ОТСЕЧНОЙ КРАН Российский патент 2001 года по МПК F16K31/00 F16K31/14 F16K31/143 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может найти применение в нефтегазодобывающей, химической и других отраслях промышленности, а также для целей водо-, газо-, теплоснабжения и в сельском хозяйстве.

Наиболее близким к изобретению является шаровой отсечной кран с червяным редуктором и ручным управлением, содержащий запорный и приводной механизмы с корпусами.

Однако этот кран не обеспечивает надежной изоляции дефектного участка трубопровода (Гуревич Д. Ф., Шпаков О.Н. Справочник конструктора трубопроводной арматуры. Л.: Машиностроение, 1987, с. 78-79).

Задача изобретения - надежно перекрыть с двух сторон участок дефектного трубопровода, что позволяет свести к минимуму выход продукции за его пределы и обеспечить защиту скважины при разрыве шлейфа или критическом повышении давления в шлейфе. Отсечной кран может быть применен на магистральных нефтепроводах, газопроводах, на газовых и нефтяных месторождениях, станциях хранения газа, газорегуляторных пунктах. При ремонте нефтепроводов сливать жидкость с участка большой протяженностью необходимости не будет, так как достаточно будет слить с короткого дефектного участка, ограниченного с обоих концов отсечными кранами.

Задача изобретения решается за счет того, что приводной механизм включает специальную рейку с углублением, профиль которого совпадает с профилем наружной оконечности бокового рычага установленного горизонтально крана, при котором рычаг занимает вертикальное положение; на рычаге в верхней его части шарнирно на оси подвешен отбалансированный груз, один конец рейки с возможностью свободного перемещения входит в цилиндр, выполненный из немагнитного материала, вставленный в цилиндрическую часть сектора и снабженный герконами; сектор представляет собой круг с примыкающим к нему цилиндром и пазом для обеспечения возможности его смещения вверх; другой конец рейки шарнирно соединен со штоком гидроцилиндра, на другом конце штока установлен поршень, снабженный уплотнительными кольцами и делящий гидроцилиндр на две полости: одна полость сообщена с внутритрубным пространством после крана, другая полость разгружена от давления, и в ней установлена пружина, которая упирается в поршень и другим концом - в крышку, ввернутую в цилиндр на резьбе; в центре крышки выполнено отверстие с уплотнительными кольцами, через которое проходит шток, причем в этой полости выполнено разгрузочное отверстие, соединенное через поплавковую камеру и дыхательную трубу с атмосферой; в центре рейки, в ее верхней части, против углубления размещен фиксатор, исключающий самопроизвольное срабатывание отсечного крана.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен отсечной кран в открытом положении, когда риска R на квадрате шпинделя показывает, что отверстия в пробке совпадают с проходными каналами корпуса, и схема установки приводного механизма. На фиг. 2 шаровой кран условно повернут на 90^o.

Отсечной кран содержит боковой рычаг 1, рейку 2, углубление 3 рейки, груз 4, ось 5 груза, подвижный сектор 6, ось 7 сектора, ручку 8, продольный паз 9, немагнитный цилиндр 10, магнит 11, герконы 12, цилиндр 13 фиксатора, шток 14 фиксатора, пружину 15 фиксатора, крышку 16 фиксатора, гидроцилиндр 17, шток 18, поршень 19, уплотнительные кольца 20, крышку 21 гидроцилиндра, пружину 22, штуцер импульсной трубы 23, разгрузочное отверстие 24, опорные стойки 26.

Отсечной кран содержит вспомогательный патрубок 28, импульсную трубу 29, поплавковую камеру 30, поплавок 31 с клапанами, направляющие 32 поплавка, дыхательную трубу 33, сливной кран 34, слив 35 и шаровой кран 27.

Отсечной кран работает следующим образом.

Кран устанавливается вместе с вспомогательным патрубком 28 на трубопровод и приводится в рабочее состояние, для этого за ручку 8 необходимо поднять сектор 6 и рейку 2, медленно поднять боковой рычаг 1 вручную, подвести его под углубление 3 рейки и опустить сектор 6 и рейку 2 вниз до полного их совпадения. Это станет возможным, когда труба после крана заполнится, давление выравняется как до крана, так и после него, а поршень 19 займет среднее положение в гидроцилиндре 17 и будет находиться с одной стороны под действием рабочей среды, а с другой - под действием пружины 22. В случае вибрации трубопровода рейка 2 прижимается к рычагу 1 штоком 14 фиксатора, прижатым пружиной 15, размещенной в цилиндре 13 фиксатора.

В таком положении груз 4 своим весом действует по осевой линии рычага 1 вниз, крутящий момент при этом равен нулю. При снижении давления, в случае образовавшейся утечки после крана, поршень 19 под действием пружины 22 начнет перемещаться влево, через шток 18 потянет рейку 2, а через нее -верхний конец рычага 1 также влево.

При отклонении рычага 1 (положение, показанное пунктиром на фиг. 1) рычаг 1 выйдет из зацепления с рейкой 2, центр тяжести груза 4 сместится, что приведет к появлению крутящего момента, который при дальнейшем отклонении будет возрастать и повернет боковой рычаг 1 до упора 26, что будет соответствовать смещению его на 90^o, когда риска шпинделя R займет вертикальное положение, соответствующее положению крана "закрыт". При повышении давления в трубопроводе выше рабочего до критического после отсечного крана поршень 19 будет сжимать пружину 22 и двигаться вправо, в результате груз 4 свалит рычаг 1, но вправо до упора 26, и также пробкой перекроет проходное сечение крана.

Каждый раз при перемещении рейки 2 вправо или влево магниты 11 будут пересекать пространство около герконов 12 и тем самым замкнут или разомкнут электрический контур, что приведет к поступлению сигнала о том, что отсечной кран сработал, то есть закрылся.

Весь приводной механизм размещается в шкафу, закрепленном на болтах крепления фланцев, дно шкафа служит панелью, на которой размещен приводной механизм. Если появится пропуск продукции через уплотнительные кольца 20 поршня 19, жидкость будет стекать в поплавковую камеру 30; по мере ее наполнения поплавок 31 всплывет, перекроет сечение дыхательной трубы 33. Давление в пружинной полости гидроцилиндра 17 будет возрастать, и когда оно выравняется с обеих сторон поршня 19, вступит в работу пружина 22, которая будет перемещать поршень 19 влево, механизм сработает - рычаг 1 упадет, и снова пробка крана перекроет проходное сечение. После этого необходимо заменить уплотнение 20 поршня 19, слить из поплавковой камеры жидкость, поставить приводной механизм и отсечной кран в рабочее положение. Изобретение простыми средствами обеспечивает надежное перекрытие с двух сторон дефектного участка технического трубопровода.

Кран предназначен для использования в трубопроводном транспорте и может найти применение в нефтегазодобывающей, химической и других отраслях промышленности, а также для целей газо-, водо-, теплоснабжения и в сельском хозяйстве. В кране приводной механизм размещен за пределами корпуса запорного механизма и включает рейку с углублением, профиль которого совпадает с профилем бокового рычага, в верхней части рычага шарнирно размещен груз, с одного конца рейка снабжена магнитом, размещенным в цилиндре из немагнитного материала, на наружной поверхности которого расположены два геркона, наружная оболочка цилиндра выполнена за одно целое с сектором в виде круга с ручкой, осью крепления и продольным пазом в его нижней половине, другой конец рейки шарнирно соединен с штоком гидроцилиндра, на другом конце штока установлен поршень, снабженный уплотнительными кольцами, поршень делит гидроцилиндр на две полости, первая из которых сообщена с внутритрубным пространством после крана, во второй расположена пружина между поршнем и крышкой гидроцилиндра, в центре крышки выполнено отверстие для штока с уплотнительными кольцами, причем во второй полости выполнено разгрузочное отверстие, которое сообщено через поплавковую камеру и дыхательную трубу с атмосферой, при этом в верхней части рейки напротив углубления установлен цилиндр-фиксатор, снабженный подпружиненным штоком и крышкой. Изобретение обеспечивает надежное перекрытие дефектного участка трубопровода. 2 ил.

Отсечной кран для технических трубопроводов, содержащий запорный и приводной механизмы с корпусами, отличающийся тем, что приводной механизм размещен за пределами корпуса запорного механизма, причем приводной механизм включает рейку с углублением, профиль которого совпадает с профилем наружной оконечности бокового рычага установленного горизонтально крана, при котором рычаг занимает вертикальное положение, на рычаге в верхней его части шарнирно на оси размещен груз, с одного конца рейка снабжена магнитом, размещенным в цилиндре из немагнитного материала, на наружной поверхности упомянутого цилиндра расположены два геркона, цилиндр имеет наружную оболочку, выполненную за одно целое с сектором в виде круга с ручкой, осью крепления и продольным пазом в его нижней половине, другой конец рейки шарнирно соединен с штоком гидроцилиндра, на другом конце штока установлен поршень, снабженный уплотнительными кольцами, при этом поршень делит гидроцилиндр на две полости, первая из которых сообщена с внутритрубным пространством после крана, во второй полости расположена пружина между поршнем и крышкой гидроцилиндра, в центре крышки выполнено отверстие для штока с уплотнительными кольцами, причем во второй полости выполнено разгрузочное отверстие, которое сообщено через поплавковую камеру и дыхательную трубу с атмосферой, а в верхней части рейки напротив углубления установлен цилиндр-фиксатор, снабженный подпружиненным штоком и крышкой.