RU174522U1

RU174522U1 - Valve assembly for pump

Info

Publication number: RU174522U1
Application number: RU2017131539U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Витальевич Зверев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "СП Омега"
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2017-10-18

Abstract

Полезная модель относится к гидромашиностроению, в частности к клапанным узлам, преимущественно, плунжерных или поршневых нефтегазопромысловых насосов, нагнетающих абразивосодержащие растворы. Клапанный узел для насоса содержит седло, имеющее осевой канал и канавку с расположенным в ней уплотнительным кольцом, и тарельчатый клапан с периферийным эластичным уплотнителем, зафиксированным в кольцевой канавке, и направляющей крестовиной, расположенной в осевом канале седла. Седло в верхней части снабжено кольцевым выступом, имеющим внутреннюю коническую рабочую поверхность, наклоненную к продольной оси клапанного узла, а рабочая поверхность эластичного уплотнителя в поперечном сечении имеет радиус «R», кольцевая канавка тарельчатого клапана ограничена верхней и нижней горизонтальными полками, при этом верхняя горизонтальная полка длиннее, чем нижняя горизонтальная полка. Технический результат, получаемый при решении указанной задачи, заключается в достижении плавной посадки клапана на седло вне диапазона значений возрастания ударных нагрузок.The utility model relates to hydraulic engineering, in particular to valve assemblies, mainly plunger or piston oil and gas field pumps, which pump abrasive solutions. The valve assembly for the pump comprises a seat having an axial channel and a groove with an o-ring located therein, and a poppet valve with a peripheral elastic seal fixed in the annular groove, and a guide cross located in the axial channel of the saddle. The saddle in the upper part is equipped with an annular protrusion having an internal conical working surface inclined to the longitudinal axis of the valve assembly, and the working surface of the elastic seal in cross section has a radius of "R", the annular groove of the poppet valve is limited by the upper and lower horizontal shelves, while the upper horizontal The shelf is longer than the lower horizontal shelf. The technical result obtained when solving this problem is to achieve a smooth landing of the valve on the seat outside the range of values for increasing shock loads.

Description

Полезная модель относится к гидромашиностроению, в частности к клапанным узлам, преимущественно, плунжерных или поршневых нефтегазопромысловых насосов, нагнетающих абразивосодержащие растворы.The utility model relates to hydraulic engineering, in particular to valve assemblies, mainly plunger or piston oil and gas field pumps, which pump abrasive solutions.

Из уровня техники известен клапанный узел плунжерного насоса, содержащий корпус, в полости которого размещено седло с осевым каналом и конической рабочей поверхностью, и тарельчатый клапан с периферийным эластичным уплотнителем, зафиксированным в кольцевой канавке, и направляющей крестовиной, расположенной в осевом канале седла (см. патент RU 1351 U1, опубл. 16.12.1995).A plunger pump valve assembly is known from the prior art, comprising a housing in the cavity of which a seat with an axial channel and a conical working surface is located, and a poppet valve with a peripheral elastic seal fixed in an annular groove and a guide cross located in the axial channel of the seat (see patent RU 1351 U1, publ. 16.12.1995).

Из уровня техники известен клапанный узел плунжерного насоса для обслуживания скважин, включающий клапан с кольцевой канавкой под уплотнение и конической рабочей поверхностью, седло клапана с конической рабочей поверхностью, выполненной в головке седла, и кольцевое уплотнение, при этом площадь контакта между рабочей поверхностью седла и кольцевым уплотнением составляет 65-68% от общей площади поверхности контакта, при этом клапан выполнен из легированной стали (см. RU 106928 U1, опубл. 27.07.2011).The prior art valve assembly of a plunger pump for servicing wells, including a valve with an annular groove for a seal and a conical working surface, a valve seat with a conical working surface made in the head of the seat, and an annular seal, wherein the contact area between the working surface of the saddle and the annular the seal is 65-68% of the total contact surface area, while the valve is made of alloy steel (see RU 106928 U1, publ. 07.27.2011).

Недостатками известных устройств является неравномерное распределение ударной нагрузки на эластичном уплотнителе и, как следствие, его недолговечность.The disadvantages of the known devices is the uneven distribution of the shock load on the elastic sealant and, as a consequence, its fragility.

Технической задачей заявленного клапанного узла является повышение ресурса его работы и надежности.The technical task of the claimed valve assembly is to increase its service life and reliability.

