КЛАПАН ШТАНГОВОГО ПОГРУЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к области насосостроения, в частности к насосным установкам, предназначенным для подъема жидкости с больших глубин.
Известен клапан погружного насоса, содержащий корпус, в котором размещен запорный орган со штоком и выполнено седло, причем запорный орган выполнен в виде плунжера с возможностью образования запорной пары с внутренней поверхностью седла (см. патент РФ №2066400, кл. F16К 15/02, 10.09.1996).
Однако данный клапан не обеспечивает требуемой надежности работы, что связано с тем, что при воздействии песка, соли и других абразивных частиц, которые налипают на сопрягаемые поверхности, образованные цилиндрическими сопрягаемыми поверхностями плунжера и цилиндра, а также опорным кольцом и торцевой поверхностью плунжера, нарушается герметичность запорной пары в результате абразивного и коррозионного воздействия указанных выше примесей, при этом возможно образование значительных гидравлических ударов, сформированной торцевыми поверхностями плунжера и опорного кольца запорной парой.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является клапан штангового погружного насоса, содержащий корпус, в котором размещены запорный орган со штоком, механическое уплотнение и седло, выполненное в виде шайбы с уплотнительной поверхностью, при этом запорный орган выполнен в виде цилиндрической пробки, сопряженной со штоком конической поверхностью с одной стороны и снабженной уплотнительным пояском с другой, взаимодействующим в закрытом положении с уплотнительной поверхностью шайбы, причем механическое уплотнение образовано группой уплотнительных колец, расположенных в эластичной втулке со стороны их внешней цилиндрической поверхности, уплотнительные кольца установлены парами с эксцентриситетом в противоположном относительно друг друга направлении в каждой паре уплотнительных колец, последние поджаты друг к другу в осевом направлении, отверстие уплотнительных колец, ограничивающее их внутреннюю цилиндрическую поверхность, выполнено концентрично внешней цилиндрической поверхности, а в эластичной втулке выполнены эксцентричные друг другу кольцевые канавки, в каждой из которых установлено уплотнительное кольцо, при этом соседние канавки попарно смещены относительно друг
друга в диаметрально противоположном направлении (см. книгу Б.С.Захарова Поршневые и плунжерные насосы для добычи нефти, ОАО «ВНИИОЭНГ», 2006, с.210, рис.3г.).
Данный клапан обеспечивает надежную работу штангового погружного насоса. Однако выполнение седла с одной уплотнительной поверхностью приводит к необходимости комплектации штангового погружного насоса запасным седлом, на случай нарушения герметичности запорной пары седло - цилиндрическая пробка, что приводит к увеличению затрат на эксплуатацию и ремонт клапана штангового погружного насоса.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является уменьшение количества запасных частей для ремонта седла клапана штангового погружного насоса.
Технический результат заключается в снижении затрат на эксплуатацию и упрощении ремонта клапана штангового погружного насоса в случае нарушения герметичности клапана из-за выхода из строя седла клапана.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что клапан штангового погружного насоса содержит корпус, в котором размещены запорный орган со штоком, механическое уплотнение и седло, выполненное в виде шайбы с уплотнительной поверхностью, при этом запорный орган выполнен в виде цилиндрической пробки, сопряженной со штоком конической поверхностью с одной стороны и снабженной уплотнительным пояском с другой, взаимодействующим в закрытом положении с уплотнительной поверхностью шайбы, причем механическое уплотнение образовано группой уплотнительных колец, расположенных в эластичной втулке со стороны их внешней цилиндрической поверхности, уплотнительные кольца установлены парами с эксцентриситетом в противоположном относительно друг друга направлении в каждой паре уплотнительных колец, последние поджаты друг к другу в осевом направлении, отверстие уплотнительных колец, ограничивающее их внутреннюю цилиндрическую поверхность, выполнено концентрично внешней цилиндрической поверхности, а в эластичной втулке выполнены эксцентричные друг другу кольцевые канавки, в каждой из которых установлено уплотнительное кольцо, при этом соседние канавки попарно смещены относительно друг друга в диаметрально противоположном направлении, клапан снабжен переходником, соединенным с корпусом посредством резьбы, в котором выполнена плоская опорная площадка под шайбу, а на ней - кольцевая канавка, в которой расположено упругое уплотнительное кольцо, посредством которого через шайбу уплотнительные кольца поджаты друг к другу, шайба выполнена с двумя
противоположно расположенными уплотнительными поверхностями с возможностью замены уплотнительной поверхности путем переворачивания шайбы.
Запорный орган может быть выполнен с дополнительным штоком, проходящим через седло и имеющим направляющую в переходнике.
