RU2593574C1 - Ball check valve (versions) - Google Patents

Ball check valve (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2593574C1
RU2593574C1 RU2015116919/06A RU2015116919A RU2593574C1 RU 2593574 C1 RU2593574 C1 RU 2593574C1 RU 2015116919/06 A RU2015116919/06 A RU 2015116919/06A RU 2015116919 A RU2015116919 A RU 2015116919A RU 2593574 C1 RU2593574 C1 RU 2593574C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ball
cage
valve
diameter
threaded sleeve
Prior art date
Application number
RU2015116919/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Валерьевич Антоневич
Original Assignee
Алексей Валерьевич Антоневич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Валерьевич Антоневич filed Critical Алексей Валерьевич Антоневич
Priority to RU2015116919/06A priority Critical patent/RU2593574C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2593574C1 publication Critical patent/RU2593574C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Check Valves (AREA)
  • Taps Or Cocks (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: group of inventions relates to petroleum engineering and is designed as a check valve for use with submersible sucker-rod pumps or electric-centrifugal pumps intended primarily for pumping fluids with high content of mechanical impurities. Ball check valve includes a hollow steel cylinder housing with inner annular stud, a valve pair made as a circular saddle with a ball locking element, the locking element end stop in the form of a cage with through apertures for the fluid flow fixed in the housing cavity by means of a stopper ring. Saddle is installed in the housing on one side of the annular stud at the valve inlet. Cage is installed on the other side of the annular stud. Saddle is fixed with the help of a nut and a thread bushing. Inner diameter of the cage exceeds the ball diameter by no more than 1.5 %. Depth of the cage from the inner side provides the ball stroke of not more than one ball diameter. In the inlet part of the cage an expansion is made to prevent the ball stuck at the valve opening. There is a version of the ball check valve design.
EFFECT: group of inventions is aimed at improvement of safety factor and reliability of the check valve by reduction of inertia and maximum stroke value of the ball locking element.
12 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к конструкции обратного клапана, который может быть использован с погружными штанговыми или электроцентробежными насосами, предназначенными преимущественно для перекачивания жидкостей с высоким содержанием механических примесей.The invention relates to petroleum engineering, in particular to the design of a non-return valve, which can be used with submersible rod or electric centrifugal pumps, designed primarily for pumping liquids with a high content of solids.

Из описания патента РФ на изобретение RU 2379566, опубликованного 20.01.2010, МПК F16K 15/04, известен клапан обратный, включающий цилиндрический корпус, седло, шариковый запорный элемент, установленный в ограничителе. Корпус клапана обратного выполнен с внутренним кольцевым выступом. Седло установлено с одной стороны кольцевого выступа, а клетка установлена с другой стороны кольцевого выступа и закреплена с помощью стопорного кольца. Седло закреплено с помощью гайки и резьбовой втулки, снабженной пазами под ключ. Для защиты резьбы указанная втулка снабжена уплотнительным кольцом. Запорный элемент установлен с возможностью осевого перемещения внутри клетки. Клетка выполнена с отверстиями в донной части для протока жидкости, переходящими в боковых стенках в продольные расточки, образующие вместе с перемычками внутреннюю поверхность стенки клетки. При этом перемычки выполняют роль направляющих для шарикового запорного элемента. Клетка в данном техническом решении выполнена с возможностью увеличения проходного сечения между запорным элементом и поверхностью клетки. Увеличение проходного сечения достигается тем, что отверстия для протока жидкости и расточки на внутренних стенках выполнены конусными. Угол раствора конусных отверстий и угол раствора конусных расточек совпадает и может находиться в диапазоне 1-20 градусов. Клапан описанной конструкции является технологичным в изготовлении, а также обладает высокой прочностью и жесткостью конструкции.From the description of the patent of the Russian Federation for the invention RU 2379566, published on 01.20.2010, IPC F16K 15/04, a check valve is known, including a cylindrical body, a seat, a ball locking element installed in the limiter. The check valve body is made with an internal annular protrusion. The saddle is mounted on one side of the annular protrusion, and the cage is mounted on the other side of the annular protrusion and secured with a retaining ring. The saddle is fixed with a nut and a threaded sleeve provided with keyways. To protect the thread, the specified sleeve is equipped with a sealing ring. The locking element is mounted with the possibility of axial movement inside the cell. The cell is made with holes in the bottom for fluid flow, passing in the side walls into longitudinal bores, which together with the jumpers form the inner surface of the cell wall. In this case, the jumpers act as guides for the ball locking element. The cell in this technical solution is configured to increase the flow area between the locking element and the surface of the cell. The increase in the bore is achieved by the fact that the holes for the fluid flow and the bores on the inner walls are made conical. The angle of the solution of the cone holes and the angle of the solution of the cone bores is the same and can be in the range of 1-20 degrees. The valve of the described design is technologically advanced to manufacture, and also has high strength and rigidity.