Технический результат, получаемый при решении указанной задачи, заключается в достижении плавной посадки тарельчатого клапана на седло вне диапазона значений возрастания ударных нагрузок.The technical result obtained by solving this problem is to achieve a smooth landing of the poppet valve on the seat outside the range of increase in shock loads.

Технический результат достигается тем, что клапанный узел для насоса содержит седло, имеющее осевой канал и канавку с расположенным в ней уплотнительным кольцом, и тарельчатый клапан с периферийным эластичным уплотнителем, зафиксированным в кольцевой канавке, и направляющей крестовиной, расположенной в осевом канале седла, седло в верхней части снабжено кольцевым выступом, имеющим внутреннюю коническую рабочую поверхность, наклоненную к продольной оси клапанного узла, а рабочая поверхность эластичного уплотнителя в поперечном сечении имеет радиус «R», кольцевая канавка тарельчатого клапана ограничена верхней и нижней горизонтальными полками, и верхняя горизонтальная полка длиннее, чем нижняя горизонтальная полка, при этом заготовка клапана может быть выполнена из проката, поковки методом торцевой раскатки, вакуумного литья под давлением и литья под давлением из легированной стали с содержанием хрома Cr от 0,4 до 1,65 и никеля Ni от 0,3 до 4,4.The technical result is achieved by the fact that the valve assembly for the pump contains a seat having an axial channel and a groove with a sealing ring located in it, and a poppet valve with a peripheral elastic seal fixed in the annular groove, and a guide cross located in the axial channel of the saddle, the saddle in the upper part is provided with an annular protrusion having an inner conical working surface inclined to the longitudinal axis of the valve assembly, and the working surface of the elastic seal in cross section and has a radius of "R", the annular groove of the poppet valve is limited by the upper and lower horizontal shelves, and the upper horizontal shelf is longer than the lower horizontal shelf, while the valve blank can be rolled, forged by end rolling, vacuum casting and casting under pressure from alloy steel with a chromium content of Cr from 0.4 to 1.65 and nickel Ni from 0.3 to 4.4.

Снабжение седла в верхней части кольцевым выступом, внутренняя поверхность которого является конической рабочей поверхностью седла с наклоном к продольной оси клапанного узла под углом 25-85°, позволяет надежно центрировать тарельчатый клапан без значительного увеличения сил трения при его отрыве. Угол наклона конической рабочей поверхности периферийного эластичного уплотнителя в поперечном сечении имеет радиус «R», что обеспечивает плавную посадку тарельчатого клапана на седло, поскольку периферийный эластичный уплотнитель, являясь демпфером, постепенно с увеличивающимся усилием сжимается от периферии к центру, значительно снижая скорость тарельчатого клапана. Ограничение кольцевой канавки верхней длинной и нижней короткой горизонтальными полками, обеспечивает наиболее простое и надежное крепление для периферийного эластичного уплотнителя, а также равномерное распределение усилий в периферийном эластичном уплотнителе, тем самым способствуя плавной посадке тарельчатого клапана на седло.The supply of the saddle in the upper part with an annular protrusion, the inner surface of which is the conical working surface of the saddle with an inclination to the longitudinal axis of the valve assembly at an angle of 25-85 °, allows the poppet valve to be reliably centered without a significant increase in the friction forces when it breaks. The tilt angle of the conical working surface of the peripheral elastic seal in the cross section has a radius of "R", which ensures a smooth fit of the poppet valve on the seat, since the peripheral elastic seal, being a damper, gradually compresses from the periphery to the center with increasing force, significantly reducing the speed of the poppet valve. The limitation of the annular grooves of the upper long and lower short horizontal shelves provides the simplest and most reliable fastening for the peripheral elastic seal, as well as uniform distribution of forces in the peripheral elastic seal, thereby facilitating a smooth fit of the poppet valve on the seat.

Таким образом, заявленный клапанный узел для насоса позволяет обеспечить плавную посадку тарельчатого клапана на седло и избежать ударных нагрузок, значительно повышая срок службы периферийного эластичного уплотнителя и клапанного узла в целом.Thus, the claimed valve assembly for the pump allows for a smooth fit of the poppet valve on the seat and avoids shock loads, significantly increasing the service life of the peripheral elastic seal and the valve assembly as a whole.

Заявленный клапанный узел для насоса иллюстрируется фигурой, на которой изображен его поперечный разрез.The claimed valve assembly for the pump is illustrated by a figure, which shows a cross section thereof.

