клапан погружного насоса для добычи нефти

Формула изобретения

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, отличающийся тем, что седло выполнено из набора подвижных в радиальном направлении и уплотненных эластичными элементами колец, посадочные поверхности которых смещены эксцентрично относительно друг друга и подпружинены в осевом направлении, причем запорный орган нагружен пружиной и снабжен расположенным на его штоке гидротормозом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к насосным установкам, предназначенным для подъема жидкости с больших глубин.

Известен клапан для скважинного насоса, содержащий корпус-цилиндр с фланцем на входе, выкидным и разгрузочным отверстиями, выполненными радиально в его стенке, подпружиненный внутри корпуса плунжер с замкнутой внутренней полостью и двумя взаимно перпендикулярными поверхностями уплотнения, одна из которых образована с внутренней проточкой фланца, а вторая с цилиндром, связанный с плунжером шток, пропущенный через герметичную крышку цилиндра посредством сальника (см. патент СССР №1790737, кл. F 04 В 47/02, 1989 г.).

Однако данный клапан не обеспечивает требуемой надежности работы. Это связано с тем, что при установке клапана совместно с погружным насосом внутри колонны насосно-компрессорных труб, при аварийном отключении насоса и закрытии соответственно клапана внутри колонны труб образуется пустота. В результате при последующем запуске насоса возможна перегрузка и выход из строя электродвигателя, который приводит в действие насос.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является 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 (патент РФ №2066400, кл. F 16 К 15/02, 10.09.1996).

Однако данный клапан также не обеспечивает требуемой надежности работы, что связано с тем, что запорная пара образована цилиндрическими сопрягаемыми поверхностями плунжера и цилиндра, а также опорным кольцом и торцевой поверхностью плунжера. В этих условиях при воздействии песка, соли и попутных газов, которые налипают на сопрягаемые поверхности и попадают между сопрягаемыми элементами запорной пары, нарушается герметичность запорной пары в результате абразивного и коррозионного воздействия указанных выше примесей. Кроме того, формирование запорной пары торцевыми поверхностями плунжера и опорного кольца может приводить к значительным гидравлическим ударам.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы клапана за счет увеличения износостойкости уплотнительных элементов седла и снижения гидравлического удара в момент закрытия клапана.

Поставленная задача решается за счет того, что клапан погружного насоса содержит 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, при этом последнее выполнено из набора подвижных в радиальном направлении и уплотненных эластичными элементами колец, посадочные поверхности которых смещены эксцентрично относительно друг друга и подпружинены в осевом направлении, а запорный орган нагружен пружиной и снабжен расположенным на его штоке гидротормозом.

На чертеже представлен продольный разрез описываемого клапана.

Клапан содержит корпус 1, в котором установлен подвижный запорный орган 2 со штоком 3, причем запорный орган 2 выполнен в виде плунжера. Седло выполнено из уплотнительных стальных подвижных в радиальном направлении колец 4 и эластичных элементов 5, размещенных в эксцентричных канавках 6 корпуса 1. Седло снабжено направляющим кольцом 7. В осевом направлении кольца 4 подпружинены посредством эластичного элемента 8, размещенного между гайкой 9 и подвижной втулкой 10, взаимодействующей с кольцами 4. Запорный орган 2 образует с внутренней поверхностью седла запорную пару. Гидротормоз образован жестко закрепленным на заднем конце штока 3 посредством гайки 11 поршнем 12, взаимодействующим с пружиной 13, опирающейся на крышку 14. Гайка 9 уплотнена эластичным кольцом 15.

Клапан работает следующим образом.

Под действием пружины 13 запорный орган 2 опускается вниз и закрывает проходное отверстие клапана. При этом одна пара уплотнительных колец 4 под воздействием эластичных элементов 5 плотно прижимаются к поверхности выполненного в виде плунжера запорного органа 2 с противоположных сторон, а другая пара также прижимается к запорному органу 2 в перпендикулярном направлении, чем обеспечивается герметичность клапана. Зазор в осевом направлении устраняется за счет прижима колец 4 между собой за счет воздействия на них эластичного элемента 8 посредством втулки 10.

При воздействии на запорный орган 2 давления снизу он поднимается и жидкость проходит через кольцевой зазор в кольцевую полость корпуса 1.

При снятии давления снизу запорный орган 2 под воздействием пружины 13 и давления сверху опускается в седло. При этом на расстоянии 0,5 длины его хода от крайнего нижнего положения поршень 12, жестко закрепленный на заднем конце штока 3 запорного элемента 2, плавно тормозится за счет изменяющегося радиального зазора в корпусе 1, через который вытесняется находящаяся под ним жидкость. Применение клапана предлагаемой конструкции обеспечивает работоспособность насосов как в вертикальных, так и в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах.