RU76379U1

RU76379U1 - CHECK VALVE

Info

Publication number: RU76379U1
Application number: RU2008121499/22U
Authority: RU
Inventors: Алексей Валерьевич Антоневич
Original assignee: Алексей Валерьевич Антоневич; Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "АВиС"
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2008-09-20

Abstract

Полезная модель относится к нефтяному машиностроению и может быть использована в нефтяных скважинах со штанговыми насосами или с электроцентробежными насосами, перекачивающими преимущественно жидкости с высоким содержанием механических примесей. Задачей является увеличение срока службы обратного клапана.The utility model relates to petroleum engineering and can be used in oil wells with sucker rod pumps or with electric centrifugal pumps that pump mainly liquids with a high content of solids. The objective is to increase the life of the check valve.

Клапан включает корпус, седло, запорный элемент, выполненный в виде шара, установленный в ограничителе с отверстиями для протока жидкости. Ограничитель выполнен в виде клетки, закрепленной с помощью стопорного кольца, с возможностью увеличения проходного сечения между запорным элементом и ограничителем, при осевом перемещении запорного элемента. Ограничитель выполнен с конусными отверстиями и конусными расточками для протока жидкости. Угол раствора конусных отверстий и расточек может находиться в диапазоне 1-20 градусов. Седло закреплено с помощью гайки и втулки. Для защиты резьбы, втулка снабжена уплотнительным кольцом.The valve includes a housing, a seat, a locking element made in the form of a ball mounted in a limiter with openings for fluid flow. The limiter is made in the form of a cage, fixed with a retaining ring, with the possibility of increasing the flow area between the locking element and the limiter, with axial movement of the locking element. The limiter is made with conical holes and conical bores for the flow of fluid. The angle of the solution of the cone holes and the bore may be in the range of 1-20 degrees. The seat is secured with a nut and sleeve. To protect the thread, the sleeve is equipped with a sealing ring.

Description

Полезная модель относится к нефтяному машиностроению и может быть использована в нефтяных скважинах со штанговыми насосами или с электроцентробежными насосами, перекачивающими преимущественно жидкости с высоким содержанием механических примесей.The utility model relates to petroleum engineering and can be used in oil wells with sucker rod pumps or with electric centrifugal pumps that pump mainly liquids with a high content of solids.

Известен клапан штангового насоса (по патенту на полезную модель RU 42281), содержащий запорный элемент со сферической или конической поверхностью и составное седло. Наружный кольцевой элемент седла выполнен из пластичного антифрикционного материала, внутренний кольцевой элемент выполнен из износостойкого твердого, но хрупкого материала. Отверстия наружного и внутреннего кольцевых элементов образованы конической сужающейся поверхностью с переходом в цилиндрическую поверхность. В результате достигается повышение надежности работы клапана за счет безударной посадки запорного элемента на внутренний кольцевой элемент.A known valve pump rod (according to the patent for utility model RU 42281) containing a locking element with a spherical or conical surface and a composite seat. The outer annular element of the saddle is made of plastic antifriction material, the inner annular element is made of wear-resistant solid, but brittle material. The holes of the outer and inner annular elements are formed by a conical tapering surface with a transition to a cylindrical surface. The result is an increase in the reliability of the valve due to the shock-free fit of the locking element on the inner annular element.

Известен клапан для насосных скважин (по патенту на полезную модель RU 50592), содержащий корпус с осевым отверстием и седлом для посадки шара и шар для перекрытия осевого отверстия. При посадке шара в седло происходит дросселирование жидкости через суженый зазор между шаром и сужением. Шар тормозится, за счет чего резко снижается сила удара его о посадочное седло.A known valve for pumping wells (according to the patent for utility model RU 50592), comprising a housing with an axial hole and a seat for seating the ball and a ball for closing the axial hole. When the ball lands in the saddle, fluid throttling occurs through the narrowed gap between the ball and the narrowing. The ball is braked, due to which the force of its impact on the landing saddle is sharply reduced.

Известен клапан обратный (по патенту на полезную модель RU 55018), выбранный в качестве прототипа, состоящий из цилиндрического корпуса с внутренним кольцевым выступом, запорного элемента, установленного с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, седла, закрепленного с помощью резьбовой втулки, ограничителя с отверстиями для протока жидкости.Known check valve (according to the patent for utility model RU 55018), selected as a prototype, consisting of a cylindrical body with an internal annular protrusion, a locking element mounted with the possibility of axial movement inside the body, a saddle fixed with a threaded sleeve, a stop with holes for fluid duct.

Общим недостатком известных клапанов является то, что при открытом клапане, запорный элемент занимает преимущественно одно положение в ограничителе (в клетке), не зависящее от величины потока. При этом, обтекание потоком, содержащим абразивные механические примеси, запорного элемента приводит к разрушению стенок корпуса или клетки.A common disadvantage of the known valves is that when the valve is open, the shut-off element occupies predominantly one position in the restrictor (in the cage), independent of the flow rate. In this case, the flow around the stream containing abrasive mechanical impurities of the shut-off element leads to the destruction of the walls of the body or cell.

