Обратный клапан

Изобретение относится к трубопроводной арматуре для газовой промышленности, предназначено для автоматического сброса потока флюида, исходящего из газовой скважины при несанкционированном выбросе газа, а также при разработке и создании обогреваемых обратных клапанов, устанавливаемых в нефтегазосборные трубы. Обратный клапан содержит корпус с присоединительными патрубками для основного компонента, преимущественно, нефти, и сбрасываемого компонента, преимущественно смеси нефти с газом. Запорный элемент состоит из неподвижной и подвижной частей, взаимодействующих между собой по общей эквидистантной поверхности, выполнен предпочтительно в виде седла с подпружиненной тарелкой и размещен в корпусе внутреннего блока. Последний представляет собой профилированное тело вращения, предпочтительно, цилиндр, установленный внутри корпуса клапана по линии сбрасываемого компонента. Продольная ось запорного элемента располагается перпендикулярно оси патрубка сбрасываемого компонента. Над тарелкой выполнена полость, соединенная каналами с внутренней полостью корпуса клапана. Каналы открываются вниз по потоку. В ответной части корпуса клапана установлена крышка, фиксирующая внутренний блок с запорным элементом от перемещений. Внутренний блок теплоизолирован от корпуса клапана при помощи неметаллических, предпочтительно выполненных из резиновых смесей, кольцевых уплотнений. В торце корпуса внутреннего блока, обращенном к крышке, установлена тяга, преимущественно цилиндрическая. Один конец тяги взаимодействует с корпусом внутреннего блока, а другой конец тяги, выполненный профилированным, - с внутренней поверхностью крышки корпуса клапана. Крышка выполнена в виде полого цилиндра с одним закрытым торцом и с образованием внутри крышки, между торцом крышки и торцом внутреннего блока, закрытой газовой полости, преимущественно воздушной. Между опорной поверхностью крышки и торцом внутреннего блока имеется зазор. Изобретение направлено на повышение надежности работы обратного устьевого клапана для его безопасной эксплуатации, независимо от внешних условий на устье скважины. 2 ил.

 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре для газовой промышленности, предназначено для автоматического сброса потока флюида, исходящего из газовой скважины при несанкционированном выбросе газа, и может быть использовано при разработке и создании обогреваемых обратных клапанов, устанавливаемых в нефтегазосборные трубы.

Одной из проблем, возникающих при работе обратного клапана, является обеспечение надежного обогрева места контакта между тарелкой клана и седлом, т.к. при отрицательных температурах окружающей среды происходит конденсация влаги из сбрасываемого потока на поверхностях контакта тарелки с седлом, что приводит к неполному закрытию клапана с последующим выходом его из строя.

Известен обратный клапан, содержащий корпус с присоединительными фланцами, запорный элемент в виде седла с подпружиненной тарелкой, установленный внутри корпуса по линии сбрасываемого компонента (клапан обратный устьевой незамерзающий 209АФ. 16.000, производства ОАО «АК «Корвет» 640046, Россия, г.Курган, ул. Бурова-Петрова, 20 - прототип).

Указанный клапан работает следующим образом. Основной поток компонента идет через патрубки и обогревает тарелку с седлом клапана. Сбрасываемый компонент, поступающий под большим давлением, чем основной, приоткрывает тарелку и сбрасывается в образовавшуюся щель.

Основными недостатками данного клапана является то, что тарелка располагается непосредственно в потоке нефти и имеет значительно большую площадь рабочей поверхности, чем площадь проходного сечения каналов для сброса газа.

Таким образом, для открытия клапана необходимо приложить давление со стороны газа для преодоления динамического и статического давлений потока нефти, воздействующего на тарелку, и усилия поджимающей пружины, что приводит к необходимости обеспечения значительного перепада давлений между рабочим и сбрасываемым потоками. Значительный перепад давления приводит к выходу из строя оборудования, установленного по линии.

