КЛАПАН ОБРАТНЫЙ УСТЬЕВОЙ Российский патент 2023 года по МПК F16K15/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к арматуростроению, и может быть использовано для перепуска газа из затрубного пространства устьевой арматуры в линию выкида и предотвращения перетоков добываемой среды в затрубное пространство устьевой арматуры [F16K 15/00, F16K 15/04, F16K 17/02].

Из уровня техники известен КЛАПАН ОБРАТНЫЙ СБРОСОВЫЙ [RU93480, опубл.: 27.04.2010], предназначенный для предотвращения попадания рабочей среды в сопутствующую среду, а также для сброса избыточного давления сопутствующей среды в основной канал, по которому проходит поток рабочей среды. Обратный клапан содержит корпус, в котором жестко укреплен стакан с размещенной в нем гильзой. В стакане и гильзе выполнены каналы, в гильзу установлены шток, зафиксированный втулкой, пружина и шарик. Стакан и гильза соединены между собой конической резьбой.

Также известен КЛАПАН ОБРАТНЫЙ НЕЗАМЕРЗАЮЩИЙ [RU122739, опубл.: 10.12.2012], который содержит трубчатый корпус, сваренный со стаканом, в канале которого размещен обратный затвор с входным и выходным каналами и между стаканом и трубчатым корпусом установлена проставка, внутри которой пропущен выходной канал обратного затвора, а каналы, соединяющие обратный затвор с трубчатым корпусом выполнены с характеристикой конфузора, и конец выходного канала, пропущенного через проставку, располагается между осью трубчатого корпуса и стенкой последнего, соединенного с проставкой.

Наиболее близким по технической сущности является КЛАПАН ОБРАТНЫЙ НЕЗАМЕРЗАЮЩИЙ [RU 124348, опубл.: 20.01.2013], который содержит корпус, сваренный со стаканом, с размещенным в канале последнего обратным затвором, выходной конец проходного канала которого соединен с внутренней полостью трубчатого корпуса, а входной охвачен патрубком, нормально расположенным к трубчатому корпусу, ось стакана расположена параллельно оси трубчатого корпуса, а проходной канал стакана выполнен с характеристикой конфузора, при этом в стакане выполнены проходные каналы, соединенные с внутренней полостью трубчатого корпуса.

Недостатком аналогов и прототипа является их конструктивная сложность, негативно влияющая на их надежность, а также небольшое сечение для выброса газа из затрубного пространства в выкидную линию устьевой арматуры, что увеличивает гидросопротивление потока проводимой среды в выкидной линии устьевой арматуры.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является создание надежного обратного клапана, обладающего низким гидросопротивлением потока проводимой среды в выкидной линии устьевой арматуры.

Указанный технический результат достигается тем, что клапан обратный устьевой, содержащий корпус, выполненный в виде тройника, входное и выходное отверстия которого выполнены на одной оси, а в боковом отверстии смонтирован исполнительный механизм, отличающийся тем, что исполнительный механизм выполнен в виде цилиндрической бобышки, внутри которой ортогонально каналу движения жидкости внутри клапана смонтирован цилиндр с перепускными отверстиями в его боковых стенках и с размещенными внутри него запорно-регулирующими элементами, выполненными в виде пружины и запорного шара, при этом цилиндр смонтирован таким образом, что его нижний торец расположен выше внутренней стенки корпуса и потока проводимой среды.

В частности, в противоположной размещению исполнительного механизма боковой стенке корпуса выполнено отверстие для обслуживания исполнительного механизма, закрытое заглушкой.

В частности, с нижнего торца цилиндра выполнено перепускное отверстие.

В частности, бобышка исполнительного механизма смонтирована к корпусу разъемным или неразъемным соединением.

На фигуре 1 показан клапан обратный устьевой в разрезе, на которой обозначено: 1 – корпус, 2 - бобышка для обслуживания, 3 – цилиндр, 4 – седло, 5 – пружина, 6 – запорный шар, 7 – фиксатор с технологическим отверстием, 8 – бобышка, 9 – заглушка, 10 – перепускное отверстие.

Осуществление изобретения

Клапан обратный устьевой состоит из корпуса 1, выполненного в виде тройника, входное и выходное отверстия которого выполнены с двух противоположных торцов корпуса 1 и расположены на одной оси, а третье отверстие, выполненное в боковой стенке корпуса 1 и расположенное ортогонально оси корпуса 1, соединяющей входное и выходное отверстия, выполнено для монтажа к нему исполнительного механизма.

С противоположной стороны предусмотрено резьбовое отверстие, исполненное приваркой бобышки 2, для монтажа и обслуживания исполнительного механизма. Исполнительный механизм состоит из цилиндрической бобышки 8, внутри которой поперек смонтирована перегородка с осевым отверстием, в котором смонтирован цилиндр 3, в диаметрально противоположных боковых стенках которого выполнены перепускные отверстия 10. С нижнего торца цилиндра 3, размещаемого внутри корпуса 1 клапана, выполнено осевое перепускное отверстие 10. Длина цилиндра 3 и его монтаж в бобышке 8 исполнительного механизма выполнен таким образом, что нижний торец цилиндра 3 расположен выше внутренней стенки корпуса 1, другими словами, исполнительный механизм вынесен из зоны движения газонефтяной смеси.

Внутри цилиндра 3 размещены запорно-регулирующие элементы, выполненные в виде пружины сжатия 5, своим нижним торцом опирающейся на нижний торец цилиндра 3. На пружине внутри цилиндра 3 расположен запорный шар 6.