Однако эксплуатация данного клапана на скважинах нефтяных месторождений с высоким держанием газа в нефтяных пластах требует дальнейшего повышения прочности и надежности его конструкции при сохранении высокой пропускной способности. При перекачке нефти в условиях возможного выхода газа отпирание клапана может сопровождаться выходом газовой фазы или двухфазного потока нефти и газа, оказывающего динамическое воздействие на шариковый запорный элемент, сообщающее ему высокую кинетическую энергию при перемещении в сторону ограничителя хода запорного элемента. В результате шарик ударяется в стенки и в донную часть клетки с большой силой, что приводит к риску разрушения ограничителя хода запорного элемента клапана.However, the operation of this valve in wells of oil fields with high gas retention in oil reservoirs requires a further increase in the strength and reliability of its design while maintaining high throughput. When pumping oil under conditions of a possible gas outlet, unlocking the valve may be accompanied by the release of a gas phase or a two-phase stream of oil and gas, which has a dynamic effect on the ball shut-off element, giving it high kinetic energy when moving the shut-off element to the side of the travel limiter. As a result, the ball hits the walls and the bottom of the cell with great force, which leads to the risk of destruction of the stroke limiter of the valve shutoff element.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи повышения запаса прочности и надежности клапана обратного путем снижения инерции и величины максимального хода шарикового запорного элемента.The claimed invention is aimed at solving the problem of increasing the safety factor and reliability of the check valve by reducing inertia and the maximum stroke of the ball locking element.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности и надежности конструкции клапана обратного шарикового.The technical result of the invention is to increase the strength and reliability of the design of the ball check valve.

Для решения поставленной задачи заявлен клапан обратный шариковый, включающий полый стальной цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом, установленную в корпусе клапанную пару, выполненную в виде кольцевого седла и шарикового запорного элемента, ограничитель хода запорного элемента в виде клетки со сквозными отверстиями для протока жидкости, закрепленный в полости корпуса при помощи стопорного кольца, при этом седло установлено с одной стороны кольцевого выступа на входе клапана, а клетка - с другой стороны кольцевого выступа, седло закреплено с помощью гайки и резьбовой втулки. В заявленной конструкции уменьшен внутренний диаметр клетки, так что внутренний диаметр клетки превышает диаметр шарика не более чем на 1,5%. Кроме того, уменьшена глубина клетки с внутренней стороны ее поверхности для сокращения хода шарика на величину не более одного диаметра шарика, а в заходной части клетки выполнено расширение (разрядка) по внутреннему диаметру для исключения заклинивания шарика при отпирании клапана.To solve this problem, a ball check valve is declared, including a hollow steel cylindrical body with an internal annular protrusion, a valve pair installed in the body, made in the form of an annular seat and a ball locking element, the stroke limiter of the locking element in the form of a cage with through holes for fluid flow, fixed in the body cavity by means of a retaining ring, with the saddle mounted on one side of the annular protrusion at the valve inlet, and the cage on the other side of the annular protrusion na, the saddle is fixed by a nut and a threaded sleeve. In the claimed design, the inner diameter of the cell is reduced, so that the inner diameter of the cell exceeds the diameter of the ball by no more than 1.5%. In addition, the depth of the cage was reduced from the inside of its surface to reduce the ball stroke by no more than one ball diameter, and expansion (discharge) along the inner diameter was performed in the inlet part of the cage to prevent the ball from jamming when the valve is unlocked.

Сквозные отверстия клетки могут быть выполнены ступенчато, так что диаметр отверстий в донной части клетки меньше диаметров соединенных с ними каналов, образованных продольными проточками в боковых стенках клетки.The through holes of the cell can be made stepwise, so that the diameter of the holes in the bottom of the cell is less than the diameters of the channels connected to them formed by longitudinal grooves in the side walls of the cell.

Выполнение клетки с отверстиями ступенчатой формы позволяет увеличить массивность и прочность донной части клетки, на которую приходятся основные импульсные воздействия в период эксплуатации клапана. При этом не происходит снижения пропускной способности клапана, поскольку диаметр каналов, выполненных в боковых стенках клетки, увеличен, благодаря чему увеличен суммарный просвет между шариком и внутренней поверхностью боковых стенок клетки. Таким образом, ступенчатое сопряжение сквозных отверстий с продольными каналами клетки клапана дополнительно позволяет повысить его эксплуатационную надежность.The implementation of the cell with holes in a stepped form allows you to increase the massiveness and strength of the bottom of the cell, which accounts for the main impulse effects during operation of the valve. In this case, there is no decrease in valve capacity, since the diameter of the channels made in the side walls of the cell is increased, due to which the total clearance between the ball and the inner surface of the side walls of the cell is increased. Thus, the stepwise conjugation of the through holes with the longitudinal channels of the valve cage further improves its operational reliability.

Толщина внутреннего кольцевого выступа корпуса, разделяющего седло клапана и клетку, составляет от 0,15 до 2 диаметров шарика запорного элемента.The thickness of the inner annular protrusion of the housing separating the valve seat and the cage is from 0.15 to 2 diameters of the ball of the locking element.