Известен обратный клапан, содержащий корпус с присоединительными патрубками для основного компонента, например нефти, и сбрасываемого компонента, например смеси нефти с газом, запорный элемент в виде седла с подпружиненной тарелкой, установленный внутри корпуса по линии сбрасываемого компонента, при этом ось седла располагается перпендикулярно оси патрубка сбрасываемого компонента, а над тарелкой выполнена полость, соединенная каналами с внутренней полостью корпуса, причем каналы открываются вниз по потоку (патент РФ №2337264, МПК: Е21В 34/02, Е21В 33/03 - прототип).

Указанный клапан работает следующим образом.

Поток нефти, проходя через полость в корпусе, обтекает седло клапана и обогревает его вместе с тарелкой. Кроме этого, часть основного потока нефти заходит через каналы в полость над тарелкой клапана и дополнительно обогревает место уплотнения седла клапана и тарелки, обеспечивая, таким образом, требуемую температуру конструкции и герметичность места уплотнения.

При поступлении газовой смеси из скважины, имеющей более высокое давление, чем давление потока нефти, тарелка под действием потока газа поднимается вверх, поток газа сбрасывается через щель между тарелкой и седлом в полость. Из полости, по каналам поток поступает в полость корпуса и сбрасывается вниз по потоку. Таким образом, давление сбрасываемого потока уменьшается, и подпружиненная тарелка садится на седло.

При сбрасывании потока, имеющего более низкую температуру, чем основной поток, часть конденсата конденсируется на уплотнительных поверхностях седла и тарелки. После сбрасывания потока часть нефти поступает в полость через каналы и обогревает место уплотнения, что позволяет расплавить конденсат и обеспечить требуемые условия работы клапана.

Основным недостатком данного клапана является то, что при значительных отрицательных температурах окружающей среды, запорный элемент охлаждается до отрицательных температур за счет теплопроводности между частями клапана, находящимися внутри клапана и снаружи, при этом теплый поток нефти не успевает его прогреть до положительных температур. При контакте влажного газа с поверхностями уплотнительных элементов происходит оседание на них конденсата с пониженной температурой, что при низких температурах окружающей среды приводит к образованию льда на уплотняемых поверхностях тарелки и седла и выходу клапана из строя.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и повышение надежности работы обратного устьевого клапана для его безопасной эксплуатации, независимо от внешних условий на устье скважины, и тем самым обеспечение бесперебойной работы скважины в целом.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предложенном обратном клапане, содержащем корпус с присоединительными патрубками для основного компонента, преимущественно нефти, и сбрасываемого компонента, преимущественно смеси нефти с газом, запорный элемент, состоящий из неподвижной и подвижной частей, взаимодействующих между собой по общей эквидистантной поверхности, выполненный предпочтительно в виде седла с подпружиненной тарелкой и размещенный в корпусе внутреннего блока, преимущественно представляющем собой профилированное тело вращения, предпочтительно, цилиндр, установленный внутри корпуса клапана по линии сбрасываемого компонента, причем продольная ось запорного элемента располагается перпендикулярно оси патрубка сбрасываемого компонента, при этом над тарелкой выполнена полость, соединенная каналами с внутренней полостью корпуса клапана, причем каналы открываются вниз по потоку, крышку, установленную в ответную часть корпуса клапана и фиксирующую внутренний блок с запорным элементом от перемещений, согласно изобретению, внутренний блок теплоизолирован от корпуса клапана при помощи неметаллических, предпочтительно выполненных из резиновых смесей, кольцевых уплотнений, причем в торце корпуса внутреннего блока, обращенном к крышке, установлена тяга, преимущественно цилиндрическая, одним концом взаимодействующая с корпусом внутреннего блока, другим, предпочтительно, профилированным - с внутренней поверхностью крышки корпуса клапана, выполненной в виде полого цилиндра с одним закрытым торцом, при этом между опорной поверхностью крышки и торцом внутреннего блока имеется зазор.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявляемом устройстве, в отличие от конструктивного выполнения прототипа, внутренний блок теплоизолирован от корпуса клапана при помощи неметаллических, предпочтительно выполненных из резиновых смесей, кольцевых уплотнений, причем в торце корпуса внутреннего блока, обращенном к крышке, установлена тяга, преимущественно цилиндрическая, одним концом взаимодействующая с корпусом внутреннего блока, другим, предпочтительно, профилированным - с внутренней поверхностью крышки корпуса клапана, выполненной в виде полого цилиндра с одним закрытым торцом, при этом между опорной поверхностью крышки и торцом внутреннего блока имеется зазор. Такое конструктивное решение позволяет значительно уменьшить теплообмен между наружными и внутренними частями клапана за счет теплопроводности путем исключения контакта наружных и внутренних частей между собой.

Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемого технического решения, благодаря наличию новых признаков, обеспечивает получение технического результата, выражающегося в повышении надежности работы клапана, особенно в зимний период, без значительного усложнения его конструкции.

Конструктивное решение устройства дает возможность использования предложенного клапана в местностях с низкими температурами окружающей среды, что позволяет значительно сократить ассортимент и количество используемых клапанов при обслуживании скважины, снизить время и стоимость их обслуживания, и, тем самым, снизить время обслуживания скважины при ремонтных работах.

Указанные существенные признаки в совокупности, характеризующие сущность заявляемого технического решения, не известны в настоящее время для регулирующих устройств. Аналог, характеризующийся идентичностью всем существенным признакам заявляемого изобретения, в ходе исследований не обнаружен, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».

Существенные признаки заявляемого изобретения не могут быть представлены как комбинация, выявленная из известных решений с реализацией в виде отличительных признаков для достижения технического результата, из чего следует вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

В связи с тем, что описанное техническое решение предназначено для использования в рамках реальной системы обвязки газовой скважины при аварийном повышении давления в нем, изготовлено заявителем и прошло испытания с достижением заявляемого технического результата, предлагаемое изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность предложенного технического решения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез предложенного обратного обогреваемого клапана, на фиг.2 - поперечный разрез предложенного обратного обогреваемого клапана.

Основными элементами предложенного клапана являются:

1 - корпус;

2 - присоединительный патрубок;

3 - присоединительный парубок;

4 - запорный элемент;

5 - неподвижная часть запорного элемента;

6 - подвижная часть запорного элемента;

7 - внутренний блок;

8 - полость;

9 - каналы;

10 - крышка;

11 - кольцевое уплотнение;

12 - тяга;

13 - конец тяги;

14 - профилированный конец тяги;

15 - газовая полость;

16 - зазор.

Обратный клапан содержит корпус 1 с присоединительными патрубками 2 для основного компонента, например, нефти, и сбрасываемого компонента 3, например, смеси нефти с газом. Запорный элемент 4, состоящий из неподвижной 5 и подвижной 6 частей, взаимодействующих между собой по общей эквидистантной поверхности, выполненный предпочтительно в виде седла с подпружиненной тарелкой. Запорный элемент размещен в корпусе внутреннего блока 7, преимущественно представляющем собой профилированное тело вращения, предпочтительно, цилиндр, установленный внутри корпуса клапана по линии сбрасываемого компонента. Продольная ось запорного элемента 4 располагается перпендикулярно оси патрубка 3 сбрасываемого компонента. Над тарелкой 6 выполнена полость 8, соединенная каналами 9 с внутренней полостью корпуса 1 клапана. Каналы 9 открываются вниз по потоку. В ответной части корпуса 1 клапана установлена крышка 10, фиксирующая внутренний блок 7 с запорным элементом 4 от перемещений. Внутренний блок 7 теплоизолирован от корпуса 1 клапана при помощи неметаллических кольцевых уплотнений 11. В торце корпуса внутреннего блока 7, обращенном к крышке 10, установлена тяга 12, преимущественно цилиндрическая, одним концом 13 взаимодействующая с корпусом внутреннего блока 7, другим 14, предпочтительно, профилированным - с внутренней поверхностью крышки 10 корпуса 1 клапана, выполненной в виде полого цилиндра с одним закрытым торцом, с образованием внутри крышки 10, между торцом крышки и торцом внутреннего блока 7, закрытой газовой полости 15, преимущественно воздушной, при этом между опорной поверхностью крышки и торцом внутреннего блока имеется зазор 16.

