RU81991U1 - Кран шаровой - Google Patents

Abstract

1. Кран шаровой, содержащий корпус с осевым каналом, запорный шар с отверстием и расположенными диаметрально пазом и лыской, шпиндель управления с торцовым кулачком и многогранным глухим отверстием, конусные нижнее и верхнее седла, подъемную пружину, ограничитель поворота и съемный поворотный ключ, отличающийся тем, что ограничитель поворота выполнен в форме цилиндрического сегмента с секторным упорным выступом, взаимодействующим со ступенчатой лыской запорного шара, и с дугообразным ребром, а в корпусе выполнена внутренняя кольцевая канавка, в которую вставлено дугообразное ребро ограничителя поворота. ! 2. Кран шаровой по п.1, отличающийся тем, что седла оснащены внутренними конусными канавками нормально поверхности конусов по окружности касания с запорным шаром с соотношением в=(1,5…2)a, где а=2…3 мм - ширина и в - глубина канавок, в которые установлены герметизирующие кольца из эластичного с низким коэффициентом трения материала, например фторопласта. ! 3. Кран шаровой по п.1, отличающийся тем, что поджимная пружина выполнена в форме кольца прямоугольного сечения из упругой пластмассы, например полиуретана.

Description

Полезная модель относится к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин, конкретно к запорным устройствам в системе буровая колонна - циркуляционная система бурового раствора.

Известен кран шаровой (The COMPOSIT CATALOG of oilfield EQUIPMENT & sepvices BJG BOOK, 2000, с.848 и 849), содержащий корпус с осевым каналом, запорный шар с осевым отверстием, верхний и нижний герметизирующие седла, шпиндель управления, ограничитель поворота запорного шара (шпинделя) и тарельчатую поджимную пружину.

Недостатком этого крана является то, что для достижения требуемой герметичности между запорным шаром и герметизирующими седлами, например, при давлении до 1000 атм. требуется высокоточное изготовление указанных деталей, что удорожает, при этом во время эксплуатации от воздействия абразивного бурового раствора в результате трения шара о седла герметичность быстро нарушается, а также установленный в сквозном отверстии корпуса поперечно ограничитель поворота запорного шара также может быть источником негерметичности. Кроме этого тарельчатая поджимная пружина при полном сжатии склонна к разрушению.

Все это снижает надежность крана.

Известно устройство для герметизации внутритрубного пространства бурильной трубы (A.c.SU №1680953 А1, Е21В 34/02, 30.09.91), которое фактически является краном шаровым, содержащее корпус с осевым каналом, запорный шар с осевым отверстием, верхний и нижний герметизирующие седла, шпиндель управления и ограничитель (плавающую накладку) поворота шара шпинделя.

В этом устройстве (кране) ограничитель поворота в форме плавающей накладки полностью расположен внутри корпуса, поэтому негерметичность исключается. Однако проблема потери герметичности от воздействия бурового раствора остается, кроме этого запорный шар может быть заклинен из-за перекоса ограничителя поворота при воздействии на него секторного выступа.

Все это также снижает надежность работы устройства (крана).

Задачей полезной модели является повышение надежности работы крана путем устранения абразивного износа при прокачке бурового раствора и устранения заклинивания ограничителя поворота.

Это достигается тем, что в кране шаровом, содержащем корпус с осевым каналом, запорный шар с отверстием и расположенными диаметрально пазом и лыской, шпиндель с торцевым кулачком и многогранным глухим отверстием, конусные нижнее и верхнее седла, ограничитель поворота выполнен в форме цилиндрического сегмента с секторным упорным выступом, взаимодействующим со ступенчатой лыской запорного шара, и с дугообразным ребром, а в корпусе выполнена внутренняя кольцевая канавка, в которую вставлено дугообразное ребро.

Кроме этого седла оснащены внутренними конусными канавками нормально поверхности конусов по окружности касания с запорным шаром с соотношением в=(1,5...2)а, где а=2...3 мм - ширина и в - глубина канавок, в которые установлены герметизирующие кольца и эластично с низким коэффициентом трения материала, например, фторопласта.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг.1 показан разрез крана в положении «открыто», на фиг.2 - в положении «закрыто», на фиг.3 - сечение А-А фиг.1, на фиг.4 -сечение Б-Б фиг.1 и на фиг.5 - вид В фиг.2.