Толщина выступа величиной от 0,15 диаметра шарика минимально достаточна для обеспечения прочности выступа на срез в обычных условиях эксплуатации. Увеличенная до 2 диаметров шарика толщина кольцевого выступа, разделяющего седло клапана и клетку, позволяет заявленному устройству выдерживать более сильные импульсные воздействия в продольном направлении, что повышает запас прочности конструкции в тяжелых условиях эксплуатации, а следовательно, и показатели надежности клапана.The thickness of the protrusion of 0.15 or more of the diameter of the ball is minimally sufficient to ensure the shear strength of the protrusion under normal operating conditions. The thickness of the annular protrusion separating the valve seat and the cage, increased to 2 ball diameters, allows the claimed device to withstand stronger pulsed effects in the longitudinal direction, which increases the margin of safety of the structure in severe operating conditions, and therefore the reliability of the valve.

Упомянутые гайка и резьбовая втулка выполнены с глухими пазами под ключ.Mentioned nut and threaded sleeve are made with blind keyways.

Количество пазов под ключ варьируется в различных вариантах исполнения заявленного устройства от двух до четырех и более. То есть для удобства сборки гайку и втулку выполняют не менее чем с двумя пазами под ключ либо с тремя пазами под ключ, предпочтительно с четырьмя пазами под ключ.The number of turnkey grooves varies in different versions of the claimed device from two to four or more. That is, for ease of assembly, the nut and sleeve are made with at least two turn-key slots or with three turn-key slots, preferably with four turn-key slots.

Следует отметить, что пазы под ключ предназначены для взаимодействия крепежного элемента с ключами при сборке клапана, однако на этапе эксплуатации клапана указанные пазы воздействуют на поток перекачиваемой жидкости, выполняя функцию направляющих для формирования побочных потоков. Поэтому целесообразно выполнять упомянутые пазы глухими для предотвращения негативного эрозионного воздействия указанных побочных потоков перекачиваемой жидкости на стенки колонны насосно-компрессорных труб.It should be noted that the keyways are designed for interaction between the fastener and the keys during assembly of the valve, however, during the operation of the valve, these grooves act on the flow of the pumped liquid, acting as guides for the formation of side flows. Therefore, it is advisable to make the said grooves blind to prevent the negative erosive effects of these side streams of the pumped liquid onto the walls of the tubing string.

Для устранения явления формирования упомянутых побочных потоков перекачиваемой жидкости предложено выполнять на гайке и на резьбовой втулке не пазы, а отверстия под ключ, расположенные на торце гайки и на торце резьбовой втулки. Отверстия выполняют глухими, их количество на одном средстве крепления варьируется предпочтительно от двух до четырех.To eliminate the phenomenon of formation of the aforementioned side flows of the pumped liquid, it is proposed to perform on the nut and on the threaded sleeve not grooves, but key holes located at the end of the nut and at the end of the threaded sleeve. The holes are made blind, their number on one mounting means varies preferably from two to four.

Между резьбовой втулкой и корпусом клапана обратного установлено уплотнение, предпочтительно уплотнение выполнено в виде уплотнительного кольца из резины или силикона. В другом варианте уплотнение может быть выполнено, например, из силиконовой смазки. Использование уплотнения позволяет исключить забивание резьбы с торца изделия при транспортировке изделия, а также повреждений резьбы абразивными частицами при эксплуатации клапана обратного в потоке перекачиваемой жидкости, что дополнительно повышает показатели надежности заявленного устройства. С той же целью предотвращения повреждений резьбы на внешней стороне резьбовой втулки может быть выполнен защитный буртик с кольцевой проточкой под ним для размещения уплотнения или уплотнительного кольца.A seal is installed between the threaded sleeve and the check valve body, preferably the seal is in the form of an o-ring made of rubber or silicone. In another embodiment, the seal may be made, for example, of silicone grease. The use of seals eliminates clogging of the thread from the end of the product during transportation of the product, as well as damage to the thread by abrasive particles during operation of the check valve in the pumped fluid flow, which further increases the reliability indicators of the claimed device. For the same purpose of preventing damage to the thread on the outside of the threaded sleeve, a protective collar can be made with an annular groove underneath to accommodate a seal or o-ring.

В другом варианте исполнения заявленного устройства проточка для размещения уплотнительного кольца может быть выполнена на внутренней части горловины корпуса.In another embodiment of the claimed device, a groove for accommodating the sealing ring can be made on the inside of the neck of the housing.

В качестве материала для изготовления гайки, резьбовой втулки и клетки выбирают нержавеющую сталь в связи с высокой коррозионной и эрозионной нагрузкой на указанные детали.As the material for the manufacture of nuts, threaded sleeves and cages, stainless steel is selected due to the high corrosion and erosion load on these parts.

