Клапан


 


Владельцы патента RU 2631178:

Таран Павел Анатольевич (RU)

Клапан предназначен для использования в шахтных и трубчатых колодцах для регулирования потоков жидкости при подъеме ее способом вытеснения вверх погружающимся в воду телом. Клапан содержит запорный элемент, установленный с возможностью перемещения внутри корпуса водоподъемника, седло для посадки запорного элемента, ограничитель перемещения запорного элемента, закрепленный с помощью резьбовой втулки. Запорный элемент выполнен в виде горизонтальной крышки, соединенной с ограничителем перемещения с помощью вертикальной стойки, проходящей через отверстие в дне корпуса водоподъемника. Ограничитель перемещения выполнен перфорированным для пропуска жидкости и по размеру превышает диаметр отверстия, через которое проходит стойка. Диаметр крышки запорного элемента составляет 0,8…0,98 внутреннего диаметра канала водоподъемника. Клапан закрывается от избыточного давления в корпусе водоподъемника и открывается силой гидростатического давления в водоеме. 1 ил.

 

Изобретение относится к области запорно-регулирующих устройств в потоках жидкостей.

Известен запорный шариковый клапан (RU 383936, опубл. в 1973 г. в бюллетене изобретений №24). В этом клапане запорный шарик нагружен пружиной и удерживается в этом положении. При гидродинамическом воздействии потока жидкости на шарик пружина сжимается и клапан пропускает жидкость. Недостаток клапана в том, что для открытия клапана требуется дополнительная энергия значительной величины.

Более близким по принципу действия и достигаемому эффекту является запорный шариковый клапан (RU 70544, опубл. 27.01.2008 г.). Этот клапан применяется при подъеме из скважины жидкости погружными насосами. Клапан предотвращает обратное движение жидкости из подъемной трубы в скважину и удерживает жидкость в подъемной трубе. При включении насоса клапан открывается за счет подъема шарика напором жидкости, а при выключении насоса клапан закрывается вследствие опускания шарика под действием своей силы тяжести. Клапан расположен внутри водоподъемной трубы и, несмотря на малые размеры запорного элемента при высоконапорном потоке жидкости, надежно работает.

Однако этот клапан невозможно применить при подъеме воды из шахтных и трубчатых колодцев путем вытеснения воды вверх утопающим в воде телом по патенту №2431059. В этом случае клапан должен быть закрыт при подаче воды потребителю, а открываться должен при поступлении воды из водоема в корпус водоподъемника.

Задача изобретения закрывать клапан при погружении рабочего тела в корпусе водоподъемника, чтобы вода не уходила в водоем. Открывать же клапан надо при подъеме рабочего тела, чтобы вода из водоема могла заходить в корпус водоподъемника.

Технический результат достигается тем, что для закрытия клапана используется давление в корпусе при погружении рабочего тела, а для открытия клапана используется гидростатическое давление водоема и гидродинамическое давление движущегося потока из водоема в корпус водоподъемника. Для этого запорный элемент клапана выполняется в виде горизонтальной плоской крышки, размещенной на вертикальной стойке, проходящей через входное отверстие в дне корпуса с возможностью ее вертикального перемещения. На нижнем конце стойки размещается ограничитель движения вверх запорного элемента.

Таким образом, клапан, содержащий запорный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса водоподъемника, седло, ограничитель перемещения запорного элемента, закрепленный с помощью резьбовой втулки, согласно изобретению снабжен вертикальной стойкой, соединяющей запорный элемент, выполненный в виде горизонтальной крышки с ограничителем его перемещения и проходящей через отверстие в дне корпуса водоподъемника. Таким образом, запорный элемент клапана находится внутри корпуса водоподъемника, а ограничитель его перемещения в водоеме. Для защиты ограничителя перемещений клапана от механических повреждений в водоеме корпус водоподъемника продлен ниже дна водоподъемника. При этом поперечный размер ограничителя больше поперечного размера отверстия в дне корпуса водоподъемника, через которое проходит стойка, связывающая запорный элемент с ограничителем его движения.

Клапан изображен на прилагаемом к описанию чертеже. Клапан размещен в дне корпуса водоподъемника 1 ниже рабочего тела 7, перемещающегося вдоль корпуса по вертикали. Он включает плоский запорный элемент 2, седло 3, ограничитель 4 перемещения по вертикали запорного элемента 2, стойку 5, связывающую запорный элемент 2 с ограничителем 4, резьбовую втулку 6, фиксирующую положение ограничителя на стойке 5, защитный кожух 8 ограничителя 4 перемещения клапана. Диаметр ограничителя больше диаметра отверстия в дне корпуса водоподъемника, чтобы остановить перемещение запорного элемента вверх при поступлении воды из водоема в корпус водоподъемника. Однако чтобы ограничитель не препятствовал поступлению воды из водоема в корпус, ограничитель выполнен перфорированным. Диаметр крышки запорного элемента 2 составляет 0,8…0,98 внутреннего диаметра корпуса водоподъемника 1. При этом нижнее значение диаметра запорного элемента гарантирует полное перекрытие отверстия в дне корпуса при погружении рабочего тела, а верхнее значение диаметра запорного элемента гарантирует прохождение запорного элемента внутри корпуса водоподъемника без трения о его стенки. При этом диаметр центральной часть крышки запорного элемента близок к диаметру отверстия в дне корпуса и выполнен непроницаемым, а ее периферийная часть перфорирована. Такое выполнение запорного элемента обеспечивает при нижнем его положении надежное перекрытие потока, а при верхнем положении обеспечивается пропуск воды из водоема внутрь корпуса водоподъемника.

Клапан работает следующим образом. При подготовке к работе водоподъемник размещают в водоеме таким образом, чтобы клапан был погружен в водоем на глубину не менее длины рабочего хода погружаемого тела, а лучше 2…3 рабочего хода. Перед началом работы корпус 1 водоподъемника заполнен водой, крышка 2 клапана закрывает донное отверстие корпуса, а погружаемое тело находится в верхнем крайнем положении. При погружении рабочего тела в корпус водоподъемника появляется избыточное давление, вытесняющее воду вверх и прижимающее запорный элемент 2 клапана к седлу 3. Такое положение сохраняется до тех пор, пока погружаемое тело не достигнет дна корпуса и не остановится. При этом ограничитель движения клапана находится внутри защитного кожуха 8. Так как дно корпуса 1 расположено ниже свободной поверхности воды в водоеме, то на запорный элемент клапана крышку 2 действует гидростатическое давление, равное р=Yh, где Y - объемный вес воды, a h - глубина погружения запорного элемента 2 в водоем. Это давление формирует силу гидростатического давления на запорный элемент 2 со стороны водоема. Эта сила равна F=pS, где S - площадь запорного элемента 2, контактирующего с водоемом. Если сила F будет больше веса клапана G, то вслед за поднимающимся рабочим телом 7 под действием гидростатического давления водоема будет подниматься вверх и запорный элемент 2 клапана, а вместе с ним и весь клапан.

При весе клапана 1 кг и погружении клапана в водоем на 1 м площадь запорного элемента клапана должна быть

S = F/p = F/Yh = 1 кг/1000 кг в метре кубическом 1 м = 0,001 м квадратного. Тогда диаметр крышки запорного элемента 2 должен быть больше 0,027 м. Это вполне реальный результат. Таким образом, в нашем случае при диаметре запорного элемента клапана больше 27 мм клапан всегда будет открываться при подъеме погружаемого тела 7 в корпусе. Когда пойдет вода через клапан, то сила, действующая на запорный элемент, возрастет за счет гидродинамического воздействия потока. Поэтому можно считать, что открывание клапана будет гарантированным. При открытии клапана вода из водоема заполнит внутреннее пространство водоподъемника и установится на одном уровне с водоемом. Это означает, что водоподъемник подготовлен к очередному циклу подъема воды. При этом клапан под действием своей силы тяжести опустится в нижнее положение и закроет вход из водоема в корпус водоподъемника.

