Шаровой кран

 

Использование: в буровой технике. Сущность изобретения: упор корпуса взаимодействует с верхним седлом. Двум параллельным между собой и оси проходного отверстия плоскостям перпендикулярно и эксцентрично оси поворотной пробки выполнены две цапфы. Нижнее седло, подпружиненное относительно корпуса, выполнено ступенчатым и на ием установлена ступенчатая втулка с двумя щеками, на к-рых выполнены пазы. Цапфы размешены в пазах, втулка - в корпусе с возможностью перемещения относительно него и нижнего седла. Верхнее седло подпружинено относительно упора. 5 ил.

09) и I) (я)5 F 16 К 5/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

О

О

О

Ql

О

Комитет Российской Федерации йо патентам и товарным знакам (21) 4935293/29 (22) 08,05.91 (46) 07.09.93. Бюл, hb 33 — 36 (71) Кооператив "Ресурс-1" (72) Рыбаков Г,Л., Базуев Н.П, (73) Рыбаков Г.Л., Базуев Н.П. (54) ШАРОВОЙ КРАН (57) Использование: в буровой технике.

Сущность изобретения: упор корпуса взаимодействует с верхним седлом. Двум параллельным между собой и оси проходного

Изобретение относится к буровой технике, а именно к запорной арматуре, которая устанавливается в бурильном инструменте в любом его месте(под вертлюгом, под ведущей трубой) на забое и т.д.) для автоматического перекрытия трубного кайала при начавшемся нефтегазопроявлении.

Известен шаровой кран. содержащий корпус, клапанную камеру, шаровой затвор, цилиндр, через отверстия которого проходят штоки, связанные с шаровым затвором, на которых установлены зубчатые колеса, связанные с рейками, закрепленными на корпусе.

Недостатком крана является то, что место его установки, под вертлюг, определено его конструкцией, которая габаритна и не позволяет опустить кран в скважину. Кроме этого, конструкция крана сложна, что снижает его надежность.

Известен шаровой кран, содержащий корпус, две цилиндрические втулки, пружину, поворотную пробку с двумя параллельными между собой и осью ее отверстия отверстия плоскостям перпендикулярно и эксцентрично оси поворотной пробки выполнены две цапфы. Нижнее седло, подпружиненное относительно корпуса, выполнено ступенчатым и на нем установлена ступенчатая втулка с двумя щеками. на к-рых выполнены пазы, Цапфы размешены в пазах, втулка — e корпусе с возможностью перемещения относительно него и нижнего седла. Верхнее седло подпружинено относительно упора. 5 ил, плоскостями. на которых выполнены цапфы, эксцентрично расположенные относительно оси, Цапфы находятся в копирных пазах.

При перемещении двух втулок вместе с пробкой относительно неподвижных пазов происходит поворот пробки, а значит и открытие-закрытие шарового крана, Недостатком известного устройства является большое количество одновременно участвующих в движении деталей, причем перемещаемых на большую длину, а также возможность появления осадка взвешенных частиц в буровом растворе на торце верхней втулки. который при достаточном его количестве может ухудшить закрытие крана, попадая между втулкой и корпусом.

С учетом большой длины движения втулки совокупность этих факторов может значительно повлиять на надежность работы шарового крана, Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является шаровой кран, содержащий корпус с установленными в нем шаровой пробкой, верхним и ниж2000510 ним подпружиненным седлами, фиксатором верхнего седла и ограничителем поворота пробки. B корпусе выполнена кольцевая проточка. в нее помещен фиксатор верхнего седла. который выполнен составным в виде втулки и кольцевых элементов; в ограничителе, установленном в корпусе с зазором к верхнему седлу, выполнен продольный паз, а на наружной поверхности пробки установлены штифты, симметрично расположенные относительно оси ее вращения и входящие в паз ограничителя, причем на наружном и внутреннем диаметрах кольцевых элементов выполнены конические поверхности, контактирующие с соответствующими поверхностями кольцевой проточки корпуса и втулки.