Что касается параметров разрядки, то есть расширения внутреннего диаметра заходной части клетки, его выполняют в виде проточки наружной поверхности перемычек на высоту t, приблизительно равную половине радиуса шарика. Диаметр упомянутого расширения dразр превышает внутренний диаметр клетки dвнутр на величину от 5 до 30% от внутреннего диаметра клетки: dpaзp-dвнутр=(0,05÷0,3)dвнутр.As for the discharge parameters, that is, the expansion of the inner diameter of the entry part of the cell, it is performed in the form of a groove on the outer surface of the jumpers to a height t approximately equal to half the radius of the ball. The diameter of the mentioned expansion d bit exceeds the inner diameter of the cell d int by a value of 5 to 30% of the inner diameter of the cell: d razp -d int = (0.05 ÷ 0.3) d int .

При этом на торце заходной части по внутреннему диаметру клетки выполняют фаску предпочтительно под углом 45°, а концевую фаску разрядки выполняют более плавно предпочтительно под углом не более 11°.In this case, a chamfer is preferably made at an angle of 45 ° at the end face of the entrance along the inner diameter of the cell, and the discharge end chamfer is performed more smoothly, preferably at an angle of no more than 11 °.

В итоге, предпочтительный вариант исполнения заявленного устройства характеризуется следующей совокупностью признаков:As a result, the preferred embodiment of the claimed device is characterized by the following set of features:

«Клапан обратный шариковый, включающий полый стальной цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом, установленную в корпусе клапанную пару, выполненную в виде кольцевого седла и шарикового запорного элемента, ограничитель хода запорного элемента в виде клетки со сквозными отверстиями для протока жидкости, закрепленный в полости корпуса при помощи стопорного кольца, при этом седло установлено с одной стороны кольцевого выступа на входе клапана, а клетка - с другой стороны кольцевого выступа, седло закреплено с помощью гайки и резьбовой втулки, снабженной на внешней стороне уплотнительным кольцом. Внутренний диаметр клетки превышает диаметр шарика не более чем на 1,5%, при этом глубина клетки с внутренней стороны обеспечивает ход шарика на величину не более одного диаметра шарика, а в заходной части клетки выполнено расширение, диаметр которого превышает внутренний диаметр клетки на величину от 5 до 30%, а гайка и резьбовая втулка на торце выполнены с глухими пазами под ключ без сквозной проточки их наружной боковой стенки либо отверстиями под ключ»."Ball check valve, comprising a hollow steel cylindrical body with an internal annular protrusion, a valve pair mounted in the body, made in the form of an annular seat and a ball locking element, the stroke limiter of the locking element in the form of a cage with through holes for fluid flow, fixed in the cavity of the housing when the retaining ring, while the saddle is installed on one side of the annular protrusion at the valve inlet, and the cage is on the other side of the annular protrusion, the saddle is fixed with a nut and a threaded sleeve provided with an o-ring on the outside. The inner diameter of the cell exceeds the diameter of the ball by no more than 1.5%, while the depth of the cell from the inside ensures the ball travels by no more than one diameter of the ball, and expansion has been performed in the inlet part of the cell, the diameter of which exceeds the inner diameter of the cell by 5 to 30%, and the nut and threaded sleeve at the end are made with blind keyways without through grooves of their outer side wall or with key holes. "

Изобретение иллюстрируется фигурами 1 и 2.The invention is illustrated by figures 1 and 2.

На фигуре 1 представлен клапан обратный шариковый на виде сбоку с осевым продольным разрезом.The figure 1 presents the check valve ball in side view with an axial longitudinal section.

На фигуре 2 показано продольное сечение клетки в двух плоскостях, одна из которых проходит по центру сквозного отверстия клетки, а другая по центру перемычки между отверстиями.The figure 2 shows a longitudinal section of the cell in two planes, one of which passes in the center of the through hole of the cell, and the other in the center of the bridge between the holes.

Как представлено на фигуре 1, клапан обратный шариковый содержит полый стальной цилиндрический корпус 1 с зауженной горловиной на входе. Во внутренней полости корпуса 1 размещена клапанная пара, содержащая кольцевое седло 2, установленное в проточке на кольцевом выступе внутри корпуса 1, и запорный элемент в виде шарика 6, установленного с возможностью осевого перемещения в клетке 7. Клетка 7 является ограничителем хода запорного элемента. Клетка 7 установлена внутри корпуса 1 с опорой на кольцевой выступ и закреплена в корпусе 1 при помощи стопорного кольца 8. Стопорное кольцо 8 размещено в проточке на внутренней стенке корпуса 1. При этом седло 2 установлено с одной стороны кольцевого выступа на входе клапана, а клетка 7 - с другой стороны кольцевого выступа. Седло 2 закреплено с помощью гайки 3 и резьбовой втулки 4. Клетка 7 выполнена с отверстиями диаметром D в донной части для протока жидкости, переходящими в боковых стенках в продольные расточки, образующие вместе с перемычками внутреннюю поверхность стенки клетки. При этом перемычки выполняют роль направляющих для шарикового запорного элемента и определяют внутренний диаметр клетки (dвнутр).As shown in figure 1, the ball check valve contains a hollow steel cylindrical body 1 with a narrowed neck at the inlet. In the internal cavity of the housing 1 there is a valve pair containing an annular seat 2 mounted in a groove on an annular protrusion inside the housing 1, and a locking element in the form of a ball 6 mounted axially movable in the cage 7. Cell 7 is a travel stop for the locking element. The cage 7 is installed inside the housing 1 supported by an annular protrusion and secured in the housing 1 by means of a locking ring 8. The retaining ring 8 is placed in a groove on the inner wall of the housing 1. In this case, the seat 2 is installed on one side of the annular protrusion at the valve inlet, and the cage 7 - on the other side of the annular protrusion. The saddle 2 is fixed with a nut 3 and a threaded sleeve 4. The cell 7 is made with holes with a diameter D in the bottom for fluid flow, passing in the side walls into longitudinal bores, which together with the jumpers form the inner surface of the cell wall. In this case, the jumpers serve as guides for the ball locking element and determine the inner diameter of the cell (d int ).

