Шариковый клапан глубинного насоса

 

Шариковый клапан предназначен для использования в скважинных штанговых насосах для добычи нефти и нефтегазовых жидкостей из скважин. Шариковый клапан глубинного насоса состоит из корпуса 1 с расточкой 2, которая заканчивается фаской 3. Внутри корпуса 1 установлено седло 4 с гнездами 5, выполненными на верхнем торце седла, шарика 6 и направляющего устройства 7, изготовленного из проволоки в виде по меньшей мере одной полурамки, которая своими заплечиками упирается в фаску 3 расточки 2, а концами установлена в гнездах 5 седла 4, и все это в сборе закреплено наконечником 8. Значительно уменьшается гидравлическое сопротивление откачиваемой жидкости при протекании из подклапанной в напклапанную полость. 2 ил.

Изобретение относится к нафтедобыче, в частности к глубинным штанговым насосам для эксплуатации скважин.

Известен шариковый клапан глубинного насоса по патенту США N 4395204 кл. F 04 B 21/04, содержащий корпус с цилиндрической расточкой внутри, в которой установлены седло и шарик и закреплены штуцером. В корпусе выполнены продольные каналы, соединяющие надклапанную полость цилиндра с расточкой клапана, при этом они выполнены так, что на поверхности расточки образуют карманы для прохождения откачиваемой жидкости.

В процессе работы шарик направляется по поверхности расточки и потоком жидкости поднимается вверх до упора в дно расточки. При этом откачиваемая жидкость по карманам обтекает шарик и по каналам поступает в надклапанную полость цилиндра.

Недостатком технического решения по патенту N 4395204 является большая металлоемкость и трудоемкость изготовления корпуса, т.к. он изготавливается из сплошного проката, где содержится трудоемкая операция выполнения продольных каналов большой глубины.

Известен шариковый клапан глубинного насоса по а.с. СССР N 987174, кл. F 04 B 47/00.

Шариковый клапан содержит корпус, седло, шарик и направляющее устройство, установленное в цилиндрической расточке корпуса. Направляющее устройство выполнено с упругими вертикальными ребрами плоского сечения, имеющими внутренние выступы.

Недостатком шарикового клапана по а.с. N 987174 является то, что при протекании откачиваемой жидкости из подклапанной в подклапанную полость, в зоне цилиндрической выточки жидкость встречает сопротивление других вертикальных ребер направляющего устройства, выполненных плоской формы, и происходит завихрение жидкости. Кроме того, направляющее устройство приведенной конструкции не технологично в изготовлении, требует специального прессового оборудования и штамповой оснастки.

Известен шариковый клапан глубинного насоса по патенту US N 3213949, кл. F 16 K 15/04, 1962 г., содержащий корпус с осевым отверстием и расточкой с торца, в которых установлено направляющее устройство в виде двух полурамок с отогнутыми концами и седло с шариком.

Направляющее устройство удерживается в корпусе за счет отогнутых концов полурамок, защемленных между торцем расточки и верхним торцем седла. Седло в расточке закреплено пружинным кольцом и уплотнено по корпусу уплотнительным клапаном.

Вышеописанное устройство как наиболее близкое по технической сути и общим признакам к заявленному, взято авторами за прототип.

Недостатком технического решения по патенту N 3213949 является то, что направляющее устройство в корпусе закреплено недостаточно надежно. При эксплуатации глубинного насоса с вышеуказанным клапаном в скважинах с газовым фактором от колебания шарика отогнутые концы полурамок выйдут из защемления и клапан выйдет из строя. Кроме того, клапан содержит множество входящих деталей, всвязи с чем он является нетехнологичным и трудоемким в изготовлении.

Задачей разработки предлагаемого технического решения является создание шарикового клапана глубинного насоса, позволяющего обеспечить надежную работу при добыче смесей в скважинах с повышенным газовым фактором и упростить конструкцию устройства, позволяющую снизить трудоемкость изготовления.

Указанный технический результат достигается тем, что в цилиндрической расточке выполнена фаска, в которую уперты заплечики полурамки, при этом ее концы установлены в гнездах, выполненных на верхнем торце седла.

Такое техническое решение позволило: повысить надежность и долговечность работы клапана при добыче жидкостей с газовым фактором; упростить конструкцию клапана и сократить трудоемкость изготовления; обеспечить упругое ограничение верхнего хода шарика при прохождении жидкости из подклапанной в надклапанную полость.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид клапана в разрезе; на фиг. 2 - поперечный разрез клапана по A-A.

Шариковый клапан глубинного насоса содержит корпус 1 с расточкой 2, которая заканчивается фаской 3. Внутри корпуса 1 беззазорно установлено седло 4 с гнездами 5 выполненными на верхнем торце, шарик 6 и направляющее устройство 7. изготовленное, например, из проволоки круглого сечения в виде по меньшей мере одной полурамки, которая своими заплечиками упирается в фаску 3 расточки 2, а концами установлена в гнездах 5 седла 4, и все это в сборе закреплено наконечником 8.

Шариковый клапан работает следующим образом.

При соответствующем ходе плунжера глубинного насоса клапан открывается, и откачиваемая жидкость перетекает из подклапанной полости 9 в надклапанную полость 10, при этом, шарик 6 потоком откачивающей жидкости поднимается вверх до соприкосновения с заплечиками 11 рамки 7, амортизируя нагрузки, действующие на шарик. Жидкость протекает через зазор, образованный поверхностями шарика 6 и проточки 2, при этом, без особого сопротивления обтекает ребра направляющего устройства, выполненные из проволоки круглого сечения.

При обратном ходе плунжера, шарик 6, центрируясь по направляющему устройству, садится на уплотнительный поясок седла 4, прижимается надклапанным столбом откачивающей жидкости, закрывает клапан.

Использование предлагаемого изобретения позволит уменьшить гидравлическое сопротивление откачиваемой жидкости при протекании из подклапанной в надклапанную полость, упростить конструкцию направляющего устройства шарика, сэкономить при этом расход металла, и снизить трудоемкость его изготовления.

Формула изобретения

Шариковый клапан глубинного насоса, содержащий корпус, седло, шарик и установленное в цилиндрической расточке корпуса направляющее устройство, выполненное из проволоки в виде полурамок, отличающийся тем, что в цилиндрической расточке выполнена фаска, в которую уперты заплечики полурамки, при этом ее концы установлены в гнездах, выполненных на верхнем торце седла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2