Недостатками данного крана являются те же, что и в предыдущем устройстве, приводящие к ненадежности конструкции.

Цель изобретения — повышение надежности шарового крана зэ счет уменьшения длины хода подвижных деталей и уменьшения влияния осадка твердых частиц прокачиваемой жидкости на поджатие деталей.

Указанная цель достигается тем, что в шаровом кране, содержащем корпус с упором, взаимодействующим с верхним седлом, поворотную пробку с двумя параллельными между собой и осью проходного отверстия плоскостями, перпендикулярно которым и эксцентрично оси поворотной пробки выполнены две цапфы, и подпружиненное относительно корпуса нижнее седло, последнее выполнено ступенчатым и на нем установлена ступенчатая втулка с двумя щеками, на которых выполнены пазы, при этом цапфы размещены в . последних, а ступенчатая втулка — в корпусе с возможностью перемещения относительно нЕго и нижнего седла, причем верхнее седло подпружинено относительно упора.

Выполнение нижнего седла ступенчатым и установка на нем ступенчатой втулки с двумя щеками, на которых выполнены пазы, при этом цапфы размещены в последних, а ступенчатая втулка — в корпусе с воэможностью перемещения относительно него и нижнего седла, причем верхнее седло подпружинено относительно упора, позволило повысить надежность за счет уменьшения хода подвижных деталей и уменьшения влияния осадка твердых частиц прокэчиваемой жидкости.

На фиг. 1 показан в разрезе кран в исходном (закрытом) положении: на фиг. 2 — то же, в рабочем (открытом) положении; на фиг. 3 — конструкция поворотной пробки; на фиг. 4 — конструкция дополнительной втулки; на фиг. 5 — разрез А-А на фиг. 1.

Предлагаемый шаровой кран включает корпус 1, верхнее седло 2 и нижнее ступенчатое седло 3, между которыми размещена поворотная пробка 4. Нижнее седло 3 установлено в ступенчатую втулку 5, размещенную в корпусе 1 с возможностью перемещения вдоль него и вдоль нижнего седла 3, Между корпусом 1 и втулкой 5, как и между втулкой 5 и нижним седлом 3, установлены уплотнения 6 и 7. Нижнее седло 3 (фиг. 2) имеет поверхность 8, а втулка 5 имеет поверхность 9, которыми они соприкасаются посредством пружины 10, расположенной в корпусе 1 между нижним седлом 3 и торцом 11 ступенчатой втулки 5.

Ступенчатая втулка 5 (фиг. 4) имеет щеки 12, 13 с пазами 14, 15. Поворотная пробка 4 (фиг. 5) своими двумя параллельными между собой и осью проходного отверстия плоско20 стями 16 расположена между щеками 12, 13.

У поворотной пробки 4 на плоскостях 16 выполнены цапфы 17, расположенные на одной оси 18, перпендикулярно параллельным плоскостям, эксцентрично оси 19 поворотной пробки 4. Цапфы 17 размещены в пазах 14,15 ступенчэтой втулки 5, Верхнее седло 2 подпружинено пружиной 20 к поворотной пробке 4. Пружина 20 размещена в корпусе 1 между верхним седлом 2 и упором

30 21, который неподвижно установлен о корпусе 1. Между корпусом 1 и упором 21 установлено уплотнение 22, Верхнее седло 2 (фиг. 2) имеет торцевую поверхность 23, а упор 21 — торцевую поверхность 24, которы35 ми они соприкасаются. э торцевая поверхность 25 (фиг. 1) нижнего седла 3 расположена на расстоянии Б от торцевой nosepхности 26 корпуса 1.

Шаровой кран работает следующим об40 разом, Кран устанавливается о любом месте буровой колонны, при этом нижнее седло 3 пружиной 10 посредством ступенчатой втулки 5 прижато к поворотной пробке 4, а

45 пробка 4 прижата к верхнему седлу 2, которое упирается в упор 21. Между горцом 25 нижнего ступенчэтог0 седла 3 и торцом 26 корпуса 1 есть зазор Б. Крэн закрыт.

