Клапан поршневого насоса

 

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию и предназначено преимущественно для поршневых, в частности штанговых и буровых насосов. Клапан поршневого насоса содержит установленное в корпусе седло, взаимодействующую с ним тарель со штоком, проходящим через направляющую, выполненную в перегородке с периферийными отверстиями для прохода жидкости. Шток снабжен, по крайней мере, одной дополнительной тарелью, взаимодействующей с перегородкой без перекрытия периферийных отверстий и расположенной вне зоны седла с возможностью синхронного взаимодействия соответствующих тарелей с седлом и перегородкой. Изобретение позволяет повысить надежность работы клапана поршневого насоса и увеличить его срок службы. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию и предназначено преимущественно для поршневых насосов, в частности штанговых и буровых насосов.

Известны клапаны штанговых насосов, состоящие из пары седло-шарик (см. "Скважинные штанговые насосы для добычи нефти", каталог, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Москва, 1988).

Недостатком указанных шариковых клапанов является то, что уплотнительная поверхность на седле чрезмерно перегружена и вследствие этого быстро изнашивается. Другим недостатком шариковых клапанов является то, что они плохо работают в наклонных скважинах, при перекачке вязких и загрязненных жидкостей.

Известен также тарельчатый клапан бурового насоса, в котором коническая опорная поверхность седла имеет дополнительную опорную поверхность, выполненную на ребрах в седле (см. SU 1617231 А1, кл. F 16 К 15/02, 1990).

Недостатком известного устройства является недостаточная разгрузка опорной уплотнительной поверхности и уменьшение проходного сечения седла с ребрами по сравнению с проходным сечением в обычном седле без ребер и направляющей.

Задачей изобретения является повышение надежности работы клапана поршневого насоса и увеличение его срока службы.

Технический результат достигается тем, что в клапане поршневого насоса, содержащем установленное в корпусе седло, взаимодействующую с ним тарель со штоком, проходящим через направляющую, выполненную в перегородке с периферийными отверстиями для прохода жидкости, шток снабжен, по крайней мере, одной дополнительной тарелью, взаимодействующей с перегородкой без перекрытия периферийных отверстий и расположенной вне зоны седла с возможностью синхронного взаимодействия соответствующих тарелей с седлом и перегородкой.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема одного из вариантов клапана в закрытом положении.

Клапан содержит корпус 1, установленное в корпусе седло 2. На седле 2 выполнена уплотнительная (опорная) кольцевая поверхность 3, с которой взаимодействует тарель 4, выполненная со штоком 5. Шток 5 проходит через направляющую 6, выполненную в перегородке 7, закрепленную в корпусе 1. Для прохода жидкости в перегородке 6 выполнены периферийные отверстия 8. На клапан действует нагрузка, пропорциональная площади тарели 4, которая передается на уплотнительную поверхность 3 седла 2. С целью уменьшения удельной контактной нагрузки на уплотнительную поверхность 3 седла 2, шток 5 снабжен, по крайней мере, одной дополнительной тарелью 9, которая опирается на опорную поверхность 10 перегородки 7 без перекрытия периферийных отверстий 8 и расположена вне зоны проходного сечения седла 2 на некотором расстоянии от него с возможностью синхронного взаимодействия соответствующих тарелей с седлом и перегородкой. На шток 5 надета пружина сжатия 11, которая, опираясь с одной стороны на корпус 1, а с другой - на шайбу 12 с гайкой 13, поджимает тарель 4 к седлу 2 и принудительно закрывает клапан.

При заданных давлении нагнетания "р" и диаметральном размере тарели 4D необходимая удельная контактная нагрузка на уплотнительных поверхностях тарели 4 и седла 2 может быть получена за счет определенного соотношения площади тарели 4 (A=0,25пD²), на которую действует давление "р", и площади опорной поверхности тарели 9. Площадь опорной поверхности можно изменить либо изменяя диаметры тарели 9 и штока 5, либо количеством тарелей 9 и перегородок 7. При этом шток 5, тарели 9 и перегородки 7 можно располагать как снизу клапана, так и сверху, а также одновременно и снизу, и сверху.

Принцип работы тарельчатого клапана остается прежним, то есть при ходе поршня насоса вверх за счет перепада давления тарель 4 поднимается и пропускает жидкость в насос, а при ходе поршня вниз под действием веса клапана и/или усилия пружины 11 тарель 4 садится на седло 2 и герметизирует рабочую полость насоса. При закрытом положении клапана нагрузка, действующая на всю площадь тарели 4, равномерно распределяется на опорных площадях поверхностей 3 и 10.

Изобретение позволяет увеличить долговечность клапана путем снижения контактных нагрузок в клапане, а также снизить требования к материалам, из которых изготавливается клапанная пара, например, вместо дорогостоящих хромистых высокоуглеродистых сталей или керамики использовать нержавеющую мягкую сталь, пластмассу или эластомер, а детали дополнительных опорных поверхностей изготавливать из высокопрочных износостойких материалов. Особое значение изобретение имеет для штанговых насосов, в которых диаметральные размеры клапанов ограничены.

Формула изобретения

Клапан поршневого насоса, содержащий установленное в корпусе седло, взаимодействующую с ним тарель со штоком, проходящим через направляющую, выполненную в перегородке с периферийными отверстиями для прохода жидкости, отличающийся тем, что шток снабжен, по крайней мере, одной дополнительной тарелью, взаимодействующей с перегородкой без перекрытия периферийных отверстий и расположенной вне зоны седла с возможностью синхронного взаимодействия соответствующих тарелей с седлом и перегородкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1