Клапанный узел, в частности, для плунжерных или поршневых насосов содержит седло 1, имеющее осевой канал 2 и канавку 3 с расположенным в ней резиновым уплотнительным кольцом 4, и тарельчатый клапан 5 с периферийным эластичным уплотнителем 6, зафиксированным в кольцевой канавке 7, и направляющей крестовиной 8, расположенной в осевом канале седла, седло в верхней части снабжено кольцевым выступом 9, имеющим внутреннюю коническую рабочую поверхность 10, наклоненную к продольной оси клапанного узла, в частности, под углом 25-85°, а рабочая поверхность эластичного уплотнителя в поперечном сечении имеет радиус «R», например, в диапазоне от 4 до 25 мм, при этом кольцевая канавка клапана сверху ограничена длинной горизонтальной полкой 11, а снизу - короткой горизонтальной стенкой 12.The valve assembly, in particular for plunger or piston pumps, contains a seat 1 having an axial channel 2 and a groove 3 with a rubber sealing ring 4 located therein and a poppet valve 5 with a peripheral elastic seal 6 fixed in the annular groove 7 and a guide cross. 8, located in the axial channel of the seat, the seat in the upper part is provided with an annular protrusion 9 having an internal conical working surface 10 inclined to the longitudinal axis of the valve assembly, in particular at an angle of 25-85 °, and the working surface the elastic seal in the cross section has a radius of "R", for example, in the range from 4 to 25 mm, while the annular groove of the valve is bounded above by a long horizontal shelf 11, and from below by a short horizontal wall 12.

Отношение высоты «h» кольцевого выступа седла к общей высоте «Н» кольцевого выступа седла и тарелки клапана составляет не более 0,5. Отношение наружного диаметра «D» эластичного уплотнителя к его посадочному диаметру «d» составляет 1,20-1.4. Отношение наружного диаметра «D» тарелки к диаметру «d1» осевого канала седла составляет 1,4-1,6.The ratio of the height “h” of the annular projection of the seat to the total height “H” of the annular projection of the seat and valve disc is not more than 0.5. The ratio of the outer diameter "D" of the elastic seal to its landing diameter "d" is 1.20-1.4. The ratio of the outer diameter "D" of the plate to the diameter "d1" of the axial channel of the saddle is 1.4-1.6.

Все раскрытые в полезной модели соотношения являются оптимальными с точки зрения долговечности и получены в результате многочисленных испытаний клапанного узла.All ratios disclosed in the utility model are optimal in terms of durability and are obtained as a result of numerous tests of the valve assembly.

Работа узла осуществляется следующим образом.The operation of the node is as follows.

Клапанный узел относится к системе распределения потока рабочей жидкости плунжерного насоса. При возвратно-поступательном движении плунжера на цикле заполнения объем рабочей камеры увеличивается и в ней устанавливается давление меньшее, чем во всасывающей магистрали. Под действием разности давлений тарельчатый клапан поднимается до упора (на чертеже не показан) и камера заполняется жидкостью из всасывающей магистрали. При уменьшении объема камеры (на цикле вытеснения), когда плунжер совершает рабочий ход, давление в рабочей камере повышается, всасывающий клапан закрывается и, когда давление в рабочей камере превысит давление в напорной магистрали, клапан поднимается и жидкость вытесняется в напорную магистрали.The valve assembly refers to a plunger pump fluid distribution system. During the reciprocating movement of the plunger during the filling cycle, the volume of the working chamber increases and a lower pressure is established in it than in the suction line. Under the influence of the pressure difference, the poppet valve rises to the stop (not shown in the drawing) and the chamber is filled with liquid from the suction line. When the chamber volume decreases (during the displacement cycle), when the plunger makes a working stroke, the pressure in the working chamber rises, the suction valve closes, and when the pressure in the working chamber exceeds the pressure in the pressure line, the valve rises and the liquid is forced out into the pressure line.

Claims

A valve assembly for a pump comprising a seat having an axial channel and a groove with an o-ring located therein and a poppet valve with a peripheral elastic seal fixed in the annular groove and a guide cross located in the axial channel of the saddle, characterized in that the saddle is in the upper the part is equipped with an annular protrusion having an inner conical working surface inclined to the longitudinal axis of the valve assembly, and the working surface of the elastic seal in cross section has a radius of "R", rotating arm poppet groove defined by an upper and lower horizontal flanges, wherein the upper horizontal leg longer than the lower horizontal leg.