В заявленной конструкции в сравнении с прототипом уменьшен внутренний диаметр клетки (см. фигуру 2), так что внутренний диаметр клетки (dвнутр) превышает диаметр шарика (dшар) не более чем на 1,5% от диаметра шарика: dвнутр-dшар=0,015dшар.In the claimed design, in comparison with the prototype, the inner diameter of the cell is reduced (see figure 2), so that the inner diameter of the cell (d int ) exceeds the diameter of the ball (d ball ) by no more than 1.5% of the diameter of the ball: d int- d ball = 0.015d ball .

Уменьшение внутреннего диаметра клетки позволило исключить эффект раскручивания шарика потоком жидкости или газа и, как следствие, привело к уменьшению инерции шарика и к снижению величины импульса, с которым шарик воздействует на стенки клетки.The decrease in the inner diameter of the cell made it possible to eliminate the effect of the ball spinning by the flow of liquid or gas and, as a result, led to a decrease in the inertia of the ball and to a decrease in the momentum with which the ball acts on the cell walls.

Снижение максимальной длины хода шарика при отпирании клапана достигнуто за счет сокращения глубины клетки (Lвнутр) до величины не более одного диаметра шарика, что обеспечивает уменьшение инерции шарика при его максимальном ходе.Reducing the maximum ball stroke length when the valve is unlocked is achieved by reducing the cell depth (L int ) to a value of not more than one ball diameter, which ensures a decrease in the inertia of the ball at its maximum stroke.

Для исключения заклинивания шарика при отпирании клапана в заходной части клетки выполнено небольшое расширение внутреннего диаметра клетки.To prevent jamming of the ball when the valve is unlocked, a small expansion of the inner diameter of the cell is made in the inlet part of the cell.

Расширение (разрядка) в заходной части клетки выполнено в виде проточки на расстояние t от входа в клетку, которая составляет приблизительно половину радиуса шарика. Проточка выполнена с торцевой фаской предпочтительно под углом 45° и концевой фаской, предпочтительно, под углом 11°.The expansion (discharge) in the entrance of the cell is made in the form of a groove at a distance t from the entrance to the cell, which is approximately half the radius of the ball. The groove is made with an end facet, preferably at an angle of 45 ° and an end facet, preferably at an angle of 11 °.

В варианте, показанном на фигуре 1, сквозные отверстия клетки выполнены ступенчато, таким образом, что диаметр отверстий в донной части клетки выполнен меньше диаметров соединенных с ними каналов, образованных проточками в боковых стенках клетки.In the embodiment shown in figure 1, the through holes of the cell are made stepwise, so that the diameter of the holes in the bottom of the cell is made smaller than the diameters of the channels connected to them formed by the grooves in the side walls of the cell.

Гайка 3 и резьбовая втулка 4, закрепляющие седло 2 в корпусе 1, выполнены с глухими пазами 9 под ключ.The nut 3 and the threaded sleeve 4, fixing the seat 2 in the housing 1, are made with blind keyways 9.

На внешней стороне резьбовой втулки 4 выполнены защитный буртик и кольцевая проточка под ним для размещения уплотнительного кольца 5.On the outside of the threaded sleeve 4 is made of a protective collar and an annular groove underneath to accommodate the sealing ring 5.

Заявленный клапан обратный шариковый работает следующим образом.The claimed check ball valve operates as follows.

При использовании с погружными насосами клапан обратный шариковый устанавливают в насосно-компрессорную трубу.When used with submersible pumps, a non-return ball valve is installed in the tubing.