Подаем через кран прсмыоочную жидкость (фиг. 2), онэ нэдэоит нэ поворотную пробку 4, которая нажмет нэ нижнее седло

3. Нижнее седло 3 переместится вместе со ступенчатой втулкой 5, выбирая зазор Б, и сожмет пружину 10, при этом верхнее седло

2 пружиной 20 переместится вместо с пробкой 4. Между верхним <,од с м " (ого торцевой поверхностью 23) и упором 21 (его торцовой пооерхностьк> 2 11 с:1 рээуется зазор В, равный зэ ору E П1 - мыл >чаля жидкость устремится ..1. 3;3 о В к

2000510 ступенчатой втулке 5 и переместит ее, сжимая еще больше пружину 10, при этом нижнее седло 3 неподвижно, а поворотная пробка 4 повернется за счет перемещения втулки 5, т.к. цапфы 17 находятся в пазах 14, 15 щек 12, 13. Ход втулки 5 выбран таким, чтобы поворот пробки 4 произошел на 90О

В конце хода ступенчатая втулка 5 упирается в корпус 1, а промывочная жидкость течет через пробку4иседла2,3, Кран открыт. При прекращении подачи промывочной жидкости или начался нефтегаэопроявления пружина 10 переместит ступенчатую втулку 5 вдоль корпуса 1. Верхнее седло 2 прижмется к упору 21. оккупировав зазор В. Поворотная пробка 4 повернется на 90 . Нижнее седло 3 ступенчатой втулкой 5 прижмется к поворотной пробке 4. Образуется зазор Б между нижним седлом 3 и корпусом 1. Пружина 20 верхним седлом 2 будет сжата.

Кран закрыт (фиг. 1).

Следует обратить внимание на то, что в закрытом состоянии в случае выпадения осадка из раствора он накапливается только на пробке или неподвижных деталях крана (упоре 21) и не влияет на открытие крана, Перемещение седел 2, 3. пробки 4 при открывании крана гарантирует появление зазора В и в дальнейшем перемещение втулки 5 с поворотом пробки 4. Во время прохождения промывочной жидкости через кран осаждение осадка в зазор В невозможно из-за эжекционного влияния струи. В случае, если все-таки твердые частицы попадут, то они не влияют на поворот пробки

4 при закрытии крана, а только уменьшат ее ход вверх, при этом герметизация сохраняется нижним седлом 3. Во время следующего открытия крана осадок может быть сорван струей промывочной жидкости, уст5 ремляющейся в зазор В г1ри подаче давления сверху.

Использование шарового крана позволит повысить надежность работы при бурении скважин на нефть и газ, предотвратить

10 возможные открытые фонтаны.

Данный шаровой кран является аварийным предохранительным средством, без которого не стоит проводить буровые работы.

Экономический эффект от применения

15 крана выражается в зкономии средств на ликвидацию фонтана и восстановление после него скважины.

Формула изобретения

20 Шаровой кран. содержащий корпус с упором, взаимодействующим с верхним седлом, поворотную пробку с двумя параллельными между собой и осью проходного отверстия плоскостями, перпендикулярно

25 которым и эксцентрично оси поворотной пробки выполнены две цапфы, и подпружиненное относительно корпуса нижнее седло, отличающийся тем, что нижнее седло выполнено ступенчатым и на нем ус30 тановлена ступенчатая втулка с двумя щеками, на которых выполнены пазы, при этом цапфы размещены в последних, а ступенчатая втулка — в кОрпусе с возможностью перемещения относительно него и нижнего

35 седла, причем верхнее седло подпружинено относительно упора.

2000510

Нергпегазолроя0леицг цьг 1

2000510

Лромы1очная

2000540

2000510

Составитель Л.Доценко

Техред М.Моргентал Корректор С.Юско

Редактор Н.Цалихина

Тиоаж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3074

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