Пробковый кран

 

Использование: в области машиностроения, в частности в нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при новом проектировании фонтанной арматуры, трубопроводных коллекторных кранов и кранов гидросистем. Сущность изобретения: в торцах вкладышей напротив конусной пробки выполнены концентрические канавки и в них установлены уплотнительные элементы равномерного профиля, на цилиндрических хвостовиках конусной пробки выполнены кольцевые канавки для установки уплотнительных колец, а упомянутый зазор равен 20% от размера допустимой деформации уплотнительных элементов равномерного профиля. Уплотнительные элементы обеспечивают герметизацию в открытом или закрытом положении крана. Переток жидкости по зазору уравновешивает силы давления и облегчает поворот пробки. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при новом проектировании фонтанной арматуры, трубопроводных коллекторных кранов и кранов гидросистем.

Известны краны пробковые, содержащие корпус с патрубками для подвода и отвода потока жидкости и уплотняемую коническую пробку (авт.св. N 1262177, М.Кл. F 16 K, 5/16).

Недостатком известных кранов является эксплуатационная ненадежность.

Известен кран пробковый, содержащий коническую пробку с цилиндрическими хвостовиками, герметично установленную в корпусе с входным и выходным отверстиями и концентрическими расточками постоянного сечения вокруг них для размещения распорных упругих колец и вкладышей, а конусная поверхность в гнезде корпуса выполнена с зазором относительно соответствующей поверхности конусной пробки (патент US N 2700528 Кл F 16 K 5/16, 1955).

Недостатком известного пробкового крана является низкая эксплуатационная ненадежность.

Решение технической задачи достигается тем, что в торцах вкладышей крана напротив конусной пробки выполнены концентрические канавки и в них установлены уплотнительные элементы равномерного профиля, на цилиндрических хвостовиках конусной пробки выполнены кольцевые канавки для установки уплотнительных колец, а упомянутый зазор равен 20% размера допустимой деформации уплотнительных элементов равномерного профиля.

На чертеже изображено сечение корпуса по оси отверстия для протока жидкости.

Кран пробковый содержит конусную пробку 1, цилиндрический хвостовик с кольцевой канавкой 2, уплотнительный элемент 3, корпус 4, канавку постоянного сечения 5, уплотнительный элемент равномерного профиля 6, отверстия для протока жидкости 7, конусную поверхность 8 в гнезде корпуса, соответствующую поверхность 9 на конусной пробке, распорное уплотнительное кольцо 10, вкладыш 11.

Увеличивая зазор между упомянутыми поверхностями, анализируя значения эксплуатационных параметров, оценивая качество и надежность изделия, можно найти оптимальную величину зазора, зависимую от величины частиц. Увеличение зазора становится зависимым от величины допустимой деформации уплотнительного элемента. Экспериментальным путем получены значения величины зазора, размер которого должен принимать размеры абразивных частиц, но быть не более двадцатипроцентной части размера допустимой деформации уплотнительных элементов. Выбор материала уплотнительных элементов дает возможность подобрать оптимально допустимый зазор. На практике резиновые уплотнения под большим давлением "вытекают" через зазор, если даже он равен величине абразивных частиц. Уплотнение, выполненное из полиуретана, обеспечивает герметизацию при значительно больших зазорах. Уплотнительный элемент размерами в сечении 5 мм·5мм и наличии зазора от 0,3 до 0,7 мм сохраняет эксплуатационную надежность при давлении рабочей среды от 32 МПа до 45 МПа. Полученные экспериментальным путем данные совпадают с данными, опубликованными в специальной технической литературе по полиуретановым материалам.

Цилиндрические хвостовики конусной пробки малого и большого диаметров имеют кольцевые канавки и уплотнительные элементы, что позволяет разгрузить конусные поверхности и герметизацию обеспечить только элементами 5 по общему отверстию для протока жидкости. Уплотнение по цилиндрическим поверхностям хвостовиков конусной пробки создает условие для выполнения в корпусе сквозного "конусного" отверстия, т.е. открытого отверстия с двух сторон. При эксплуатации такое конструктивное исполнение исключает "размораживание" крана, исключаются застойные зоны и разрыва корпуса при низких температурах.

Опыт эксплуатации шиберных задвижек, имеющих закрытый корпус, дает основания для реализации нового предложенного технического решения, замены задвижек пробковыми кранами на фонтанной арматуре действующих скважин.

Конусная поверхность в гнезде корпуса и на самой пробке очень быстро изнашивается в результате абразивной эрозии. Шламовые или солевые частички откладываются на поверхностях контакта и активно влияют на усилие поворота пробки. Чем точнее выполнены конусная пробка и гнездо в корпусе, тем больше усилие, необходимое для поворота пробки и установки ее в гнездо.

Предложенный кран пробковый, за счет уменьшения усилия, необходимого для разворота пробки в положение "закрыто" или "открыто", имеет положительную эксплуатационную надежность и ремонтопригодность.

Использование предложенного крана на нефтегазодобывающих промыслах дает положительный экономический эффект за счет более высокого ресурса, качества и надежности.

Предложенный кран конкурентоспособен, благодаря наличию положительных технических решений и признаков, существенно отличающихся от известных или использованных в других устройствах.

Предложенный кран испытан в реальных условиях на нефтегазовых месторождениях Западной Сибири, изготовляется на конверсионном предприятии г. Екатеринбург и может поставляться большими сериями в различные регионы Российской Федерации и зарубеж.

Формула изобретения

Пробковый кран, содержащий конусную пробку с цилиндрическими хвостовиками, герметично установленную в корпусе с входным и выходным отверстиями и концентрическими расточками постоянного сечения вокруг них для размещения распорных упругих колец и вкладышей, а конусная поверхность в гнезде корпуса выполнена с зазором относительно соответствующей поверхности конусной пробки, отличающийся тем, что в торцах вкладышей напротив конусной пробки выполнены концентрические канавки и в них установлены уплотнительные элементы равномерного профиля, на цилиндрических хвостовиках конусной пробки выполнены кольцевые канавки для установки уплотнительных колец, а величина зазора составляет 20% от размера допустимой деформации уплотнительных элементов равномерного профиля.

РИСУНКИ

Рисунок 1