ШАРОВОЙ КРАН Советский патент 1995 года по МПК F16K5/06 

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в качестве запорной арматуры, устанавливаемой, например, в колонне бурильных труб для перекрытия их канала при начавшемся газонефтеводопроявлении.

Цель изобретения повышение надежности работы путем снижения усилия управления и трудоемкости обслуживания.

На фиг. 1 изображен кран, разрез; на фиг. 2 то же, в закрытом положении; на фиг. 3 проиллюстрирована работа крана как обратного клапана; на фиг. 4 шлицевой упор, в изометрии; на фиг. 5 затвор, в изометрии; на фиг. 6 вал, в изометрии.

Шаровой кран состоит из корпуса 1 с осевым каналом 2 и присоединительными резьбами 3 и 4 для соединения с бурильной колонной. В корпусе 1 имеется полость 5, образующая упорный торец 6. В корпусе 1 выполнено радиальное отверстие 7, переходящее в паз 8. На одной оси с отверстием 7 в корпусе выполнено и отверстие 9 со ступенчатым отверстием 10 большего диаметра. Над отверстием 7 и 9 в корпусе закреплен замками 11 и 12 верхний вкладыш 13 с уплотнительным элементом 14 затвора и кольцевым уплотнительным элементом 15. В нижней части корпуса 1 в расточке A установлен вкладыш 16, подпружиненный пружиной 17, опирающийся на торец 6 полости 5. Во вкладыше 16 установлен элемент 18 из антифрикционного материала и выполнены перепускные окна 19. Между уплотнительным элементом 14 и элементом 18 из антифрикционного материала установлен плавающий шаровой затвор 20 с каналом 21. На поверхности затвора 20 выполнены две плоскости 22 и 23, параллельные оси канала 21 затвора 20. На поверхности шарового затвора выполнены сферические секторные выступы. Выступы 24 и 25 ограничены взаимно перпендикулярными гранями, параллельными оси вращения затвора 20 и размещенными симметрично оси вращения затвора 20. Сферические секторные выступы 26 и 27 расположены симметрично выступам 24, 25 относительно оси канала 21 затвора 20. В отверстие 7 установлены неподвижно шлицевой упор 28, который имеет выступ 29, равный пазу 28, и ось 30 с уплотнением 31. В отверстие 9 установлен вал 32 с уплотнением 33. Вал 32 имеет увеличенный диаметр 34, на котором выполнен прямоугольный шлиц 35. В валу 32 выполнено глухое отверстие 36 со шлицевыми пазами 37 для взаимодействия с ключом поворота затвора.

Между затвором 20 и корпусом 1 (полость 5) образован кольцевой канал, который позволяет крану работать в закрытом положении затвора 20 как обратный клапан.

Кран работает следующим образом.

В положении затвора 20, как показано на фиг. 1, кран пропускает раствор в любом направлении и вверх из скважины, и вниз на нагнетание в скважину.

При этом пружина 17 через вкладыш 16, элемент 18 из антифрикционного материала поджимает затвор 20 к уплотнительному элементу 14, что направляет поток бурового раствора по каналу 21 и сохраняет от износа абразивными частицами бурового раствора элементы 14, 18 и сферическую поверхность затвора 20.

При установке затвора 20 в закрытое положение (фиг. 2) пружина 17 через вкладыш 16 с элементом из антифрикционного материала 18 поджимает затвор 20 к уплотнительному элементу 14, что обеспечивает перекрытие крана и кольцевого канала.

Надежность закрытия крана обеспечивает и давление проявления в скважине, которое затвор 20 поджимает к уплотнительному элементу 14.

Сначала начинают прокачивать буровой раствор через кран при закрытом затворе 20. При этом в момент, когда давление над закрытым затвором 20 превышает давление под затвором 20 на величину, необходимую для преодоления усилия пружины 17, затвор 20 вместе с вкладышем 16 опускается и отходит от уплотнительного элемента 14 до упора вкладыша 16 в торец расточки A и раствор поступает по кольцевому каналу между корпусом, затвором 20 и вкладышем 16 в канал бурильных труб и скважину.

В этих условиях затвор 20 крана работает как обратный клапан.

По необходимости в условиях проявления и закачки раствора кран может быть установлен в открытое положение путем поворота затвора 20 рукояткой через вал 32.

Усилие поворота незначительное, так как затвор 20 крана находится в разгруженном, уравновешенном состоянии в потоке раствора, как видно на фиг. 3, и для его поворота потребуется преодолеть только силы трения в потоке жидкости, между затвором 20 и элементом 18 и между валом 32 и отверстием 9 в корпусе 1.

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в качестве запорной арматуры, устанавливаемой, например, в колонне бурильных труб для перекрытия их канала при начавшемся газонефтеводопроявлении. Цель изобретения повышение надежности работы путем снижения усилия управления и трудоемкости обслуживания. Поворот шарового затвора 20, расположенного в корпусе 1, производится валом 32, взаимодействующим при этом с симметричными сферическими секторными выступами 25. Перемещение затвора ограничено неподвижным упором 28, взаимодействующим с симметричными сферическими секторными выступами 27. Выступы расположены на поверхности шарового затвора 20 симметрично осям вращения и канала шарового затвора и ограничены взаимно перпендикулярными гранями, параллельными оси вращения шарового затвора. В закрытом положении пружина 17 через нижний вкладыш 16, снабженный элементом 18 из антифрикционного материала, поджимает затвор 20 к уплотнительному элементу 14 верхнего вкладыша 13. В этом положении кран работает как обратный клапан. Поток жидкости, действующий на затвор 20, сжимает пружину 17 и проходит по кольцевому каналу между затвором 20 и корпусом 1 через перепускные окна 19 нижнего вкладыша 16. 6 ил.

ШАРОВОЙ КРАН, содержащий размещенные в корпусе неподвижный верхний и с перепусковыми окнами подпружиненный нижний вкладыши, плавающий шаровой затвор с каналом и выступами, взаимодействующими с валом, причем между затвором и корпусом выполнен кольцевой канал, а ось вращения затвора расположена перпендикулярно оси канала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, шаровой затвор выполнен со сферическими секторными выступами, расположенными симметрично оси вращения затвора и его канала и ограниченными взаимно перпендикулярными гранями, параллельными оси вращения затвора.