Уплотнительный поясок запорного органа может быть образован плоской поверхностью, параллельной уплотнительной поверхности шайбы.
Уплотнительный поясок запорного органа может быть образован конической поверхностью.
Пробка запорного органа может быть разъемно соединена со штоком с возможностью переворачивания.
В ходе проведенного исследования было установлено, что наиболее частой причиной выхода из строя седла клапана штангового погружного насоса является разрушение уплотнительной кромки седла, при этом шайба, из которой изготовлено седло, может быть повторно использована в качестве седла клапана. Для этого шайба выполнена с двумя противоположно расположенными уплотнительными кромками. В результате при выходе из строя уплотнительной кромки седла шайбу переворачивают и повторно устанавливают в клапан. Для обеспечения указанной возможности ремонта седла клапана штангового погружного насоса клапан снабжен переходником, соединенным с корпусом посредством резьбы, при этом в переходнике выполнена плоская опорная площадка под шайбу, а на ней выполнена кольцевая канавка. В последней располагают упругое уплотнительное кольцо, посредством которого через шайбу уплотнительные кольца механического уплотнения поджаты друг к другу и, одновременно, предотвращаются перетечки перекачиваемой погружным насосом среды через боковые поверхности шайбы.
На чертеже представлен продольный разрез клапана штангового погружного насоса.
Клапан штангового погружного насоса содержит корпус 1, в котором размещены запорный орган 2 со штоком 3, механическое уплотнение 4 и седло 5, выполненное в виде шайбы 6 с уплотнительной поверхностью 7, в данном случае, как показано на чертеже, конической уплотнительной кромкой на отверстии шайбы 6. Однако уплотнительная поверхность может быть образована плоской боковой поверхностью шайбы или, например, уплотнительной кромкой на отверстии шайбы с криволинейной образующей. Запорный орган 2 выполнен в виде цилиндрической пробки 8, сопряженной со штоком 3 конической поверхностью 9 с одной стороны и снабженной уплотнительным пояском 10 с другой, взаимодействующим в закрытом положении с уплотнительной поверхностью 7 шайбы 6. Механическое уплотнение 4 образовано группой уплотнительных колец 11,
колец 11, которые поджаты друг к другу в осевом направлении, а отверстие уплотнительных колец 11, ограничивающее их внутреннюю цилиндрическую поверхность, выполнено концентрично внешней цилиндрической поверхности. В эластичной втулке 12 выполнены эксцентричные друг другу кольцевые канавки, в каждой из которых установлено уплотнительное кольцо 11, при этом соседние канавки попарно смещены относительно друг друга в диаметрально противоположном направлении. Клапан снабжен переходником 13, соединенным с корпусом 1 посредством резьбы. В переходнике 13 выполнена плоская опорная площадка 14 под шайбу 6, а на ней - кольцевая канавка, в которой расположено упругое уплотнительное кольцо 15, посредством которого через шайбу 6 уплотнительные кольца 11 поджаты друг к другу. Шайба 6 выполнена с двумя противоположно расположенными уплотнительными поверхностями 7 с возможностью замены уплотнительной поверхности 7 путем переворачивания шайбы 6.
Запорный орган 2 может быть выполнен с дополнительным штоком 16, проходящим через седло 5 и имеющим направляющую в переходнике 13. Аналогичная направляющая 17 выполнена в корпусе 1 для штока 3.
Уплотнительный поясок 10 запорного органа 2 может быть образован плоской поверхностью, параллельной уплотнительной поверхности 7 шайбы, образованной плоской боковой поверхностью шайбы (не показано на чертеже), или образован конической поверхностью, как показано на чертеже.
Пробка 8 запорного органа 2 разъемно соединена, например посредством резьбы, со штоком 3 с возможностью переворачивания.
Под действием собственного веса запорный орган 2 опускается вниз и закрывает проходное отверстие седла 5 клапана. При этом уплотнительные кольца 11 под воздействием эластичной втулки 12 плотно прижимаются к боковой цилиндрической поверхности выполненного в виде пробки 8 запорного органа 2 с противоположных сторон в перпендикулярном направлении, чем обеспечивается герметичность клапана. Зазор в осевом направлении между уплотнительными кольцами 11 устраняется за счет прижима уплотнительных колец 11 друг к другу при воздействии на них через шайбу 6 упругого уплотнительного кольца 15.
При воздействии на запорный орган 2 давления снизу он поднимается, выходит из механического уплотнения 4 и жидкость проходит через кольцевой зазор между механическим уплотнением 4 и запорным органом 2 в кольцевую полость корпуса 1 выше запорного органа 2.
Настоящий клапан может быть использован в нефтегазодобывающей и других отраслях промышленности и при добыче нефти и других жидких сред штанговыми погружными насосами.