Клапан, содержащий запорный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения внутри водоподъемника, седло запорного элемента, ограничитель перемещения запорного элемента, закрепленный с помощью резьбовой втулки, отличающийся тем, что снабжен вертикальной стойкой, соединяющей запорный элемент в виде горизонтальной крышки с ограничителем его перемещения и проходящей через отверстие в дне корпуса водоподъемника, при этом поперечный размер ограничителя больше поперечного размера отверстия, через которое проходит стойка, ограничитель выполнен перфорированным, а диаметр запорного элемента составляет 0,8…0,98 внутреннего диаметра корпуса водоподъемника, причем середина запорного элемента непроницаема, а периферия перфорирована.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для перекрытия бурильных труб и может быть использовано при бурении, смене инструмента и ремонте скважин без их глушения, для предотвращения фонтанирования скважин, зашламления турбобура и перелива жидкости через бурильную колонну при наращивании бурильных труб в процессе бурения.

Изобретение относится к обратным клапанам и может быть применено в обсадных трубах при цементировании. Обратный клапан состоит из корпуса, седла под шаровой затвор в осевом канале, гильзы с уплотнительным кольцом и шаром в осевом канале, ограничителя с отверстиями, перекрытыми подпружиненной кольцевой перегородкой.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, где используется технология непрерывной промывки, которая обеспечивает циркуляцию бурового раствора в скважине не только в процессе бурения, но при наращивании и при подъеме бурильной колонны.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для цементирования обсадной колонны. Клапан состоит из корпуса с осевым каналом, седла, подпружиненного запорного органа, связанного со штоком, втулки, связанной с корпусом.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть применено при освоении скважин. Клапан содержит полый корпус с муфтовым и ниппельным концами, снабженными резьбами для соединения клапана с колонной насосно-компрессорных труб и с радиальным отверстием, полый золотник с радиальным отверстием, поршень.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для проведения ремонта скважин. Клапан-отсекатель устанавливается в составе лифтовой колонны труб над гидравлическим устройством и состоит из разъемного корпуса, в осевом канале которого установлен полый плунжер с кольцевым выступом, опирающимся на пружину.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к клапанам обратным осесимметричным с верхним разъемом, и предназначено в качестве неуправляемых, автоматически действующих защитных устройств для предотвращения обратного потока рабочих сред в объектах энергетики и газонефтехимии.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к клапанам обратным осесимметричным, и предназначено в качестве неуправляемых, автоматически действующих защитных устройств для предотвращения обратного потока рабочих сред в объектах энергетики и газонефтехимии.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено в качестве обратного клапана для перекрытия проходного сечения трубопровода с потоком рабочих веществ. Обратный клапан содержит корпус (1).

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено, в частности, для добычи флюидов из скважины штанговыми винтовыми насосами. Клапан обратный штанговый включает седло и запорный элемент.

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти скважинными штанговыми насосами. Насос содержит цилиндр с всасывающим клапаном.

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в компрессорах, содержащих устройство свободноплавающего поршня. Горизонтальный поршневой компрессор содержит корпус с цилиндром и поршень, вставленный в цилиндр с возможностью совершать возвратно-поступательные движения.

Группа изобретений относится к способам и устройствам для перекачивания текучих сред и может быть использована в промышленности, на транспорте, в быту при перекачивании жидкостей, а также иных несжимаемых и сжимаемых текучих сред, в том числе при эксплуатации скважин в нефтедобывающей промышленности.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при создании поршневых высокоэффективных машин для сжатия и перемещения газов и жидкостей. Машина содержит цилиндр 1 и размещенный в нем с радиальным зазором 2 поршень 3 с компрессорной 5 и насосной 6 полостями.

