Шаровой кран

(57) Использование: в буроСущность изобретения: упормодействует с верхним седломлельным между собой и оси ы лярно и бки в подпрурпуса, ановлеами. на мешены жностью нижнего но отновой технике. корпуса взаи, Двум парал- проходного Комитет Российской Федераци йо патентам и товарным знакам 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 перпендику эксцентрично оси поворотной прополнены две цапфы. Нижнее седло, жине нное относительно к выполнено ступенчатым и на нем ус на ступенчатая втулка с двумя ще к-рых выполнены пазы, Цапфы раз в пазах, втулка - в корпусе с возмо перемещения относительно него и седла. Верхнее седло подпружине сительно упора. 5 ил,плоскостями. на которых выполнены цапфы,эксцентрично расположенные относительно оси, Цапфы находятся в копирных пазах.При перемещении двух втулок вместе спробкой относительно неподвижных пазовпроисходит поворот пробки, а значит и открытие-закрытие шарового крана,Недостатком известного устройства является большое количество одновременно О)участвующих в движении деталей, причемперемещаемых на большую длину, а такжевозможность появления осадка взвешенных частиц в буровом растворе на торцееаеЬверхней втулки. который при достаточном Оего количестве может ухудшить закрытиекрана, попадая между втулкой и корпусом. (С учетом большой длины движения втулкисовокупность этих факторов может значительно повлиять на надежность работы шарового крана,Наиболее близким к предлагаемомутехническому решению является шаровойкран, содержащий корпус с установленными в нем шаровой пробкой, верхним и ниж 2000510ним подпружиненным седлами, фиксатором верхнего седла и ограничителем поворота пробки, В корпусе выполнена кольцевая проточка. в нее помещен фиксатор верхнего седла. который выполнен составным в виде втулки и кольцевых элементов; в ограничителе, установленном в корпусес зазором к верхнему седлу, выполнен продольный паэ, 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 за 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 прокачиваемой 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 включаеткорпус 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, каки между втулкой 5 и нижним седлом 3, уста 10 новлены 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 сед 15 лом 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 междусобой и осью проходного отверстия плоско 20 стями 16 расположена между щеками 12, 13.У поворотной пробки 4 на плоскостях 16выполнены цапфы 17, расположенные наодной оси 18, перпендикулярно параллельным плоскостям, эксцентрично оси 19 пово 25 ротной пробки 4. Цапфы 17 размещены впазах 14,15 ступенчатой втулки 5, Верхнееседло 2 подпружинено пружиной 20 к поворотной пробке 4. Пружина 20 размещена вкорпусе 1 между верхним седлом 2 и упором30 21, который неподвижно установлен в корпусе 1. Между корпусом 1 и упором 21 установлено уплотнение 22, Верхнее седло 2фиг. 2) имеет торцевую поверхность 23, аупор 21 - торцевую поверхность 24, которы 35 ми они соприкасаются, а торцевая поверхность 25 (фиг, 1) нижнего седла 3 расположена на расстоянии Б от торцевой поверхности 26 корпуса 1.Шаровой кран работает следующим об 40 разом,Кран устанавливается в любом месте буровой колонны, при этом нижнее седло 3пружиной 10 посредством ступенчатойвтулки 5 прижато к поворотной пробке 4, а45 пробка 4 прижата к верхнему седлу 2, которое упирается в упор 21, Между горцом 25нижнего ступенчатого седла 3 и торцом 26корпуса 1 есть зазор Б, Кран закрыт.Подаем через кран прсмывочную жид 50 кость (фиг, 2), она надавит на поворотнуюпробку 4, которая нажмет на нижнее седло3, Нижнее седло 3 переместится вместе соступенчатой втулкой 5, выбирая зазор Б, исожмет пружину 10, при этом верхнее седло55 2 пружиной 20 переместится вместе с пробкой 4. Между верхним ;од см 2 его торцевой поверхностью 23) и упорам 21 (еготорцовой поверхностьк 1 21) счраауется зазор В, равный звяооу Б П м 1 вцчная жидкость устремится . 1 аа згр В кступенчатой 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 90 В конце хода ступенчатая втулка 5 упирается в корпус 1, а промывочная жидкость течет через пробку 4 и седла 2, 3, Кран открыт, При прекращении подачи промывочной жидкости или начался нефтегаэопроявления пружина 1 О 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, уст ремляющейся в зазор В г 1 ри 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 наликвидацию фонтана и восстановление после него скважины. Формула изобретения 20 Шаровой кран. содержащий корпус супором, взаимодействующим с верхним седлом, поворотную пробку с двумя параллельными между собой и осью проходного отверстия плоскостями, перпендикулярно 25 которым и эксцентрично оси поворотнойпробки выполнены две цапфы, и подпружиненное относительно корпуса нижнее седло, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что нижнее седло выполнено ступенчатым и на нем ус 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 подпружиненоотносительно упора.2000510 ЫХ оставитель Л.Доценкоехред М.Моргентал Корректор С.Юско едактор Н.Цалихи Заказ 3074 Тиоаж Подписно НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина