СПОСОБ ПЕРЕКАЧКИ НАГРЕВАЕМОЙ ЖИДКОСТИ И ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕПУСКНОЙ КЛАПАН ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА Российский патент 1998 года по МПК F16K17/38 F04B19/24 

Изобретение относится к системам перекачки рабочей среды при заданном температурном режиме и давлении из одной системы или емкости в другую.

Оно может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности, в энергетических установках, теплообменниках при перекачке жидкости на фоне высоковязких сред в подземные пласты и т.д.

Известен способ перекачки нагреваемой жидкости и запорное устройство, управляемое термочувствительным датчиком, в котором в качестве термоупругого вещества используют воду (SU, а.с. N 836435, кл. F 16 K 17/34, 1981).

Недостатком данного технического решения является низкая надежность его срабатывания при работе с жидкостями, связанными со средами, имеющими летучие компоненты.

Известен способ перекачки нагреваемой жидкости, заключающийся в том, что определяют температуру перекачиваемой жидкости в опорожняемой емкости, перекачку ее в заполняемую емкость осуществляют с помощью термочувствительного перепускного клапана, размещенного между указанными емкостями (SU, а.с. N 630515, кл. F 16 K 17/38, 1978).

Известен термочувствительный перепускной клапан для осуществления указанного способа, предназначенный для перепуска рабочей среды при достижении заданного температурного режима (там же).

Указанное техническое решение является наиболее близким к заявленному.

Недостатком известного способа является низкая точность поддержания фоновых или требуемых составляющих компонентов перекачиваемой жидкости на заданном уровне из естественных емкостей на фоне высоковязких сред с летучими компонентами.

При этом известный клапан обеспечивает точную тарировку величины температуры и надежность закрытия, однако, не реагируя на изменение давления рабочей среды, он не позволяет при перекачке жидкости обеспечивать точность поддержания указанных параметров.

Технический результат заявленного технического решения - обеспечение поддержания фоновых или требуемых составляющих компонентов перекачиваемой жидкости на заданном уровне при перекачке ее из естественных емкостей летучими компонентами.

Технический результат достигается за счет того, что в заявленном способе, заключающемся в том, что определяют температуру перекачиваемой жидкости в опорожняемой емкости, перекачку ее в заполняемую емкость осуществляют с помощью термочувствительного перепускного клапана, размещаемого между указанными емкостями, в несколько этапов, открытие клапана на каждом этапе осуществляют при достижении в одной из его полостей температуры и давления, обусловленных в том числе и летучими компонентами заданных величин, при снижении которых до пороговых значений клапан закрывают.

В заявленном термочувствительном перепускном клапане, содержащем корпус с впускным и выпускным каналами, расположенный между каналами главный запорный элемент, термочувствительное управляющее устройство в виде камеры с частично размещенным в ее полости термоупругим веществом и штока, один конец которого жестко связан с подвижной стенкой камеры, снабжен установленным между главным запорным элементом и одним из впускных каналов с образованием полости управления пилотным запорным элементом, закрепленным на свободном конце штока, при этом полость камеры заполнена сжатым газом. Кроме того, подвижная стенка камеры выполнена в виде сильфона, а в качестве термоупругого вещества применяют полисиликоновую жидкость, полимеры, капрон, ртуть и т.п.

На фиг.1 представлен пример конструктивного выполнения клапана; на фиг.2 - пример установки клапана в скважине при использовании его для разработки месторождений высокопарафинистой высоковязкой нефти.

Термочувствительный перепускной клапан состоит из корпуса 1 с впускными каналами 2 и выпускными каналами 3, главного запорного элемента 4, установленного на седле 5 и снабженного пружиной 6. Открытие и закрытие главного запорного элемента 4 осуществляется в зависимости от изменения температуры рабочей среды, фиксируемой термочувствительным управляющим устройством.

Устройство содержит камеру 7 с подвижной стенкой в виде сильфона 8 и шток 9, закрепленный на сильфоне 8. В полость 10 сильфона 8 помещают термоупругое вещество, например, полисилаксановую жидкость, полимеры, капрон или ртуть. Коэффициент температурного расширения вещества выбирают в зависимости от заданного температурного режима срабатывания клапана.

Полость 11 камеры 7 сообщена с полостью 10 сильфона 8 и заполнена сжатым газом. Давление зарядки газа определяется также условиями срабатывания клапана, которые выбирают в зависимости от требуемого состава перекачиваемой жидкости. Зарядку полости 10 осуществляют через зарядник 12 с пробкой 13 и золотником 14.

Между одним из каналов 2 и элементом 4 размещен пилотный запорный элемент 15, закрепленный на штоке 9 термочувствительного устройства, с седлом 16, образующим полость 17 управления главного запорного элемента 4.

