ОБРАТНЫЙ КЛАПАН

Область техники и назначение
Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к ремонту скважин, и предназначена для предотвращения обратного тока жидкости.
Уровень техники
Известен модуль клапана обратного бурового (патент №171799, Е21В 34/10, дата публикации 16.06.2017), содержащий клетку с отверстиями для прохода жидкости, в которой размещены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина конической формы, установленная между клеткой и шаром, размещенная одним концом меньшего диаметра в выступе клетки, а другим, большего диаметра, в шаре, седло закреплено в клетке с помощью обоймы с отверстием для прохода жидкости, в клетке выполнено отверстие для ограничения перемещения шара.
Недостатками данного обратного устройства являются:
1) Низкая надежность, обусловленная расположением пружины запорного органа непосредственно в гидравлическом тракте, где она подвергается скоростному воздействию жидкости, приводящему к абразивному и эрозионному износу и, следовательно, к ее быстрому разрушению при эксплуатации;
2) Обтекание шарика потоком жидкости вызывает вихревые процессы за ним, что, в свою очередь, вызывает колебания шарика, которые сопровождаются его ударами о седло и клетку клапана. В результате указанных процессов изменяется геометрия клетки, на ней образуются наклепы, и деформируется сам шарик, что приводит к негерметичности клапанной пары и к обратному ходу жидкости с высоким давлением.
3) Образование солей на шарике приводит к тому, что при срабатывании клапанной пары остаются зазоры, по которым также перетекает жидкость с высоким давлением.
Известен обратный клапан для предотвращения зашламовывания забойных устройств (патент №178337, Е21В 34/10, дата публикации 30.03.2018), взятый за прототип, включающий вертикальный полый корпус, верхняя часть которого выполнена в виде муфты с внутренней резьбой, а нижняя - в виде ниппеля с наружной резьбой, в полости корпуса размещены коническое седло, ограничительная решетка и установленный между ними с возможностью перемещения запорный узел, выполненный в виде сердечника с хвостовиком, и закрепленной на сердечнике эластичной конической манжеты, при этом седло, запорный узел и ограничительная решетка установлены в корпусе между муфтовой и ниппельной его частями, при этом седло выполнено съемным с возможностью ограниченного осевого перемещения в полости корпуса в процессе работы.
Недостатком данного клапана является отсутствие принудительного прижатия запорного элемента к седлу клапана и, как следствие, ненадежная работа во всех пространственных положениях, например, в нагнетательных скважинах в перевернутом положении. При таком положении клапана после остановки закачки обратный ток жидкости может не преодолеть вес запорного элемента, он не поднимется к седлу, что приведет к перетоку жидкости в обратном направлении.
Сущность полезной модели
Технической задачей заявленной полезной модели является повышение надежности работы обратного клапана.
Поставленная задача решается заявляемым обратным клапаном, включающим полый цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом, верхняя часть которого выполнена в виде ниппеля с наружной резьбой, а нижняя - в виде муфты с внутренней резьбой, при этом в полости корпуса размещены коническое седло, ограничительная решетка, стакан и, установленный между ними с возможностью перемещения, запорный узел, выполненный в виде сердечника с закрепленным на нем коническим запорным элементом.
Технический результат достигается за счет того, что в известном обратном клапане между сердечником и стаканом образована кольцевая герметичная полость, в которой размещена пружина, взаимодействующая с запорным узлом. Указанная пружина предназначена для принудительного прижатия запорного элемента к седлу в случае прекращения тока рабочей жидкости с целью обеспечения герметичности клапана. Кроме того размещения пружины в герметичной кольцевой полости, заполненной буферной жидкостью, позволяет исключить абразивный и эрозионный износ возвратной пружины, что так же повышает надежность работы устройства. При этом подвижный сердечник имеет канавки, в которые устанавливаются уплотнительные кольца, которые предотвращают переток буферной жидкости из кольцевой полости. Так же стакан содержит каналы для заполнения кольцевой полости буферной жидкостью.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Обратный клапан содержит полый цилиндрический корпус 1 с внутренним кольцевым выступом 2, коническое седло 3, ограничительную решетку 4, стакан 5, запорный узел 6. Коническое седло 3 и ограничительная решетка 4 зафиксированы относительно корпуса 1 снизу кольцом 7, а сверху внутренним кольцевым выступом 2. Стакан 5 связан с ограничительной решеткой 4 резьбовым соединением. Верхняя часть корпуса 1 выполнена в виде ниппеля 8 с наружной резьбой, а нижняя - в виде муфты 9 с внутренней резьбой. Запорный узел 6 выполнен с возможностью перемещения относительно конического седла 3, ограничительной решетки 4 и стакана 5. Запорный узел 6, выполнен в виде сердечника 10 с закрепленным на нем коническим запорным элементом 11. Между сердечником 10 и стаканом 5 образована кольцевая герметичная полость 12, в которой размещена пружина 13. Пружина 13 выполнена с возможностью взаимодействия с запорным узлом 6. Полость 12 содержит буферную жидкость. Сердечник 10 имеет канавки 14 для уплотнительных колец. Стакан 5 содержит каналы 15 для заполнения полости 12 буферной жидкостью. Обратный клапан работает следующим образом.
Перед началом работы клапана полость 12 через каналы 15 заполняют буферной жидкостью.
В процессе эксплуатации рабочая жидкость, двигаясь внутри клапана со стороны ниппеля 8 в сторону муфты 9, проходя через каналы 16, ограничительной решетки 4 и каналы 17 седла 3, смещает конический запорный элемент 11 от седла 3, сжимая пружину 13, связанную с сердечником 10 запорного узла 6, при этом открывая канал 18, через который поток жидкости выходит из клапана.
При прекращении движения жидкости через клапан возвратная пружина 13 прижимает конический запорный элемент 11 к седлу 3, надежно перекрывая канал 17 седла 3, тем самым предотвращая движение жидкости в обратном направлении.
Буферная жидкость препятствует попаданию рабочей жидкости в полость 12, что способствует увеличению срока службы пружины 13. Обратный переток буферной жидкости из полости 12 в каналы 17 седла 3 предотвращают уплотнительные кольца, расположенные в канавках 14 сердечника 10.
Использование заявленной конструкции позволяет повысить эксплуатационную надежность обратного, увеличивая срок его службы.