Изобретение относится к поршневым машинам с бесконтактными лабиринтными уплотнениями и может быть использовано при создании высокоэкономичных поршневых насос-компрессоров.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к радиально-поршневым насосам, используемым для нагнетания жидкости с высоким давлением. Насос с жесткой связью шатуна с поршнем содержит корпус 1 с, по меньшей мере, одним цилиндром 2, в котором с образованием рабочей камеры 3 установлен выполненный за одно целое с шатуном 4 поршень 5 с опорным 6 и уплотнительным 7 элементами.

Изобретение относится к области компрессоростроения и предназначено для соединения поршня высшей ступени сжатия с поршневой группой низшей ступени сжатия. Шток составного дифференциального поршня поршневого компрессора представляет собой стержень, у одного конца которого выполнен присоединительный участок 1, а у другого конца выполнен участок 2 с наружной резьбой.

Изобретение может быть использовано в устройствах дозирования топлива. Поршень для устройства дозирования топлива, изготовленный из алюминиевого сплава, содержит упрочненную интенсивной пластической деформацией головку (1) с ультрамелкозернистой структурой материала.

Изобретение относится к поршневым компрессорам. Дисковый поршень двойного действия - состоит из двух полых литых деталей 1 и 2, изготовленных из магниевого сплава.

Заявляемая группа изобретений относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению, и может быть использована в цилиндрах различного назначения, в частности в цилиндропоршневых узлах поршневых компрессоров.

Изобретение относится к клапанным устройствам бурильной колонны с гидравлическим забойным двигателем для бурения нефтяных скважин, в частности к обратным клапанам, предназначенным для исключения шламования двигателя потоком текучей среды снизу и для предотвращения выбросов через бурильную колонну. Обратный клапан содержит монолитный корпус с проходным каналом для текучей среды, включающий переднюю и заднюю втулки, расположенные между ними боковые стенки, образующие сквозное боковое окно, цапфу, расположенную между боковыми стенками вблизи задней втулки, имеющую центральное отверстие и продольный паз, и ребра, расположенные между цапфой и боковыми стенками. Причем передняя втулка корпуса имеет седло клапана и седло манжеты, уплотнители для герметизации корпуса относительно бурильной колонны. Передняя втулка содержит клапанный модуль, включающий клапан с рабочей фаской, плотно контактирующей с седлом клапана в передней втулке корпуса. Причем центральная часть лобовой стенки клапана имеет сферическую поверхность, а также включающий шток, соединенный с клапаном, прижимную втулку, манжету из эластомера с гибкой кольцевой кромкой и плоской частью, представляющую собой единую конструкцию, причем гибкая кольцевая кромка манжеты контактирует с седлом манжеты в передней втулке корпуса, а плоская часть манжеты расположена между задним торцом клапана и прижимной втулкой, пружину, создающую усилие смещения клапанного модуля в плотное положение, которое может преодолеваться давлением текучей среды, действующим в направлении, противоположном направлению действия пружины, и направляющую втулку для штока клапана, установленную в отверстии цапфы. Расстояние Н между торцами клапана и прижимной втулки, образующими щелевую полость для размещения плоской части манжеты, и толщина Т плоской части манжеты, контактирующей с седлом манжеты в передней втулке корпуса, связаны соотношением Н=(0,65÷0,85) Т. Боковые стенки корпуса в местах сопряжения с ребрами на длине центрирующей втулки для штока имеют площадь поперечного сечения, составляющую от 65% до 75% площади поперечного сечения боковых стенок корпуса. Обратный клапан содержит дефлектор с радиально расположенными ребрами, установленный в пазах на торце передней втулки корпуса, направленном против потока текучей среды. Технический результат заключается в увеличении ресурса обратного клапана для бурильной колонны. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх