Шаровой кран

 

Изобретение относится к устройствам для перекрытия канала бурильной колонны при предупреждении и ликвидации проявлений и выбросов в процессе бурения нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - повышение надежности шарового крана в работе и ограничение поворота шарового запорного элемента (Э). В корпусе 1 установлены седло-гайка 6 на резьбе 5 и поворотный шаровой запорный Э 9. На поверхности Э 9 выполнена два диаМетрально расположенных углубления 11, 12, ё О СП VI о ел Фиг 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 К 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

23

ГФ

2! 4 15

f5

11

9 (21) 4250534/29 (22) 27.05.87 (46) 30.04.91, Бюл. ) в 16 (71) Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Е.С.Важное, Н.А.Рябов, B.Â.Молостов, К.В.Клименов и А.Е.Важнов (53) 621.646 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

% 877198, кл. F 16 K 5/06, 1980.

Патент США N. 1784381, кл. F 16 К 5/06, 1930. Ы» 1645705 А1 (54) ШАРОВОЙ КРАН (57) Изобретение относится к устройствам для перекрытия канала бурильной колонны при предупреждении и ликвидации проявлений и выбросов в процессе бурения нефтяных и газовых скважин. Цель иэобретения— повышение надежности шарового крана в работе и ограничение поворота шарового запорного элемента (Э), В корпусе 1 установлены седло-гайка 6 на резьбе 5 и поворотный шаровой эапорный Э 9. На поверхности Э 9 выполнены два диаметрально расположенных углубления 11, 12, ()

С (Я 3

О (Я

1645 05

10 закруглены

25 основания 13,14 которых перпендикулярны оси 15 вращения Э 9, В углублении 11 размещен кулачок 19 приводного вкладыша 20 с профильным сечением, идентичным профилю углубления 11, в углублении 12— опорный Э 22, закрепленный в отверстии 23 корпуса 1, соосном оси 15. Углубления 12 выполнены треугольной формы, грани каждого иэ них сопряжены между собой цилинИзобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам, применяемым в горном деле при бурении нефтяных и газовых скважин и предназначенным для перекрытия канала бурильной колонны при предупреждении и ликвидации проявлений и выбросов в.процессе бурения нефтяных и газовых скважин.

Целью изобретения является повышение надежности крана в работе за счет извлечения иэ полости корпуса шарового запорного элемента в любом его положении; в открытом, закрытом или в промежуточном, На фиг. 1 изображен шаровой кран, разрез (общий вид); на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — шаровой запорный элемент в иэометрии; на фиг. 4 — поворотный вкладыш с кулачком в изоме1рии; на фиг.5 — опорный элемент в иэометрии; на фиг. 6 — шаровой эапорный элемент в положении "Закрыто", на фиг. 7 — то же, в положении "Открыто".

Шаровой кран высокого давления состоит из корпуса 1 в виде патрубка. на концах которого выполнена резьба 2,3.

Внутренняя часть патрубка вблизи конуса выполнена с уступом 4, а в муфтовой части коническая резьба 2 переходит в цилиндрическую 5, в которую вворачивается седлогайка 6 с прорезями 7. В гайку 6 запрессовывается кольцо 8, выполненное из антифрикционного материала, ниже которого размещается шаровой эапорный элемент 9, упирающийся в уплотнительную втулку 10.

На поверхности шарового запорного элемента 9 выполнены два диаметрально расположенных углубления 11 и 12, основания 13 и 14 которых перпендикулярны оси

15 вращения шарового запорного элемента 9.

Углубления 11 и 12 выполнены треугольной формы, грани 16 и 17 каждого из углублений сопряжены между собой цилиндрической поверхностью 18 и расположены дрической поверхностью и расположены под углом друг к другу, равным углу поворота Э 9. На внутренней поверхности корпуса выполнен продольный паз 24, перпендикулярный оси 15 и сопряженный с отверстием

23, Э 22 выполнен в виде размещенной в отверстии 23 цилиндрической ножки 25 с призматической головкой 26, ребра которой закруглены, 1 э.п,ф-лы, 7 ил, под углом друг . другу, равным углу поворота шарового запорного элемента . В углублении 11 размещен кулачок 19 приводного вкладыша 20, проходящий через отверстие

21, выполненное в корпусе 1. В углублении

12 расположен опорный элемент 22, закрепленный в отверстии 23, выполненном в корпусе 1 соосно оси 15 вращения шарового запорного элемента 9. На внутренней поверхности корпуса 1 выполнен продольный паэ 24, перпендикулярный оси вращения 15 и сопряженный с отверстием 23. Опорный элемент 22 выполнен в виде размещенной в отверстии 23 цилиндрической ножки 25 с призматической головкой 26, ребра которой

Для ограничения поворота шарового запорного элемента 9 часть призматической головки 26 расположена в углублении 12, а часть — в пээу 24, Указанная форма опорного элемента обеспечивает выполнение двух функций.

