, отверстие корпуса выполнено ступенчатым, а упирающаяся в ступеньку цилиндрическая обойма выполнена с отверстиями для установки седел, ограничитель выполнен в виде решетки и сепаратора с отверстиями, в которых размещены запорные элементы с возможностью осевого перемещения, введены дополнительные решетки, которые установлены в ступенчатых отверстиях сепаратора между основной решеткой и запорным элементом, при этом отверстия для протока жидкости основной решетки выполнены соосно отверстиям обоймы и отверстиям сепаратора, а их количество равно количеству клапанных пар.
Выполнение дополнительных решеток в виде цилиндрической детали, имеющей каналы для протока жидкости, улучшает технологичность изготовления клапана и обеспечивает возможность протока жидкости через нее и соосно расположенные отверстия основной решетки с минимальным гидравлическим сопротивлением.
Технический результат достигается также тем, что в клапан введены ориентирующие втулки для запорных элементов, которые размещены в обойме между седлом и сепаратором, что обеспечивает предварительную ориентацию и плавную посадку запорного элемента на седло при закрытии клапана и уменьшает износ запорных элементов клапана.
Выполнение в обойме входных отверстий для жидкости коническими снижает гидравлические потери на входе запорного узла, что экономит затраты на перекачку жидкости через клапан.
Выполнение ограничителя из простых в изготовлении деталей посредством, например, токарной обработки и сверления, улучшает технологичность изготовления клапана.
Соединение ограничителя с обоймой с помощью стяжных винтов (болтов) или шпилек придает прочность конструкции, позволяет создать клапанный блок в виде отдельно собранного узла, что обеспечивает удобство монтажа клапана в корпусе.
Соединение ограничителя с обоймой с помощью стяжных винтов (болтов) или шпилек обеспечивает высокую ремонтопригодность изделия путем замены деталей в случае необходимости, а также обеспечивает совпадение осей седел с осями соответствующих отверстий сепаратора и основной решетки и не требует дополнительного соединения посредством центрирующего элемента, что позволяет повысить удобство сборки и надежность работы клапана.
Наличие уплотнительных колец, установленных между корпусом и обоймой, а также между обоймой и седлами обеспечивает герметичность устройства.
Предложенная конструкция клапана позволяет использовать клапан в НКТ разного диаметра путем подбора количества клапанных пар необходимого типоразмера.
Сравнение заявленного решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники показывает, что изложенная совокупность признаков не известна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию полезной модели «новизна».
Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения клапана.
На фиг.1 приведен общий вид клапана, на фиг.2 изображен поперечный разрез клапана А-А.
Клапан обратный содержит корпус 1, обойму 2 с коническими входными отверстиями 3, упирающуюся в ступеньку 4 отверстия корпуса 1, седла 5, установленные в обойме 2, цилиндрическую деталь, выполненную в виде сепаратора 6 с отверстиями 7 переменного сечения, основную решетку 8, с отверстиями 9 для протока жидкости, дополнительные (ограничительные) решетки 10, установленные в ступенчатых отверстиях 7 сепаратора 6. В отверстиях 7 сепаратора 6 размещены с возможностью осевого перемещения запорные элементы 11, выполненные, например, в виде шара. В обойме между седлом 5 и сепаратором 6 размещены ориентирующие втулки 12 для запорных элементов 11. Обойма 2, втулки 12, сепаратор 6, решетки 10 и 8 соединены между собой стяжными винтами 13 (фиг.2) и установлены в корпусе 1 с помощью запорного кольца 14. Между седлами 5 и обоймой 2 и между корпусом 1 и обоймой 2 установлены уплотнительные кольца 15 и 16 соответственно.
Устройство работает следующим образом.
Добываемая погружным центробежным насосом жидкость, проходя через входные конические отверстия 3 обоймы 2, приподнимает запорные элементы 11 над седлами 5, обтекая их через проходные каналы сепаратора 6, и выходит через отверстия дополнительных решеток 10 и основной решетки 8. При отсутствии подачи жидкости на входе клапана, запорные элементы 11 под действием силы тяжести и давления столба жидкости на выходе клапана при движении к седлам 5 ориентируются втулками 12 и прижимаются к седлам 5, надежно перекрывая входные отверстия 3, предотвращая при этом обратный поток добытой жидкости.
Использование клапана обратного предложенной конструкции позволяет повысить ремонтопригодность, а также снизить энергетические затраты при больших подачах пластовой жидкости.