Цилиндрический шариковый клапан

Полезная модель относится к области насосного оборудования и может быть использовано для добычи высоковязких жидкостей из скважин.

Задачей изобретения является создание клапана для прокачки высоковязкой жидкости с созданием условий для свободного перемещения шарика в открытом положении клапана и принудительного закрытия клапана, устраняя при этом воздействие пружины на шарик при соприкосновении его с седлом клапана.

Шариковый клапан содержит корпус 1 с седлом 2, шарик 5 расположенный в ступенчатом проходном канале 3 и пружину 6, взаимодействующую через опорный элемент 7 с шариком 5.

Новым является то, что опорный элемент 7 имеет форму цилиндра и выполнен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью канала 3 для ограничения длины хода при открытии клапана и создания зазора 10 между опорным элементом 7 и шариком 5 в закрытом положении клапана.

Полезная модель относится к области насосного оборудования и может быть использовано в плунжерных насосах для добычи высоковязких жидкостей из скважин.

Известен широко использующийся в нефтяной промышленности шариковый клапан плунжерного насоса, в котором шарик, свободно перемещаясь в открытом положении клапана по различным траекториям в клетке, при посадке контактирует с седлом клапана равномерно различными поверхностями. Это дает равномерный износ шарика и седла и обеспечивает ресурс в несколько миллионов циклов открытия и закрытия [Справочная книга по добыче нефти, Ред. Ш.К.Гематудинов. М., «Недра», 1974, с.312.].

Недостатком клапана является возможность зависания шарика в высоковязких жидкостях.

Наиболее близким техническим решением, выбранным нами в качестве прототипа, является подпружиненный шариковый клапан, в котором пружина взаимодействует с шариком через опорный элемент, поверхность которого выполнена со сквозным продольным отверстием и сопрягается с поверхностью шарика, частично охватывая последний. [Патент РФ №2221952].

Недостаток клапана заключается в том, что при открытии клапана шарик, приподнимаясь под действием перепада давления и сжимая пружину, прижимается к опорному элементу, что препятствует свободному перемещению шарика в корпусе клапана. Кроме того, при закрытии клапана пружина усиливает удар шарика о седло клапана. Это приводит к неравномерному и быстрому износу шарика и седла клапана.

Задачей полезной модели является создание клапана для прокачки высоковязкой жидкости со свободным перемещением шарика в открытом положении клапана и принудительным закрытием клапана с устранением ударного воздействия пружины на шарик при соприкосновении его с седлом клапана.

Для успешного решения поставленной задачи в цилиндрическом шариковом клапане, содержащем корпус с седлом, шарик расположенный в ступенчатом проходном канале и пружину, взаимодействующую через опорный элемент с шариком, опорный элемент имеет форму цилиндра и выполнен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью канала для ограничения длины хода в открытом положении и создания зазора между опорным элементом и шариком в закрытом положении клапана.

Указанные признаки позволяют устранить недостатки, присущие прототипу, за счет того, что при открытии клапана опорный элемент перемещается до упора образованного каналом и остается в этом фиксированном положении до закрытия клапана, а шарик свободно перемещается в клетке образованной опорным элементом и каналом. При закрытии клапана подпружиненная опора прикладывает дополнительное усилие на шарик, предотвращая зависание последнего в высоковязкой жидкости. В конце хода опора перемещается до упора, создавая в нижней точке зазор с шариком, что предотвращает ее удар о шарик.

Нам не известны шариковые клапаны, обладающие совокупностью вышеперечисленных признаков, что означает соответствие предлагаемого клапана требованиям, предъявляемым к изобретениям.

На фигуре схематично изображен шариковый клапан выполненный согласно изобретению.

Клапан содержит корпус 1 с седлом 2 и ступенчатый проходной канал 3 образованный кольцевой расточкой корпуса 1 и втулкой 4. В закрытом положении шарик 5 прижат к седлу 2 пружиной 6 расположенной между втулкой 4 и цилиндрическим опорным элементом 7.

Ход опорного элемента 7 ограничен втулкой 4 и сужением 9 проходного канала 3, взаимодействующими с выступами 8 опорного элемента 7. Между шариком 5 и опорным элементом 7 в закрытом положении клапана создается зазор 10.

Клапан работает следующим образом.

При превышении давления рабочей среды со стороны седла 2 над давлением в корпусе 1 шарик 5 и опорный элемент 7 приподнимаются, сжимая пружину 6 и обеспечивая пропуск жидкости. В конце хода опорный элемент 7 упирается выступами 8 во втулку 4. В открытом положении клапана свободное пространство для перемещения шарика 5 ограничено опорным элементом 7 и каналом 3, в котором шарик 5 свободно перемещается по различным траекториям.

В мертвой точке хода плунжерного насоса шарик 5 с усилием, прикладываемым пружиной 6 посредством опорного элемента 7, перемещается к седлу 2, что предотвращает его зависание. При создании депрессии рабочей среды со стороны седла 2 над давлением в корпусе 1 на шарик 5 и опорный элемент 7 дополнительно действует усилие, зависящее от перепада давления на них.

В конце хода закрытия клапана цилиндрический опорный элемент 7 прижимается выступами 8 к сужению 9 корпуса 1, создавая зазор 10 между ними и предотвращая удар опорного элемента 7 о шарик 5 в седле 2 клапана.

Таким образом, предлагаемое устройство клапана обеспечивает длительную и надежную работу клапана и его принудительное закрытие.

Цилиндрический шариковый клапан, содержащий корпус с седлом, шарик расположенный в ступенчатом проходном канале и пружину, взаимодействующую через опорный элемент с шариком, отличающийся тем, что опорный элемент имеет форму цилиндра и выполнен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью канала для ограничения длины хода в открытом положении и создания зазора между опорным элементом и шариком в закрытом положении клапана.