Главный запорный элемент 4 имеет шток 18 с поршнем 19, снабженным уравнительным каналом 20, расположенным со стороны управляющей полости 17.

Клапан размещают в насосно-компрессорной трубе 21 эксплуатационной колонны 22, торец которой связан с пластом 23.

Способ перекачки с использованием термочувствительного перепускного клапана осуществляется следующим образом.

На первом этапе перекачки при достижении рабочей средой (перекачиваемая жидкость), омывающей корпус 1, заданного предела температуры, термоупругое вещество, находящееся в полости 10 сильфона 8, при нагревании расширяется. Давление в полости 10 повышается и разжимает сильфон 8. Жестко соединенный с ним шток 9 перемещает пилотный запорный элемент 15 вниз и выводит его из взаимодействия с седлом 16. Рабочая среда через канал в седле 16 попадает в полость 17, воздействует на поршень 19 и, сжимая пружину 6, открывается, перемещает запорный элемент 4, открывая его от седла 5. Клапан открывается, давление рабочей среды резко падает.

При снижении давления рабочей среды подается сигнал внешними устройствами на подачу рабочей среды через клапан.

В процессе подачи рабочей среды через клапан при снижении температуры до заданного нижнего предела термоупругое вещество, находящееся в полости 10 сильфона 8, при охлаждении сжимается, давление в полости 10 понижается и сильфон 8 от давления рабочей среды сжимается. Шток 9 переместит пилотный запорный элемент 15 вверх, введя его во взаимодействие с седлом 16 и перекрыв в нем отверстие. Давление рабочей среды в полости 17 резко падает, пружина 6 разожмется и переместит элемент 4 к седлу 5. Клапан закроется.

При наличии высоковязкой среды, имеющей летучие компоненты, это приведет к повышению давления среды, в результате достижения давлением порогового значения подается сигнал внешними устройствами на прекращение подачи на вход в клапан рабочей среды, охлаждающей термоупругое вещество.

Далее начнется процесс терморегулирования новой порции рабочей среды и цикл повторится.

Обеспечивается автоматический режим терморегулирования рабочей среды при заданных температурных режимах.

При снижении давления рабочей среды подается сигнал внешними устройствами на подачу новой порции рабочей среды на вход в клапан, которая охлаждает корпус клапана. Термоупругое вещество сжимается, давление в полoсти 10 и 11 термочувствительного устройства падает и шток 9 перемещает пилотный запорный элемент 15 к седлу, отсекая гидравлическую полость 17 управления от впускного канала 2.

Далее начнется процесс терморегулирования новой порции рабочей среды и цикл повторится.

Техническое решение обеспечивает автоматический режим терморегулирования рабочей среды при заданных температурных режимах и требуемой величине давления, которое обеспечивает подачу среды стабильного состава.

Использование: в различных отраслях промышленности, в частности в энергетических установках, теплообменниках при перекачке жидкости на фоне высоковязких сред в подземные пласты и т.д. Сущность: определяют температуру перекачиваемой жидкости в опорожняемой емкости, перекачку ее в заполняемую емкость осуществляют с помощью термочувствительного перепускного клапана, размещаемого между указанными емкостями, в несколько этапов, открытие клапана на каждом этапе осуществляют при достижении в одной из его полостей температуры и давления, обусловленных в том числе и летучими компонентами заданных величин, при снижении которых до пороговых значений клапан закрывают. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ перекачки нагреваемой жидкости, заключающийся в том, что определяют температуру перекачиваемой жидкости в опорожняемой емкости, перекачку ее в заполняемую емкость осуществляют с помощью термочувствительного перепускного клапана, размещаемого между указанными емкостями, отличающийся тем, что перекачку осуществляют в несколько этапов, при каждом из которых открытие клапана осуществляют по достижении в одной из его полостей температуры и давления заданных величин, при снижении которых до пороговых значений клапан закрывают. 2. Термочувствительный перепускной клапан для перекачки нагреваемой жидкости, содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, главный запорный элемент, расположенный между впускными и выпускными каналами, и термочувствительное управляющее устройство в виде камеры с размещенным в ее полости термоупругим веществом и штока, один конец которого жестко связан с подвижной стенкой камеры, отличающийся тем, что он снабжен установленным между главным запорным элементом и одним из впускных каналов с образованием полости управления пилотным запорным элементом, закрепленным на свободном конце штока, при этом полость камеры заполнена сжатым газом. 3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что подвижная стенка камеры выполнена в виде сильфона. 4. Клапан по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве термоупругого вещества применяют, например, или полисилаксановую жидкость, или полимеры, или капрон, или ртуть. 5. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что главный запорный элемент выполнен подпружиненным и имеет шток с поршнем, размещенным со стороны полости управления.