Технической задачей полезной модели является увеличение срока службы обратного клапана.The technical task of the utility model is to increase the service life of the check valve.

Технический результат достигается в клапане обратном, включающем корпус, седло, запорный элемент, выполненный в виде шара, установленный в ограничителе с отверстиями для протока жидкости. Ограничитель выполнен в виде клетки, закрепленной с помощью стопорного кольца, с возможностью увеличения проходного сечения между запорным элементом и ограничителем, при осевом перемещении запорного элемента. Это достигается, например тем, что ограничитель выполнен с конусными отверстиями и конусными расточками для протока жидкости. Угол раствора конусных отверстий и расточек может находиться в диапазоне 1-20 градусов. Седло закреплено с помощью гайки и втулки. Для защиты резьбы, втулка снабжена уплотнительным кольцом.The technical result is achieved in a non-return valve, comprising a housing, a seat, a shut-off element made in the form of a ball, mounted in a limiter with holes for fluid flow. The limiter is made in the form of a cage, fixed with a retaining ring, with the possibility of increasing the flow area between the locking element and the limiter, with axial movement of the locking element. This is achieved, for example, by the fact that the restrictor is made with conical openings and conical bores for the flow of fluid. The angle of the solution of the cone holes and the bore may be in the range of 1-20 degrees. The seat is secured with a nut and sleeve. To protect the thread, the sleeve is equipped with a sealing ring.

Полезная модель поясняется рисунками фиг.1 - клапан обратный в сборе;The utility model is illustrated by drawings of figure 1 - check valve assembly;

фиг.2 - втулка;figure 2 - sleeve;

фиг.3 - ограничитель (клетка);figure 3 - limiter (cell);

фиг.4-5 - ограничитель (вид с торцов);4-5 - limiter (end view);

Клапан обратный состоит из цилиндрического корпуса 1 с внутренним кольцевым выступом 2. На концах корпуса 1 выполнена резьба 15 для монтажа в колонну. Внутри корпуса 1 установлены: запорный элемент 3 в виде шара, седло 4, ограничитель хода запорного элемента 3 в виде клетки 5. Седло 4, шар 3, клетка 5 выполнены из износостойких твердых сплавов, например ВК-15.The check valve consists of a cylindrical body 1 with an inner annular protrusion 2. At the ends of the body 1 a thread 15 is made for mounting in a column. Inside the housing 1 there are installed: a locking element 3 in the form of a ball, a saddle 4, a travel stop for the locking element 3 in the form of a cage 5. The saddle 4, ball 3, cage 5 are made of wear-resistant hard alloys, for example VK-15.

Седло 4 установлено с одной стороны кольцевого выступа 2, а клетка 5 закреплена с другой стороны кольцевого выступа 2 с помощью стопорного кольца 6.The saddle 4 is installed on one side of the annular protrusion 2, and the cage 5 is fixed on the other side of the annular protrusion 2 using the retaining ring 6.

Запорный элемент 3 установлен в клетке 5 с возможностью осевого перемещения внутри клетки 5, снабженной отверстиями 7 для протока жидкости (отверстия 7, переходящие в расточки 11, образующие вместе с перемычками 12, внутренние стенки клетки 5, фиг.3).The locking element 3 is installed in the cell 5 with the possibility of axial movement inside the cell 5, equipped with holes 7 for the flow of fluid (holes 7, passing into the bores 11, forming together with the jumpers 12, the inner walls of the cell 5, Fig.3).

Клетка 5 (фиг.3-5) выполнена с возможностью увеличения проходного сечения между запорным элементом 3 и клеткой 5, при осевом перемещении запорного элемента 3. Это Cell 5 (FIGS. 3-5) is configured to increase the flow area between the locking element 3 and the cell 5, with the axial movement of the locking element 3. This

может быть реализовано, например тем, что отверстия 7 для протока жидкости и расточки 11 на внутренних стенках выполнены конусными. Угол раствора конусных отверстий 7 (конусных расточек 11) может находиться в диапазоне 1-20 градусов (на фиг.3 показан угол а, составляющий половину угла раствора). Угол раствора зависит от диаметра шарового запорного элемента 3 (от его массы).can be realized, for example, by the fact that the holes 7 for the fluid flow and the bore 11 on the inner walls are made conical. The angle of the solution of the cone holes 7 (cone bores 11) can be in the range of 1-20 degrees (figure 3 shows the angle a, which is half the angle of the solution). The angle of the solution depends on the diameter of the ball locking element 3 (on its mass).

Возможны иные варианты выполнения отверстий 7 и расточек 11 на внутренних стенках клетки 5, обеспечивающие такую возможность, например трапецевидная форма отверстий 7 (расточек 11). Перемычки 12 выполняют роль направляющих для запорного элемента 3.Other options for making holes 7 and bores 11 on the inner walls of the cage 5 are possible, providing this possibility, for example, the trapezoidal shape of the holes 7 (bore 11). Jumpers 12 act as guides for the locking element 3.

Седло 4 закреплено с помощью резьбовой гайки 8 и резьбовой втулки 9 снабженной пазами 10 под ключ (фиг.2).The saddle 4 is fixed with the help of a threaded nut 8 and a threaded sleeve 9 provided with keyways 10 (Fig. 2).

