RU2180709C1

RU2180709C1 - Piston pump valve

Info

Publication number: RU2180709C1
Application number: RU2001107069/06A
Authority: RU
Inventors: Б.С. Захаров; И.Б. Захаров
Original assignee: Захаров Борис Семенович; Захаров Иван Борисович
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2002-03-20

Abstract

FIELD: oil production equipment, piston pumps, particularly sucker-rod and drilling pumps. SUBSTANCE: valve of piston pump includes seat arranged in housing and disk engaging with seat and having rod passing through guide provided in partition with peripheral openings for liquid. Rod is provided at least with one additional disk engaging with partition without closing peripheral openings and arranged outside zone of seat with possibility of synchronous engagement of respective discs with seat and partition. EFFECT: enhanced operational reliability, increased useful life period of pump valve. 1 dwg _

Description

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию и предназначено преимущественно для поршневых насосов, в частности штанговых и буровых насосов. The invention relates to oil-producing equipment and is intended primarily for piston pumps, in particular sucker rod pumps and mud pumps.

Известны клапаны штанговых насосов, состоящие из пары седло-шарик (см. "Скважинные штанговые насосы для добычи нефти", каталог, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Москва, 1988). Known valves of sucker-rod pumps, consisting of a pair of saddle-ball (see "Well sucker-rod pumps for oil production", catalog, TSINTIHIMNEFTEMASH, Moscow, 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. The disadvantage of these ball valves is that the sealing surface on the seat is excessively overloaded and therefore wears out quickly. Another disadvantage of ball valves is that they do not work well in deviated wells when pumping viscous and contaminated fluids.

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). A poppet valve of a mud pump is also known, in which the conical bearing surface of the seat has an additional bearing surface made on the ribs in the seat (see SU 1617231 A1, class F 16 K 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. A disadvantage of the known device is the insufficient unloading of the supporting sealing surface and a decrease in the bore of the saddle with ribs in comparison with the bore in a conventional saddle without ribs and a guide.

Задачей изобретения является повышение надежности работы клапана поршневого насоса и увеличение его срока службы. The objective of the invention is to increase the reliability of the piston pump valve and increase its service life.

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. The technical result is achieved by the fact that in the valve of the piston pump containing a saddle installed in the housing, a plate interacting with it, a rod passing through a guide made in a partition with peripheral holes for fluid passage, the rod is equipped with at least one additional plate interacting with a partition without overlapping peripheral holes and located outside the zone of the saddle with the possibility of synchronous interaction of the respective plates with the saddle and the partition.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема одного из вариантов клапана в закрытом положении. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of one of the valve options in the closed position.

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. The valve comprises a housing 1, a seat 2 installed in the housing. A sealing (supporting) annular surface 3 is made on the saddle 2, and a plate 4 interacts with the rod 5. The rod 5 passes through a guide 6 made in the partition 7 fixed in the housing 1 . For the passage of fluid in the partition 6, peripheral openings are made 8. A load is proportional to the area of the plate 4, which is transmitted to the sealing surface 3 of the seat 2. In order to reduce the specific contact load on the sealing surface 3 of the seat 2, the stem 5 is equipped with at least one additional plate 9, which is supported on the supporting surface 10 of the partition 7 without overlapping peripheral holes 8 and is located outside the passage section of the seat 2 at a certain distance from it with the possibility of synchronous interaction of the respective plates with a saddle and a partition. A compression spring 11 is put on the stem 5, which, leaning on one side of the housing 1, and on the other, on the washer 12 with nut 13, presses the plate 4 to the seat 2 and forcibly closes the valve.

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.Given the discharge pressure "p" and the diametral size of the plate 4D, the required specific contact load on the sealing surfaces of the plate 4 and the seat 2 can be obtained due to a certain ratio of the area of the plate 4 (A = 0.25пD ² ), which is affected by the pressure "p" , and the area of the supporting surface of the plate 9. The area of the supporting surface can be changed either by changing the diameters of the plate 9 and the rod 5, or by the number of plates 9 and the partitions 7. In this case, the stem 5, plates 9 and partitions 7 can be located both from the bottom of the valve and from above, as well as simultaneous both from below and from above.

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. The principle of operation of the poppet valve remains the same, that is, when the piston moves up due to a pressure drop, plate 4 rises and passes liquid into the pump, and when the piston moves down, under the influence of the valve weight and / or spring force 11, the plate 4 sits on the seat 2 and seals it working cavity of the pump. When the valve is closed, the load acting on the entire area of the plate 4 is evenly distributed on the reference areas of the surfaces 3 and 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. The invention allows to increase the valve durability by reducing contact loads in the valve, as well as reduce the requirements for the materials from which the valve pair is made, for example, instead of expensive chromium high-carbon steels or ceramics, use stainless mild steel, plastic or an elastomer, and manufacture parts of additional supporting surfaces from high-strength wear-resistant materials. Of particular importance is the invention for sucker rod pumps in which the diameters of the valves are limited.

Claims

A piston pump valve comprising a saddle installed in the housing, interacting with a plate with a rod passing through a guide made in a partition with peripheral holes for fluid passage, characterized in that the rod is equipped with at least one additional plate interacting with the partition without overlapping peripheral holes and located outside the zone of the saddle with the possibility of synchronous interaction of the respective plates with the saddle and the partition.