Первая функция — ограничение поворота шарового элемента 9 в положениях "Открыто" и "Закрыто".

Ограничение поворота шарового запорного элемента в положении "Закрыто" (фиг.6) происходит эа счет того, что грань 16 углубления 12 упирается в грань опорного

30 элемента 22. При повосоге шарового элемента 9 в ..оложение "Откры о" (фиг.7) ограничение поворота происходит эа счет упора грани 17 углубления 12 в грань опорного элемен а 22. При эгом опорный эле35 мент 22 поворачиваться вокруг своей ножки 25 не может, так как головка 26 опорного элемента 22 на некоторую величину своей высоты входит в паз 24 такой же формы и размеров, как и головка 26.

40 Вторая функция заключается в том, что цилиндрическая головка 26 опорного элемента и цилиндрическая поверхность кулачка 19 приводного вкладыша 20, взаимодействуя с ответ ыми цилиндриче45 скими поверхностями угл.блений 11 и 12 шарового запорного элемента 9, являются

1645705 его опорами, препятствующими перемещени<о шар<еого злеме«та вниз при создании противодавления нзд шаровым элементом и прижатию его к втулке 10.

Профиль кулачка 19 приводного вкла- 5 дыша 20, образованный плоскостями 27 и

28 с углом м<-:жду ними 90 и цили»д)),<ческой поверхностью 29, концентричной оси вращения 15 приводи;)г вклад) ша 2; дплжен сос ветсfí loaTI профилю уf:у" I»èèff ":0

11 в шаровом элементе 9. Об)разо<)г<нн )л.у гранями It; и 17 с углпл мсжд; ним(> 90" и цИЛИНдрИЧЕСКОй ПОВЕрХНОС-ЬЮ "G хг)Н<4ЕНтричной оси вращения I5 шарового элемента 9 с номинальным диаметром, равным 15 номинальному диаметру цилиндрической поверхн< сти 29 кула;кз 19 приводнс<г ) вкладыша 20 для обеспечения поворт а шарового элементз 9 на 90О. При этом углы ме;кду плоскостял1и 27 и 28 кулачка 19 ff гранями 16 20 и 17 углубле (ия 11, равные 90, обеспечива. ют извлечени i Llapa из корпуса Во всех положениях шара GT Открыто" до Закрьтг<"

Равенство диаметров цил .Ндрич ск1< поверхностей 29 «улачка 19 и 3,< выбо(:",,и 2; шара обеспечивает сопсн >сть Осе.". вра ц. ния приводного вкладыш 20 и шарс;-.с;о запорного,э лемента 9.

Кран собиpHIOT в следу;ощей послер<.,L»тельности. В корпус 1 вставляется уплотни- .0 тельная втулка 10, за ней с внутренней части в боковые отвергтия 21 — приводнж вкладыш 20, а в or3åðñTèif 2. .) и пазы 24 -.-::: <кзй

25 и головкой 26 — опорныи элемент,""..-з ними в корпус вкладываегся шаровой за- 3» порный элем <п 9, за которь м вворачивает. ся седло-г-éê,à 6,,на буровой устанавливается под рабочей штангой

При бурении;(.<а; Ово<. запо(»;ь и э ге мент 9 поверну так чго его орох <днов о; (<) верстие усганавливается соосно o

«орпуса. При аварийной ситуации шаро<; и загорн:(й элемент )оворачивают н 9(f" при помощи приводного вкладыша 20, на кагором е,)полнен к ла-ь)к 19, входящий е 15 углубление 11 на шаровом запорном элементе. Взаимодейс1ьхе кулачка 19 приводного вкладыша 20 с шароьым запорным элементом осуществляется чере взаимодействие граней кулачка 19 с гранял:и 16 ч 50

11 углубления 11 на шаровом элемен ге.