Для защиты резьбы 13, втулка 9 снабжена уплотнительным кольцом 14.To protect the thread 13, the sleeve 9 is equipped with a sealing ring 14.

Клапан обратный работает следующим образом.The check valve operates as follows.

При использовании с насосами клапан устанавливают в насосно-компрессорную трубу.When used with pumps, the valve is installed in the tubing.

После включения насоса рабочая жидкость поступает через резьбовую втулку 8 к запорному элементу 3. Под действием давления жидкости запорный элемент 3 поднимается с седла 4 и перемещается внутри клетки 5 вдоль направляющих перемычек 12 по направлению потока, образуя поток жидкости внутри клапана. Положение равновесия запорного элемента 3 достигается при выравнивании силы тяжести, действующей на запорный элемент и силы, действующей на него со стороны потока. Далее жидкость проходит через отверстия 7 клетки 5 и поступает на выход клапана.After turning on the pump, the working fluid enters through the threaded sleeve 8 to the shut-off element 3. Under the action of fluid pressure, the shut-off element 3 rises from the seat 4 and moves inside the cage 5 along the guide bridges 12 in the direction of flow, forming a fluid flow inside the valve. The equilibrium position of the locking element 3 is achieved by aligning the gravity acting on the locking element and the force acting on it from the flow side. Next, the fluid passes through the holes 7 of the cell 5 and enters the valve outlet.

При увеличении потока жидкости, увеличивается сила, действующая на запорный элемент со стороны потока. Запорный элемент 3 поднимается вверх вдоль направляющих перемычек 12. При этом, увеличивается проходное сечение между запорным элементом и внутренними стенками клетки 5 и достигается новое положение равновесия запорного элемента 3 в клетке 5.With increasing fluid flow, the force acting on the shut-off element from the flow side increases. The locking element 3 rises up along the guide jumpers 12. At the same time, the passage section between the locking element and the inner walls of the cell 5 increases and a new equilibrium position of the locking element 3 in the cell 5 is reached.

Таким образом, достигается равномерность износа стенок клетки 5 за счет плавного увеличения проходного сечения между запорным элементом 3 и клеткой 5 при осевых перемещениях запорного элемента между крайними положениями. Кроме того, увеличивается площадь контакта между запорным элементом и клеткой 5: в зоне максимального износа размер h перемычки 12 больше в 2 раза, чем в зоне умеренного износа, что приводит к увеличению срока службы максимально изнашиваемой детали - клетки (фиг.3-5).Thus, the uniformity of the wear of the walls of the cell 5 is achieved due to a smooth increase in the bore between the locking element 3 and the cell 5 during axial movements of the locking element between the extreme positions. In addition, the contact area between the locking element and the cage 5 is increased: in the zone of maximum wear, the size h of the jumper 12 is 2 times larger than in the zone of moderate wear, which leads to an increase in the service life of the maximum wearing part - cells (Figs. 3-5) .

При остановке насоса запорный элемент 3 под давлением столба рабочей жидкости в колонне опускается в седло 4, тем самым предотвращает обратный поток рабочей жидкости и удерживает жидкость в колонне насосно-компрессорных труб.When the pump stops, the shut-off element 3 under the pressure of the column of working fluid in the column is lowered into the seat 4, thereby preventing the reverse flow of the working fluid and holds the fluid in the string of tubing.

При необходимости замены запорного элемента 3 или седла 4 в клапане сливают жидкость из колонны над обратным клапаном с помощью сливного клапана. Для замены седла 4 с запорным элементом 3 выкручивают резьбовую втулку 9 с гайкой 8. Втулка 9 не выходит за габариты корпуса 1, тем самым, уменьшая сопротивление потоку. Уплотнительное кольцо 14, установленное в кольцевой выточке во втулке 9 предохраняет резьбу 13 на гайке 8 от воздействия агрессивной рабочей жидкости.If it is necessary to replace the locking element 3 or the seat 4 in the valve, liquid is drained from the column above the non-return valve using a drain valve. To replace the seat 4 with the locking element 3, unscrew the threaded sleeve 9 with nut 8. The sleeve 9 does not go beyond the dimensions of the housing 1, thereby reducing flow resistance. An o-ring 14 installed in an annular groove in the sleeve 9 protects the thread 13 on the nut 8 from the effects of aggressive working fluid.

Claims

1. The check valve, comprising a housing, a seat, a locking element installed in the restrictor with holes for the fluid flow, configured to increase the flow area between the locking element and the limiter, with axial movement of the locking element.

2. The check valve according to claim 1, characterized in that the limiter is made with conical holes and bores for the flow of fluid.

3. The check valve according to claim 2, characterized in that the opening angle of the conical holes and the bore is 1-20 °.

4. The check valve according to claim 1, characterized in that the seat is fixed with a nut and a sleeve.

5. The check valve according to claim 4, characterized in that the sleeve is equipped with a sealing ring.

6. The check valve according to claim 1, characterized in that the limiter is made in the form of a cage fixed by means of a retaining ring.

7. The check valve according to claim 1, characterized in that the locking element is made in the form of a ball.