Предложенный клапан работает следующим образом.

Поток нефти, проходя через полость в корпусе 1, обтекает седло клапана 4 и обогревает его вместе с тарелкой 5. Кроме этого часть основного потока нефти заходит через каналы 7 в полость 6 над тарелкой клапана 5 и дополнительно обогревает место уплотнения седла клапана 4 и тарелки 5, обеспечивая, таким образом, требуемую температуру конструкции и герметичность места уплотнения.

При поступлении газовой смеси из скважины, имеющей более высокое давление, чем давление потока нефти, тарелка 5 под действием потока газа поднимается вверх, поток газа сбрасывается через щель между тарелкой 5 и седлом 4 в полость 6. Из полости 6 по каналам 7 поток поступает в полость корпуса 1 и сбрасывается вниз по потоку. Таким образом, давление сбрасываемого потока уменьшается и подпружиненная тарелка 5 садится на седло 4.

При сбрасывании потока, имеющего более низкую температуру, чем основной поток, часть конденсата конденсируется на уплотнительных поверхностях седла 4 и тарелки 5. После сбрасывания потока часть нефти поступает в полость 6 через каналы 7 и обогревает место уплотнения, что позволяет расплавить конденсат и обеспечить требуемые условия работы клапана.

При работе клапана корпус внутреннего блока 7 прогревается под действием теплого потока добываемой жидкости. За счет того, что в торце корпуса внутреннего блока 7, обращенном к крышке 10, установлена тяга 12, преимущественно цилиндрическая, одним концом 13 взаимодействующая с корпусом внутреннего блока 7, другим 14, предпочтительно, профилированным - с внутренней поверхностью крышки 10 корпуса 1 клапана, и удерживающая корпус внутреннего блока 7 от перемещений, происходит значительное уменьшение тепловых потерь за счет уменьшения теплопередачи между внутренним блоком 7 и окружающей атмосферой. Наличие внутри крышки 10, между торцом крышки и торцом внутреннего блока 7, закрытой газовой полости 15, преимущественно воздушной, также позволяет уменьшить тепловые потери. Также для исключения потерь тепла между опорной поверхностью крышки 10 и торцом внутреннего блока 7 выполнен зазор 16.

Использование предложенного технического решения позволит расширить диапазон изменения величины расхода транспортируемой среды, увеличить срок службы запорного элемента, сократить количество используемых клапанов при обслуживании скважины, снизить время и стоимость их обслуживания, снизить время обслуживания скважины при ремонтных работах.

Обратный клапан, содержащий корпус с присоединительными патрубками для основного компонента, преимущественно нефти, и сбрасываемого компонента, преимущественно смеси нефти с газом, запорный элемент, состоящий из неподвижной и подвижной частей, взаимодействующих между собой по общей эквидистантной поверхности, выполненный предпочтительно в виде седла с подпружиненной тарелкой, размещенный в корпусе внутреннего блока, преимущественно представляющем собой профилированное тело вращения, предпочтительно цилиндр, установленный внутри корпуса клапана по линии сбрасываемого компонента, причем продольная ось запорного элемента располагается перпендикулярно или практически перпендикулярно оси патрубка сбрасываемого компонента, при этом над тарелкой выполнена полость, соединенная каналами с внутренней полостью корпуса клапана, причем каналы открываются вниз по потоку, крышку, установленную в ответную часть корпуса клапана и фиксирующую внутренний блок с запорным элементом от перемещений, отличающийся тем, что внутренний блок теплоизолирован от корпуса клапана при помощи неметаллических, предпочтительно выполненных из резиновых смесей кольцевых уплотнений, причем в торце корпуса внутреннего блока, обращенном к крышке, установлена тяга, преимущественно цилиндрическая, одним концом взаимодействующая с корпусом внутреннего блока, другим, предпочтительно профилированным - с внутренней поверхностью крышки корпуса клапана, выполненной в виде полого цилиндра с одним закрытым торцом, с образованием внутри крышки, между торцом крышки и торцом внутреннего блока закрытой газовой полости, преимущественно воздушной, при этом между опорной поверхностью крышки и торцом внутреннего блока имеется зазор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к трубопроводной арматуре для газовой промышленности и может быть применено при разработке и создании обогреваемых обратных клапанов. .