На закрыть:й кран фиг,1) в авзрийной ситуации снизу дейсг ует давление, которое Одн<;f:аем< .;-IHo дейсгвул; lI нэ ш::роеой з.,горны 3< ел...нт и н;.,плотни.ельнуь 5 )-:улку. Втул:;; 10 ил,еет и,:,; два,.)и<.сл н<)е

Ноижвтив k ШаР.)ВО tg ЭЗ<<Г<;)НЫ4У 3lief1Е< <9 зд с -:, -id <<,:»езин < sT<«) "и, ерм -3 и.»; ция канал а:у<..::твляатся за сче.: l ги.i.-"..ТИ «,<),ЭГ<Л HI<<а » <. . <И:3< ВТУ 1«× K <Л<аРОВОМ/ запорному элементу, ПОСледний под давлением прижимается к антифрикционному кольцу 8, однако ось 15 его по отношению к оси приводного вкладыша 12 и оси опорного элемента 22 не смещается, Для открыпгия крана, находящегося под давлением, сверху создают давление, при малой производительности это давлеНие, деиствуя на шаровой элемен), <3тжимает cro оТ к чьца- Я на вели ин зазора Ie):äó г():: нья» у луб IG « 11 шарово<о элемента, f рань с,<улач<ка ". Ч приво,. гого вкладыша 20.

rI. aI

6 в полость Б. дейсгвует одновременно на приводной вкладыш 20. на гпорный элемент 22 и на уплстнительную в.улку 10, Послед яч под воздействием давления

О<)кимается, при этом происходит сообщение полости b с пр-,ходнь<м хан;)лом крана.

Сосбщение и(Оисходп ..:: От момент, когда г(ав) ание на, и .,Од шаровым запорным злемен-..3и 9 в -рав:fifeefGT<.я. Так как внизу

Обвел;,. труб < ° ..ас)а задники, то в момент

-.Осбще <ия "далее )а некоторое время дав< ение нз .;.с3осе п,",< .. расти. это и есть

))аале.-)ие < 3д:.акс,-ь ".. гаровал. элементОМ. ((ОДЭЧУ ЖИДКО. гИ li- . -саьн. ПРЕКРаЩЭют и в э)От мо: -ент -.)р -I.ýoä.-

9 прп гпмощи г<)обого штска вь.бивают из корпуса в каком бы он положении не нахо))игся Зат-.м вь <зивзют приводной вкладыш :Г, спорный элемен 22 и уплотнительную е <,лку 1(.

Формула изобрет ния

1 Шаровой кран, содержащий корпус и у;-ràíoi»лечные в корпусе cr.для на резьбе и поворотный шаровой запорныи элемент, на повер .ности которо)о выполнены два диаметрально расположенных углубления, oi:нования которых перпендикуляр <ы осu вращеHèff шарового запорного зле«1ента, пр<: <ем в одном ь:,з у.-лубле ий раз:-.,ещен

К <1 -. : 3! . ПРИВОД .<ОГО ПО< ОРОтНОГО ВКЛаДЫШа

;. профнльнт)л сечен = м, идентичным проФига у. лубления, - в дру<см — опорный злеМЕНТ, ЗаКРЕПЛЕНН. и В <»ГВЕР".TÈÈ КОРПУСа,,росном Ос) раь„ни,i шарового запорного

Ор эна. т Ii:< .-:0 ц и и с я тгм, что, с ц;-;<1.о повыше ни: < эдежности н р 50Tp., углублеия выполнены т(-.еугольной формы, ра .и каждо(О из углублений сопряжены

М<:КДУ СОбой Ц ЛИНР.РИЧЕС«ой ПОВСОХНО1545705 стью и расположены под углом друг другу. равным углу поворота шарового запорного элемента.

2. Кран по п.1, отличающийся тем, что, с целью ограничения поворота шэрово- 5 го запорного элемента, на внутренней поверхности корпуса выполнен продольный паз, перпендикулярный оси вращения шэрового запорного элемента и сопряженный с отверстием корпусэ, э опорный элемент выполнен в виде размещенной в отверстии цилиндрической ножки с призматической головкой, ребра которой закруглены, причем часть призматической головки расположена в углублении шарового запорного элемента, э часть — в укэзэнном пазу.

1б45705

Редактор Л.Народная

Заказ 1551 Тираж 445 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательск и комбинат Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

16

17

Фиг. 7

Составитель Л.Бирюкова

Техред М.Моргентал Корректор С,Шевкун