Обратный клапан

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для автоматического сброса потока флюида, исходящего из газовой скважины при несанкционированном выбросе газа при разработке и создании обогреваемых обратных клапанов, устанавливаемых в насосно-компрессорные трубы. Обратный клапан содержит корпус с присоединительными патрубками для основного компонента, например нефти, и сбрасываемого, компонента, например смеси нефти с газом. Внутри корпуса установлен запорный элемент в виде седла с подпружиненной тарелкой. Запорный элемент установлен внутри корпуса по линии сбрасываемого компонента. Ось седла располагается перпендикулярно оси патрубка сбрасываемого компонента. Над тарелкой выполнена полость. Она соединена каналами с внутренней полостью корпуса. Каналы открываются вниз по потоку. Изобретение направлено на обеспечение открытие обратный клапан с минимально возможным перепадом давлений между потоками и исключить возможность образования конденсата на уплотняемых поверхностях за счет его постоянного обогрева основным потоком. 2 ил.

 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре для газовой промышленности, предназначено для автоматического сброса потока флюида, исходящего из газовой скважины при несанкционированном выбросе газа и может быть использовано при разработке и создании обогреваемых обратных клапанов, устанавливаемых в насосно-компрессорные трубы.

Одной из проблем, возникающих при работе обратного клапана, является обеспечение надежного обогрева места контакта между тарелкой клана и седлом, т.к. при отрицательных температурах окружающей среды происходит конденсация влаги из сбрасываемого потока на поверхностях контакта тарелки с седлом, что приводит к неполному закрытию клапана с последующим выходом его из строя.

Известен обратный клапан, содержащий корпус с присоединительными фланцами, запорный элемент в виде седла с подпружиненной тарелкой, установленный внутри корпуса по линии сбрасываемого компонента (Клапан обратный устьевой незамерзающий 209АФ. 16.000 производства ОАО «АК «Корвет» 640046, Россия, г.Курган, ул.Бурова-Петрова, 20 - прототип).

Указанный клапан работает следующим образом. Основной поток компонента идет через патрубки и обогревает тарелку с седлом клапана. Сбрасываемый компонент, поступающий под большим давлением, чем основной, приоткрывает тарелку и сбрасывается в образовавшуюся щель.

Основными недостатками данного клапана является то, что тарелка располагается непосредственно в потоке нефти и имеет значительно большую площадь рабочей поверхности, чем площадь проходного сечения каналов для сброса газа.

Таким образом, для открытия клапана необходимо приложить давление со стороны газа для преодоления динамического и статического давлений потока нефти, воздействующего на тарелку и усилия поджимающей пружины, что приводит к необходимости обеспечения значительного перепада давлений между рабочим и сбрасываемым потоками. Значительный перепад давления приводит к выходу из строя оборудования, установленного по линии.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание обратного клапана, конструкция которого позволяет обеспечить его открытие с минимально возможным перепадом давлений между потоками и исключить возможность образования конденсата на уплотняемых поверхностях за счет его постоянного обогрева потоком нефти.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предложенном обратном клапане, содержащем корпус с присоединительными фланцами для основного компонента, например нефти, и сбрасываемого компонента, например смеси нефти с газом, запорный элемент в виде седла с подпружиненной тарелкой, установленный внутри корпуса по линии сбрасываемого компонента, согласно изобретению, ось седла располагается перпендикулярно оси патрубка сбрасываемого компонента, а над тарелкой выполнена полость, соединенная каналами с внутренней полостью корпуса, причем каналы открываются вниз по потоку.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявляемом устройстве, в отличие от конструктивного выполнения прототипа, ось седла располагается перпендикулярно оси патрубка сбрасываемого компонента, а над тарелкой выполнена полость, соединенная каналами с внутренней полостью корпуса, причем каналы открываются вниз по потоку.

Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемого технического решения, благодаря наличию новых признаков, обеспечивает получение технического результата, выражающегося в повышении надежности работы клапана без значительного усложнения его конструкции.

Конструктивное решение устройства дает возможность использования предложенного клапана в местностях с низкими температурами окружающей среды, что позволяет значительно сократить ассортимент и количество используемых клапанов при обслуживании скважины, снизить время и стоимость их обслуживания и, тем самым, снизить время обслуживания скважины при ремонтных работах.

Указанные существенные признаки в совокупности, характеризующие сущность заявляемого технического решения, не известны в настоящее время для регулирующих устройств. Аналог, характеризующийся идентичностью всем существенным признакам заявляемого изобретения, в ходе исследований не обнаружен, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «Новизна».

Существенные признаки заявляемого изобретения не могут быть представлены как комбинация, выявленная из известных решений с реализацией в виде отличительных признаков для достижения технического результата, из чего следует вывод о соответствии критерию «Изобретательский уровень».

В связи с тем, что описанное техническое решение предназначено для использования в рамках реальной системы обвязки газовой скважины при аварийном повышении давления в нем, изготовлено заявителем и прошло испытания с достижением заявляемого технического результата, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».

Сущность предложенного технического решения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез предложенного обратного обогреваемого клапана, на фиг.2 - поперечный разрез предложенного обратного обогреваемого клапана.

Основными элементами предложенного клапана являются:

1 - корпус;

2 - патрубок;

3 - патрубок;

4 - седло клапана;

5 - тарелка клапана;

6 - полость;

7 - каналы.

Обратный клапан содержит корпус 1 с присоединительными патрубками 2 и 3 для подачи основного компонента. Внутри корпуса 1, в седле клапана 4, установлена подпружиненная тарелка клапана 5. Над тарелкой клапана 5 выполнена полость 6, соединенная каналами 7 с полостью корпуса.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Поток нефти, проходя через полость в корпусе 1, обтекает седло клапана 4 и обогревает его вместе с тарелкой 5. Кроме этого, часть основного потока нефти заходит через каналы 7 в полость 6 над тарелкой клапана 5 и дополнительно обогревает место уплотнения седла клапана 4 и тарелки 5, обеспечивая, таким образом, требуемую температуру конструкции и герметичность места уплотнения.

При поступлении газовой смеси из скважины, имеющей более высокое давление, чем давление потока нефти, тарелка 5 под действием потока газа поднимается верх, поток газа сбрасывается через щель между тарелкой 5 и седлом 4 в полость 6. Из полости 6, по каналам 7, поток поступает в полость корпуса 1 и сбрасывается вниз по потоку. Таким образом, давление сбрасываемого потока уменьшается, и подпружиненная тарелка 5 садится на седло 4.

При сбрасывании потока, имеющего более низкую температуру, чем основной поток, часть конденсата конденсируется на уплотнительных поверхностях седла 4 и тарелки 5. После сбрасывания потока, часть нефти поступает в полость 6 через каналы 7 и обогревает место уплотнения, что позволяет расплавить конденсат и обеспечить требуемые условия работы клапана.

Использование предложенного технического решения позволит расширить диапазон изменения величины расхода транспортируемой среды, увеличить срок службы запорного элемента, сократить количество используемых клапанов при обслуживании скважины, снизить время и стоимость их обслуживания, снизить время обслуживания скважины при ремонтных работах.

Обратный клапан, содержащий корпус с присоединительными патрубками для основного компонента, например нефти, и сбрасываемого компонента, например смеси нефти с газом, запорный элемент в виде седла с подпружиненной тарелкой, установленный внутри корпуса по линии сбрасываемого компонента, отличающийся тем, что ось седла располагается перпендикулярно оси патрубка сбрасываемого компонента, а над тарелкой выполнена полость, соединенная каналами с внутренней полостью корпуса, причем каналы открываются вниз по потоку.