Изобретение относится к трубопроводной арматуре для газовой промышленности и может быть применено при разработке и создании обогреваемых обратных клапанов, устанавливаемых в насосно-компрессорные трубы.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть применено при разработке и создании обогреваемых обратных клапанов, устанавливаемых в насосно-компрессорные трубы.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к арматуростроению, и может быть использовано в технологических трубопроводах для управления проводимой средой. .

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для освоения и ремонта нефтяных и газовых скважин (кислотная обработка, разрыв пласта, заглушение и т.д.), работающих в тяжелых условиях (агрессивная среда, высокая концентрация твердых частиц, высокое давление) в качестве клапанных узлов плунжерных насосных установок для обслуживания скважин.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в пиротехнике для прохода форса пламени от пировоспламенителя к заряду при его инициировании и исключения последующего перетекания высокотемпературного, находящегося под высоким давлением газа, в обратном направлении.

Изобретение относится к донному клапану для тарельчатой колонны согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. .

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для автоматического сброса потока флюида, исходящего из газовой скважины при несанкционированном выбросе газа при разработке и создании обогреваемых обратных клапанов, устанавливаемых в насосно-компрессорные трубы.

Изобретение относится к быстроразъемным соединительным устройствам, предназначенное для трубопроводов, по которым транспортируются текучие среды, и имеющее встроенный в него обратный клапан.

Изобретение относится к устройству для управления текучей средой, к регулятору текучей среды. .

Изобретение относится к области арматуростроения и предназначено для использования в водоотводных устройствах, например в водопроводных кранах. .

Изобретение относится к раздаточному устройству для аппарата раздачи воды, который рассчитан, прежде всего, на раздачу питьевой воды, с клапанным устройством, которое имеет стержень клапана, выполненный с возможностью уплотнительного прилегания к седлу клапана, и с раздаточным корпусом, который имеет первое входное отверстие и находящееся с первым входным отверстием в гидродинамической связи второе входное отверстие для подсоединения подводящих водопроводов, а также выходное отверстие для выдачи воды, которое находится в гидродинамической связи с первым входным отверстием и вторым входным отверстием, причем гидродинамическая связь между обоими входными отверстиями и выходным отверстием происходит через канальный участок, который на расположенном на торцевой стороне конце имеет седло клапана для стержня клапана.

Изобретение относится к запорной арматуре и предназначено для автоматического переключения направления потока газообразного хлора в трубопроводе с одной линии на другую при замене опустошенного источника: баллона или контейнера, на полный без остановки процесса дозирования хлора при дезинфекции воды без присутствия человека.

Смеситель // 2418915
Изобретение относится к области сантехнического оборудования квартир, более конкретно к смесителям. .

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для использования в нефте-, газо- и трубопроводах, теплоэнергетике, двигателе- и турбостроении, химической промышленности.

Клапан // 2347127
Изобретение относится к области гидропневоавтоматики и предназначено для использования в гидравлических механизмах систем управления летательных аппаратов. .

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для автоматического сброса потока флюида, исходящего из газовой скважины при несанкционированном выбросе газа при разработке и создании обогреваемых обратных клапанов, устанавливаемых в насосно-компрессорные трубы.

Изобретение относится к устройствам для переключения газовых потоков малых расходов и может найти применение в газовых системах различных приборов, в частности в медицинских озонаторах.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для оборудования скважин, оснащенных электропогружными насосами. .

Изобретение относится к трубопроводной арматуре для газовой промышленности, предназначено для автоматического сброса потока флюида, исходящего из газовой скважины при несанкционированном выбросе газа, а также при разработке и создании обогреваемых обратных клапанов, устанавливаемых в нефтегазосборные трубы

Наверх