Верхний торец цилиндра 3 снабжен внутренней резьбой, к которой смонтирован с помощью соответствующей наружной резьбы фиксатор 7, предназначенный для фиксации седла 4 и имеющий технологическое отверстие для перепуска газа, выполненный коаксиально, при этом запорный шар 6 выполнен диаметром, превышающим внутренний диаметр седла 4 с возможностью запирания его, а длина пружины 5 выполнена такой, что в ненагруженном состоянии упомянутая пружина 5 обеспечивает прижатие запорного шара 6 к седлу 4 и соответственно перекрытие отверстия седла 4, а в нагруженном состоянии пружина 5 обеспечивает открытие внутреннего отверстия седла 4 и сообщение упомянутого отверстия через перепускные отверстия 10 с внутренним объемом корпуса 1 клапана.

Бобышка 8 к корпусу 1 клапана может быть смонтирована как неразъемным (сварным), так и разъемным (резьбовым) соединением.

Клапан обратный устьевой используют следующим образом.

Клапан обратный устьевой монтируют на линии выкида устьевой арматуры, при этом верхнее входное отверстие исполнительного механизма сообщено с затрубным пространством устьевой арматуры.

Избыточный газ из затрубного пространства поступает сверху через технологическое отверстие в фиксаторе 7 и седло 4 и создает давление на запорный шар 6. Запорный шар 6 под давлением сжимает пружину 5 и открывает внутреннее отверстие седла 4 и обеспечивает сообщение затрубного пространства через перепускные отверстия 10 цилиндра 3 с выкидным трубопроводом устьевой арматуры, в котором постоянно движется добываемая среда с плюсовой температурой.

При падении давления газа запорный шар 6, толкаемый пружиной 5 поднимается к седлу 4 и перекрывает обратный поток добываемой среды в затрубное пространство устьевой арматуры. По мере накопления давления газа в газовом трубопроводе весь цикл повторяется.

Целевой фонд для применения обратного клапана - скважины с дебитом жидкости более 500 м³ в сутки и газовым фактором <100 м³/тонн. При данном режиме истечения температура жидкости на устье скважины не снижается ниже +20°С и не позволяет клапану «замерзнуть».

В холодный период времени в случае необходимости предусматривается термоизоляция места расположения клапана, либо подогрев места расположения клапана индукционными или иными подогревателями.

Таким образом, благодаря тому, что весь исполнительный механизм расположен в газовом пространстве и расположен выше внутренней стенки корпуса 1, т.е. вынесен из зоны движения газонефтяной смеси, при этом происходит минимальное гидросопротивление потоку добываемой среды, в выкидной линии устьевой арматуры исключается воздействие механических примесей из добываемой среды на элементы исполнительного механизма, а за счет расположения оси цилиндра 3 ортогонально оси потока проводимой среды, увеличивается проходное сечение для выброса газа, тем самым увеличивается пропускная способность, за счет чего также происходит снижение затрубного и забойного давления, также за счет размещения исполнительного механизма в затрубном пространстве, подводящего газ патрубку, происходит упрощение всей конструкции, так как нет необходимости в установке дополнительного стакана между линией выкида и затрубным пространством устьевой арматуры, тем самым также происходит и снижение материалоемкости всей конструкции.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к арматуростроению, и может быть использовано для перепуска газа из затрубного пространства устьевой арматуры в линию выкида и предотвращения перетоков добываемой среды в затрубное пространство устьевой арматуры. Клапан обратный устьевой, содержащий корпус, выполненный в виде тройника, входное и выходное отверстия которого выполнены на одной оси, а в боковом отверстии смонтирован исполнительный механизм. Исполнительный механизм выполнен в виде цилиндрической бобышки, внутри которой ортогонально каналу движения жидкости внутри клапана, смонтирован цилиндр с перепускными отверстиями в его боковых стенках и с размещенными внутри него запорно-регулирующими элементами. Эти элементы выполнены в виде пружины и запорного шара. Цилиндр смонтирован таким образом, что его нижний торец расположен выше внутренней стенки корпуса и потока проводимой среды. Техническим результатом изобретения является создание надежного обратного клапана, обладающего низким гидросопротивлением потока проводимой среды в выкидной линии устьевой арматуры. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Клапан обратный устьевой, содержащий корпус, выполненный в виде тройника, входное и выходное отверстия которого выполнены на одной оси, а в боковом отверстии смонтирован исполнительный механизм, отличающийся тем, что исполнительный механизм выполнен в виде цилиндрической бобышки, внутри которой ортогонально каналу движения жидкости внутри клапана смонтирован цилиндр с перепускными отверстиями в его боковых стенках и с размещенными внутри него запорно-регулирующими элементами, выполненными в виде пружины и запорного шара, при этом цилиндр смонтирован таким образом, что его нижний торец расположен выше внутренней стенки корпуса и потока проводимой среды.

2. Клапан обратный устьевой по п.1, отличающийся тем, что в противоположной размещению исполнительного механизма боковой стенке корпуса выполнено отверстие для обслуживания исполнительного механизма, закрытое заглушкой.

3. Клапан обратный устьевой по п.1, отличающийся тем, что с нижнего торца цилиндра выполнено перепускное отверстие.

4. Клапан обратный устьевой по п.1, отличающийся тем, что бобышка исполнительного механизма смонтирована к корпусу разъемным или неразъемным соединением.