обратный клапан

Формула изобретения

Обратный клапан, включающий корпус, седло с нагрузонесущим и уплотнительным участками, запорный орган, направляющий элемент, эластичную прокладку, стопорное и уплотнительное кольца, отличающийся тем, что нагрузонесущий и уплотнительный участки седла, контактирующие с запорным органом, и поверхность запорного органа, контактирующая с упомянутыми участками седла, выполнены по сфере, причем уплотнительный участок седла представляет собой самоуплотняющуюся манжету, верхняя часть которой заострена в сторону движения жидкости и изогнута в направлении центра клапана с соблюдением следующих условий:

где D - диаметр сферического участка седла, лежащий в плоскости вершины загнутой части самоуплотняющейся манжеты;

d - диаметр окружности, проходящий по вершине загнутой части самоуплотняющейся манжеты;

L - длина загнутой части самоуплотняющейся манжеты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области насосостроения, а именно к центробежным скважинным насосным установкам и предназначено для удержания объема жидкости, находящейся в полости насосно-компрессорных труб (НКТ) в период после остановки насоса. Оно может быть также использовано в трубопроводных системах для перекрытия потока от обратного движения жидкости.

Известен обратный клапан центробежного скважинного насоса, содержащий корпус, седло, запорный орган (шар), ограничитель хода, стопорное и уплотнительное кольца (1).

Недостатки устройства:

- неудовлетворительная надежность герметизации полостей НКТ и обсадной колонны при работе с жидкостями, содержащими механические включения. Обусловлено это тем, что плотное прилегание шара к поверхности седла нарушается из-за попадания между ними твердых или волокнистых частиц;

- трудоемкость изготовления ввиду необходимости точной подгонки сопрягающихся поверхностей;

- низкая эффективность работы насосной установки при ее частых остановках из-за ухода жидкости из полости НКТ в полость обсадной колонны.

Известен также обратный клапан, содержащий корпус, седло с посадочным участком из резины, запорный орган, направляющий элемент, прокладку, стопорное и уплотнительное кольца (2).

Недостатки клапана:

- неудовлетворительный срок службы, обусловленный ограниченной нагрузочной способностью уплотнительного участка седла;

- нарушение герметичности устройства при работе с жидкостью, содержащей механические частицы, которые образуют при остановке насоса микрощели между уплотняемыми поверхностями, приводящие к опорожнению полости НКТ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является обратный клапан, включающий корпус, седло с нагрузонесущим и уплотнительным участками, запорный орган, направляющий элемент, эластичную прокладку, стопорное и уплотнительное кольца (3).

Существенными недостатками данной конструкции являются:

- большая вероятность нарушения герметичности устройства вследствие попадания механических частиц на узкий резиновый участок седла и перекоса запорного органа относительно продольной оси корпуса;

- низкая эффективность работы насосной установки при ее частых остановках из-за ухода жидкости из полости НКТ в полость обсадной колонны.

Задачей изобретения является обеспечение надежной герметизации в зоне “седло - запорный орган” после остановки насоса при перекачке жидкости, содержащей механические частицы, и повышение эффективности работы насосной установки.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, включающим корпус, седло с нагрузонесущим и уплотнительным участками, запорный орган, направляющий элемент, эластичную прокладку, стопорное и уплотнительное кольца.

Новым является то, что нагрузонесущий и уплотнительный участки седла, контактирующие с запорным органом, и поверхность запорного органа, контактирующая с упомянутыми участками седла, выполнены по сфере, причем уплотнительный участок седла представляет собой самоуплотняющуюся манжету, верхняя часть которой заострена в сторону движения жидкости и загнута в направлении центра клапана с соблюдением следующих условий:

где D - диаметр сферического участка седла, лежащий в плоскости вершины загнутой части самоуплотняющейся манжеты;

d - диаметр окружности, проходящий по вершине загнутой части самоуплотняющейся манжеты;

L - длина загнутой части самоуплотняющейся манжеты.

На фиг.1 изображен общий вид обратного клапана в продольном разрезе.

На фиг.2 - седло в продольном разрезе в увеличенном масштабе.

На фиг.3 - запорный орган в увеличенном масштабе.

Обратный клапан (фиг.1) состоит из корпуса 1, седла 2, запорного органа 3, направляющего элемента 4, стопорного 5 и уплотнительного 6 колец и эластичной прокладки 7.

Седло 2 (фиг.2) выполнено из двух частей: нагрузонесущей 8 (из металла) и уплотнительной 9 (например, из резины). Их поверхности “В” и “Г”, контактирующие с запорным органом 3, выполнены по сфере. Уплотнительный участок седла представляет собой самоуплотняющуюся манжету, верхняя часть “Д” которой заострена в сторону движения жидкости и изогнута в направлении центра клапана с соблюдением следующих условий:

где D - диаметр сферического участка седла, лежащий в плоскости вершины загнутой части самоуплотняющейся манжеты;

d - диаметр окружности, проходящий по вершине загнутой части самоуплотняющейся манжеты;

L - длина загнутой части самоуплотняющейся манжеты.

Указанные выше величины являются оптимальными и получены расчетным и опытным путем.

Поверхность 10 запорного органа 3 (фиг.3), контактирующая с нагрузонесущим и уплотнительными участками седла, выполнена также по сфере.

Обратный клапан устанавливают в составе НКТ выше центробежного насоса.

Работает устройство следующим образом.

После запуска насосной установки в полости “А” (фиг.1) появляется давление, под воздействием которого между запорным органом 3 и седлом 2 образуется зазор, через который жидкость устремляется в полость “Б”. При этом загнутый во внутрь уплотнительный участок “Д” седла несколько расширяется в диаметре и находится в таком состоянии пока работает насос. После его остановки давление в полости “А” падает, и столб жидкости, находящейся в колонне НКТ, начинает перемещать запорный орган вниз. Одновременно жидкость из полости “Б” перетекает в полость “А” через уменьшающийся зазор между седлом 2 и запорным органом 3. В конечный момент перед посадкой запорного органа на уплотнительный участок 9 загнутая часть “Д” последнего прикасается раньше к поверхности запорного органа, чем остальные его части. В результате острая кромка уплотнительного участка счищает с поверхности запорного органа механические частицы и плотно обхватывает его по периметру, создавая надежную герметизацию в зоне “седло - запорный орган” устройства, что полностью предотвращает переток жидкости из полости НКТ в полость обсадной колонны и сохраняет тем самым столб жидкости на всю глубину скважины. При последующем включении насос сразу начинает подавать жидкость на поверхность, так как объем НКТ полностью заполнен. Результатом этого является резкое повышение эффективности работы насосной установки.

Использованная информация

1. Шаровой клапан - КОШ-73. Проспект Завода “Борец”. - М., 2001 - аналог.

2. Сборочный чертеж обратного клапана АО “Алнас”. Альметьевск, РТ, 1979 - аналог.

3. Герметичный модернизированный клапан - КОГМ-73: Проспект завода “Борец”. - М., 2001 г- прототип.