Шаровой клапан

Шаровый клапан предназначен для использования в нефтяной промышленности. Шаровый клапан имеет цилиндрический корпус и затвор. Последний состоит из ограничительных стержней. Затвор дополнительно состоит из четырех шаров. Последние расположены в одной плоскости. Ограничительные стержни образуют нессиметричные “клетки”. В последние заключены шары. “Клетки” удерживают шары от бегания по кромке плоского седла. “Клетки” образуют при этом в открытой плоскости проходное сечение между корпусом, шарами и стержнями. Проходное сечение больше максимальной возможной суммарной площади отверстия седла. Обеспечивается снижение гидравлического сопротивления потока. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к нефтепромысловому оборудованию, и может быть использовано при добыче высоковязкой нефти и перекачивании других высоковязких жидкостей.

Известно, что клапан - устройство для управления расходом газа, пара или жидкости в машинах, трубопроводах изменяющее площадь проходного сечения. Клапан в глубинных насосах - это часть механизма управления расходом жидкости. Клапаны применяют для создания перепада давления или предотвращения обратного потока жидкости, для частичного выпуска жидкости при повышении давления сверх установленного, а также для понижения давления и поддержания его постоянным. Кроме того, клапаны применяют как запорную арматуру для герметичного отключения трубопроводов (1).

Известно также, что в настоящее время получили широкое распространение штанговые глубинные насосы со множеством различных конструкций, в том числе специализированные для добычи высоковязкой нефти осложненной техническими примесями и газовым фактором, однако при их применении часто забиваются отверстия, что препятствует возвратно-поступательному движению затвора. Все упомянутые насосы имеют в основном шаровые, реже тарельчатые клапаны (2).

В условиях стесненных размеров указанных насосов эти клапаны не освобождают проходное сечение, а изменяют направление и скорость потока, уменьшая проходное сечение (остаточное проходное сечение приблизительно равно 30% сечения седла) и, как следствие, возникают большие потери напора.

Известен шаровой клапан для штангового насоса по добыче высоковязкой нефти, состоящий из цилиндрического корпуса и затвора (3).

Недостатком известного шарового клапана является то, что создается гидравлическое сопротивление, вызывающее при ходе вниз штока насоса отставание штанговой колоны от головки балансира, это приводит к сокращению полезной длины хода плунжера и ударным нагрузкам и, как следствие, к выходу из строя станка - качалки и штанговой колоны.

Из опыта эксплуатации известно также, что известные устройства не обеспечивают полного заполнения высоковязкой нефтью подплунжерного пространства при откачке.

Известен шаровый клапан, имеющий цилиндрический корпус и затвор, при этом затвор состоит из ограничительных стержней (4).

Недостатком данного шарового клапана является высокое гидравлическое сопротивление потока и тем самым низкая надежность штангового насоса.

Целью изобретения является снижение гидравлического сопротивления потока и тем самым повышение надежности и эффективности штангового насоса.

Это достигается тем, что в устройстве, включающем цилиндрический корпус и затвор, который состоит из ограничительных стержней, перемещающихся внутри корпуса, затвор дополнительно состоит из четырех шаров, расположенных в одной плоскости, причем ограничительные стержни соединены так, что полученные несимметричные клетки удерживают шары от бегания по кромке седла, образуя в открытом положении проходное сечение между корпусом, шарами и стержнями, которое больше максимально возможной суммарной площади отверстий седла. Максимальный диаметр отверстий седла определяется габаритами цилиндрического корпуса.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что в заявляемом устройстве площадь проходного сечения между корпусом, шарами и стержнями в 1,3 раза больше суммарной площади отверстий седла максимального диаметра за счет использования 4-х шаров, и не 1-го или 2-х, как в известных устройствах, это изменяет площадь проходного сечения, а следовательно, увеличивается пропускная способность. При этом гидравлическое сопротивление уменьшается в 2-3 раза по отношению к известным устройствам (то есть при максимально возможных диаметрах отверстия седла шаровый клапан обеспечивает снижение гидравлических потерь).

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показан общий вид клапана.

На фиг.2 показан разрез А-А.

Шаровый клапан состоит из цилиндрического корпуса (фиг.1), четырех шаров 2, расположенных в одной плоскости, плоского седла 3, ограничительных стержней 4 и 5, зафиксированных в отверстиях втулки 6.

Шаровый клапан работает следующим образом.

Шаровый клапан пропускает жидкость снизу вверх. При движении жидкости снизу вверх шарики 2 поднимаются, пропуская жидкость. Стержни 4 и 5 образуют несимметричные клетки, которые удерживают шары над отверстиями седла 3 и предотвращают “бегание” шаров вокруг кромки отверстия перед закрытием.

При прекращении движения жидкости шарики опускают в седло силой тяжести, а также обратным потоком при смене направления движения плунжера в насосе.

Источники информации

1. Политехнический словарь под редакцией А.Ю.Исилинского, Изд. “Советская энциклопедия”, Москва, 1980 г.

2. Обзорная информация “Новые технические средства для добычи высоковязкой нефти”. Вып.1/49, Москва, 1985 г., стр. 1-45.

3. Обзорная информация “Новые технические средства для добычи высоковязкой нефти”. Вып.1/49, Москва, 1985 г., стр. 22, прототип.

Шаровый клапан, имеющий цилиндрический корпус и затвор, который состоит из ограничительных стержней, отличающийся тем, что затвор дополнительно состоит из четырех шаров, расположенных в одной плоскости, а ограничительные стержни соединены так, что полученные нессиметричные “клетки”, в которые заключены шары, удерживают последние от бегания по кромке плоского седла, образуя при этом в открытой плоскости проходное сечение между корпусом, шарами и стержнями, которое больше максимальной возможной суммарной площади отверстия седла.