После включения насоса рабочая жидкость (содержащая нефть и газ) поступает на вход клапана через полость резьбовой втулки 4 и проходит к шарику 6, являющемуся запорным элементом клапана. Под давлением рабочей жидкости шарик 6 поднимается из седла 2 и перемещается внутри клетки 7, открывая клапан для прохода перекачиваемой жидкости. При эксплуатации клапана на нефтяных скважинах с высоким содержанием газа в нефтяных пластах отпирание клапана может сопровождаться выходом газовой фазы или двухфазного потока нефти и газа, оказывающих сильное динамическое воздействие на шариковый запорный элемент, раскручивающих шарик и сообщающих ему высокую кинетическую энергию при перемещении в сторону ограничителя хода запорного элемента. Для предотвращения раскалывания клетки 7 шариком 6 в заявленной конструкции уменьшен внутренний диаметр клетки 7, так что внутренний диаметр клетки 7 превышает диаметр шарика 6 не более чем на 1,5%, так что dвнутр-dшар=0,015dшар.After turning on the pump, the working fluid (containing oil and gas) enters the valve inlet through the cavity of the threaded sleeve 4 and passes to the ball 6, which is the valve shutoff element. Under pressure of the working fluid, the ball 6 rises from the seat 2 and moves inside the cage 7, opening the valve for the passage of the pumped fluid. When operating the valve in oil wells with a high gas content in oil reservoirs, valve unlocking may be accompanied by the release of a gas phase or a two-phase flow of oil and gas, which have a strong dynamic effect on the ball shut-off element, untwist the ball and impart high kinetic energy to it when moving towards the stroke limiter locking element. To prevent splitting of the cell 7 with the ball 6 in the claimed design, the inner diameter of the cell 7 is reduced, so that the inner diameter of the cell 7 exceeds the diameter of the ball 6 by no more than 1.5%, so that d inner -d ball = 0.015d ball .

А для исключения заклинивания шарика 6 в клетке 7 при отпирании клапана в заходной части клетки 7 выполнено расширение (разрядка) внутреннего диаметра клетки 7. Диаметр упомянутого расширения dразр превышает внутренний диаметр клетки dвнутр на величину от 5 до 30%, так что dразр-dвнутр)=(0,05÷0,3)dвнутр. Указанное расширение в зависимости от типоразмера клапанной пары составляет приблизительно 3-10 мм. Уменьшение глубины клетки до величины менее одного диаметра шарика приводит к сокращению длины перемещения шарика, следовательно, уменьшает его инерцию и кинетическую энергию при воздействии на стенки и донную часть клетки. Изменение параметров конструкции позволяет решить задачу повышения запаса прочности и надежности клапана путем снижения инерции и величины максимального хода шарикового запорного элемента.And to prevent jamming of the ball 6 in the cell 7 when the valve is unlocked in the inlet part of the cell 7, the expansion (discharge) of the inner diameter of the cell 7 is performed. The diameter of the said expansion d bit exceeds the inner diameter of the cell d inside by 5 to 30%, so that d bit -d int ) = (0.05 ÷ 0.3) d int . The specified expansion depending on the size of the valve pair is approximately 3-10 mm Reducing the depth of the cell to less than one diameter of the ball leads to a reduction in the length of movement of the ball, therefore, reduces its inertia and kinetic energy when exposed to the walls and the bottom of the cell. Changing the design parameters allows us to solve the problem of increasing the safety factor and reliability of the valve by reducing inertia and the maximum stroke of the ball locking element.

После отпирания клапана внутри него образуется поток жидкости, который перемещается по каналам, образованным продольными проточками в боковых стенках клетки 7. Далее жидкость выходит через сквозные отверстия в донной части клетки 7 и поступает на выходе из клапана в колонну насосно-компрессорных труб, по которой поднимается вверх на выход из скважины.After the valve is unlocked, a fluid flow is formed inside it, which moves along the channels formed by longitudinal grooves in the side walls of the cell 7. Next, the fluid exits through the through holes in the bottom of the cell 7 and enters the tubing string at the outlet of the valve, through which it rises up to exit the well.

При остановке насоса шарик 6 запорного элемента под давлением столба жидкости в колонне насосно-компрессорных труб опускается в седло 2, тем самым предотвращает обратный поток рабочей жидкости, удерживая жидкость на заданном уровне в колонне насосно-компрессорных труб.When the pump stops, the ball 6 of the locking element under the pressure of a column of liquid in the tubing string lowers into the seat 2, thereby preventing the back flow of the working fluid, keeping the fluid at a predetermined level in the tubing string.

Все элементы конструкции заявленного клапана обратного шарикового обладают высоким запасом прочности и обеспечивают ему высокую надежность в тяжелых условиях эксплуатации.All structural elements of the claimed ball check valve have a high margin of safety and provide it with high reliability in harsh operating conditions.