Кран шаровой содержит корпус 1 с осевым каналом 2 с размещенными в нем с возможностью поворота запорным шаром 3 с осевым отверстием 4, конусными седлами 5 и 6, поджимаемые резьбовой

втулкой 7 через пружинное кольцо прямоугольного сечения 8, шпинделем управления 9, размещенным с возможностью поворота в радиальном отверстии корпуса 1, и ограничителем поворота 10.

Шар 3 оснащен пазом 1], взаимодействующим с торцевым кулачком 12 шпинделя 9, а с противоположной стороны - ступенчатой лыской 13, взаимодействующей с секторным выступом 14 ограничителя 10.

Ограничитель 10 оснащен по дуге ребром 15, взаимодействующим с кольцевой канавкой 16, а грани 17 и 18 выступа 14 взаимно перпендикулярны.

Шпиндель 9 оснащен глухим многогранным отверстием 19 под ключ 21.

Седла 5 и 6 по окружностям сопряжения с шаром 3 оснащены конусными канавками, в которых расположены герметизирующие кольца 20 из упруго-эластичного материала, например фторопласта.

Пружинное кольцо выполнено из упругого материала, например полиуретана.

Корпус 1 оснащен резьбами или другими устройствами, например, фланцами для подсоединения к элементам буровой колонны или иному трубопроводу.

Кран работает следующим образом.

Кран подсоединяется к бурильной трубе, находящейся в скважине и к ведущей буровой трубе, устанавливается ключом в положение «открыто» (фиг.1) до совмещения канала 2 с отверстием 4 путем поворота шара 3 при взаимодействии кулачка 12 шпинделя 9 с пазом 11 шара, до упора лыски 13 в грань 17 ограничителя 9 (фиг.3). Затем ключ 21 удаляется и кран, вращаясь вместе с буровой оснасткой, опускается вниз в обсадную колонну и через него прокачивается буровой раствор или иная жидкость.

При возникновении аварийной ситуации или по другой необходимости, кран вместе с буровой колонной извлекается из обсадной трубы (ротора), в многогранное отверстие шпинделя 9 вставляется ключ 21 и устанавливается шар 3 в положение «закрыто» (фиг.2) вращением шара 3 до упора лыски 13 с гранью 18 с другой стороны (фиг.4).

При этом шар 3, находясь между двумя кольцами 20 (фиг.2), плавно без заеданий проворачивается с меньшим крутящим моментом, а при наличии давления жидкости с какой-либо стороны сжимает с торца кольцо 20 вплоть до контакта с каким-либо седлом 5 или 6, чем обеспечивается полная герметизация.

Кроме этого пружинное кольцо 8, сжатое до предела, не разрушается, так как в нем отсутствуют изгибные напряжения.

Таким образом повышается надежность работы крана, что весьма актуально при бурении, где необходимо обеспечение функциональности для всего периода бурения.

Одновременно ограничитель поворота 10, зафиксированный ребром 15 в кольцевой канавке 16 корпуса 1, не препятствует вращению шара 3, т.к. исключены какие бы то либо перекосы.

Claims (3)

1. Кран шаровой, содержащий корпус с осевым каналом, запорный шар с отверстием и расположенными диаметрально пазом и лыской, шпиндель управления с торцовым кулачком и многогранным глухим отверстием, конусные нижнее и верхнее седла, подъемную пружину, ограничитель поворота и съемный поворотный ключ, отличающийся тем, что ограничитель поворота выполнен в форме цилиндрического сегмента с секторным упорным выступом, взаимодействующим со ступенчатой лыской запорного шара, и с дугообразным ребром, а в корпусе выполнена внутренняя кольцевая канавка, в которую вставлено дугообразное ребро ограничителя поворота.

2. Кран шаровой по п.1, отличающийся тем, что седла оснащены внутренними конусными канавками нормально поверхности конусов по окружности касания с запорным шаром с соотношением в=(1,5…2)a, где а=2…3 мм - ширина и в - глубина канавок, в которые установлены герметизирующие кольца из эластичного с низким коэффициентом трения материала, например фторопласта.

3. Кран шаровой по п.1, отличающийся тем, что поджимная пружина выполнена в форме кольца прямоугольного сечения из упругой пластмассы, например полиуретана.