Claims (12)

1. Клапан обратный шариковый, включающий полый стальной цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом, установленную в корпусе клапанную пару, выполненную в виде кольцевого седла и шарикового запорного элемента, ограничитель хода запорного элемента в виде клетки со сквозными отверстиями для протока жидкости, закрепленный в полости корпуса при помощи стопорного кольца, при этом седло установлено с одной стороны кольцевого выступа на входе клапана, а клетка - с другой стороны кольцевого выступа, седло закреплено с помощью гайки и резьбовой втулки, отличающийся тем, что внутренний диаметр клетки превышает диаметр шарика не более чем на 1,5%, а глубина клетки обеспечивает ход шарика на величину не более одного диаметра шарика, при этом в заходной части клетки выполнено расширение ее внутреннего диаметра для исключения заклинивания шарика при отпирании клапана.1. Ball check valve, comprising a hollow steel cylindrical body with an internal annular protrusion, a valve pair mounted in the body, made in the form of an annular seat and a ball shut-off element, the stroke limiter of the shut-off element in the form of a cage with through holes for fluid flow, fixed in the body cavity with a retaining ring, with the saddle mounted on one side of the annular protrusion at the valve inlet, and the cage on the other side of the annular protrusion, the saddle is fixed with a nut and a threaded sleeve, characterized in that the inner diameter of the cage exceeds the diameter of the ball by no more than 1.5%, and the depth of the cage ensures the stroke of the ball by no more than one diameter of the ball, while in the inlet part of the cage the expansion of its inner diameter is performed to prevent jamming ball when the valve is unlocked. 2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что сквозные отверстия клетки выполнены ступенчато, таким образом, что диаметр отверстий в донной части клетки выполнен меньше диаметров соединенных с ними каналов, образованных проточками в боковых стенках клетки.2. The valve according to claim 1, characterized in that the through holes of the cell are made stepwise, so that the diameter of the holes in the bottom of the cell is made smaller than the diameters of the channels connected to them formed by grooves in the side walls of the cell. 3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что толщина внутреннего кольцевого выступа корпуса, разделяющего седло клапана и клетку, составляет от 0,15 до 2 диаметров шарика запорного элемента.3. The valve according to claim 1, characterized in that the thickness of the inner annular protrusion of the housing separating the valve seat and the cage is from 0.15 to 2 diameters of the ball of the locking element. 4. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что гайка и резьбовая втулка выполнены с глухими пазами под ключ.4. The valve according to claim 1, characterized in that the nut and threaded sleeve are made with blind keyways. 5. Клапан по п. 4, отличающийся тем, что гайка и резьбовая втулка выполнены не менее чем с двумя с пазами под ключ, предпочтительно, с четырьмя пазами под ключ.5. The valve according to claim 4, characterized in that the nut and threaded sleeve are made with at least two with keyways, preferably with four keyways. 6. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что гайка и резьбовая втулка выполнены с отверстиями под ключ, расположенными на торце гайки и на торце резьбовой втулки.6. The valve according to claim 1, characterized in that the nut and threaded sleeve are made with turnkey holes located at the end of the nut and at the end of the threaded sleeve. 7. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что на внешней стороне резьбовой втулки выполнен защитный буртик и кольцевая проточка под ним для размещения уплотнения или уплотнительного кольца.7. The valve according to claim 1, characterized in that on the outer side of the threaded sleeve there is a protective collar and an annular groove underneath to accommodate a seal or o-ring. 8. Клапан по п. 7, отличающийся тем, что в проточке между резьбовой втулкой и корпусом установлено уплотнение, предпочтительно, уплотнительное кольцо из резины или силикона.8. The valve according to claim 7, characterized in that a seal is installed in the groove between the threaded sleeve and the body, preferably an o-ring made of rubber or silicone. 9. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что проточка для размещения уплотнительного кольца выполнена на внутренней части горловины корпуса.9. The valve according to claim 1, characterized in that the groove for accommodating the sealing ring is made on the inside of the neck of the body. 10. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что гайка, резьбовая втулка и клетка выполнены из нержавеющей стали.10. The valve according to claim 1, characterized in that the nut, threaded sleeve and cage are made of stainless steel. 11. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что расширение в заходной части клетки выполнено в виде проточки на глубину, приблизительно равную половине радиуса шарика с торцевой фаской, предпочтительно, под углом 45° и концевой фаской, предпочтительно, под углом 11°.11. The valve according to claim 1, characterized in that the expansion in the inlet part of the cell is made in the form of a groove to a depth approximately equal to half the radius of the ball with an end chamfer, preferably at an angle of 45 ° and an end chamfer, preferably at an angle of 11 °. 12. Клапан обратный шариковый, включающий полый стальной цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом, установленную в корпусе клапанную пару, выполненную в виде кольцевого седла и шарикового запорного элемента, ограничитель хода запорного элемента в виде клетки со сквозными отверстиями для протока жидкости, закрепленный в полости корпуса при помощи стопорного кольца, при этом седло установлено с одной стороны кольцевого выступа на входе клапана, а клетка - с другой стороны кольцевого выступа, седло закреплено с помощью гайки и резьбовой втулки, снабженной на внешней стороне уплотнительным кольцом, отличающийся тем, что внутренний диаметр клетки превышает диаметр шарика не более чем на 1,5%, при этом глубина клетки обеспечивает ход шарика на величину не более одного диаметра шарика, а в заходной части клетки выполнено расширение, диаметр которого превышает внутренний диаметр клетки на величину от 5 до 30%, а гайка и резьбовая втулка выполнены с глухими пазами под ключ без сквозной проточки их наружной боковой стенки либо с отверстиями под ключ, расположенными на торце гайки и на торце резьбовой втулки. 12. Ball check valve, comprising a hollow steel cylindrical body with an internal annular protrusion, a valve pair mounted in the body, made in the form of an annular seat and a ball shut-off element, the stroke limiter of the shut-off element in the form of a cage with through holes for fluid flow, fixed in the body cavity with a retaining ring, with the saddle mounted on one side of the annular protrusion at the valve inlet, and the cage on the other side of the annular protrusion, the saddle is fixed with a nut and a threaded sleeve provided with an o-ring on the outside, characterized in that the inner diameter of the cage exceeds the diameter of the ball by no more than 1.5%, while the depth of the cage allows the ball to travel no more than one diameter of the ball, and in the lead-in part of the cage expansion, the diameter of which exceeds the internal diameter of the cage by 5 to 30%, and the nut and threaded sleeve are made with blind keyways without through grooves of their outer side wall or with keyed holes located on the torus the nut and the end of the threaded sleeve.
RU2015116919/06A 2015-05-05 2015-05-05 Ball check valve (versions) RU2593574C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015116919/06A RU2593574C1 (en) 2015-05-05 2015-05-05 Ball check valve (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015116919/06A RU2593574C1 (en) 2015-05-05 2015-05-05 Ball check valve (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2593574C1 true RU2593574C1 (en) 2016-08-10

Family

ID=56612785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015116919/06A RU2593574C1 (en) 2015-05-05 2015-05-05 Ball check valve (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2593574C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752503C1 (en) * 2021-01-27 2021-07-28 ООО "Оклэс Технолоджиз" Ball check valve

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5012867A (en) * 1990-04-16 1991-05-07 Otis Engineering Corporation Well flow control system
RU55018U1 (en) * 2005-12-08 2006-07-27 Александр Николаевич Вахрушев CHECK VALVE
RU2379566C1 (en) * 2008-05-27 2010-01-20 Алексей Валерьевич Антоневич Return valve
RU100579U1 (en) * 2010-07-12 2010-12-20 Александр Володарович Макаров CHECK VALVE
RU2416754C1 (en) * 2009-09-25 2011-04-20 Владимир Александрович Чигряй Universal valve
RU125248U1 (en) * 2012-08-09 2013-02-27 Открытое акционерное общество "Ижевский завод нефтяного машиностроения" (ОАО "Ижнефтемаш") CHECK VALVE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5012867A (en) * 1990-04-16 1991-05-07 Otis Engineering Corporation Well flow control system
RU55018U1 (en) * 2005-12-08 2006-07-27 Александр Николаевич Вахрушев CHECK VALVE
RU2379566C1 (en) * 2008-05-27 2010-01-20 Алексей Валерьевич Антоневич Return valve
RU2416754C1 (en) * 2009-09-25 2011-04-20 Владимир Александрович Чигряй Universal valve
RU100579U1 (en) * 2010-07-12 2010-12-20 Александр Володарович Макаров CHECK VALVE
RU125248U1 (en) * 2012-08-09 2013-02-27 Открытое акционерное общество "Ижевский завод нефтяного машиностроения" (ОАО "Ижнефтемаш") CHECK VALVE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752503C1 (en) * 2021-01-27 2021-07-28 ООО "Оклэс Технолоджиз" Ball check valve

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6685451B1 (en) Valve assembly for sucker rod operated subsurface pumps
RU158258U1 (en) BALL VALVE RETURN BALL SPRING
CA2618934C (en) Gas anchor and solids separator assembly for use with sucker rod pump
RU2593574C1 (en) Ball check valve (versions)
RU2379566C1 (en) Return valve
CA2919916C (en) Automatic release valve for bumper spring
RU2653142C1 (en) Check valve
RU2539504C1 (en) Device for injection of fluid into bed
RU176713U1 (en) CHECK VALVE
RU78259U1 (en) CHECK VALVE
RU161651U1 (en) RETURN BALL VALVE
RU2129672C1 (en) Jet-type oil-well unit (versions)
RU55018U1 (en) CHECK VALVE
RU76380U1 (en) CHECK VALVE
RU70544U1 (en) CHECK VALVE
RU76379U1 (en) CHECK VALVE
RU56940U1 (en) CHECK VALVE
RU2716931C1 (en) Controlled check valve
AU2017232238B2 (en) Improved valve assembly
RU90481U1 (en) SCREW VALVE DEVICE
RU2478771C1 (en) Check valve for casing string
RU65598U1 (en) REVERSE REVERSE VALVE
RU2686128C1 (en) Check valve
CN110056320B (en) Hollow ball separating device
CN110118205B (en) Pump cylinder of hydraulic jet pump

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20170811