ПЯТИПОТОЧНЫЙ ШАРОВЫЙ КРАН

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, а именно к устройствам, распределяющим поток жидкой или газообразной среды, находящейся как при низком, так и при высоком давлении. Полезная модель может быть использована в нефтяной и газовой промышленности, а именно в системах нефтепромыслового сбора и подготовки пластовой продукции, а также в других отраслях промышленности в системах газоснабжения, газопотребления, тепловодоснабжения.
Известен многоходовой кран (Патент РФ №2456495) в основной части которого установлен запорный элемент с проходными каналами с возможностью вращения. Количество проходных отверстий в уплотнителе запорного элемента соответствует количеству мест присоединения. Конструкция действительно проста в эксплуатации и в изготовлении, является компактной. Недостатком является невозможность выполнения ремонтных работ без демонтажа многоходового крана с трубопровода из-за отсутствия фланцевого разъема, что значительно увеличивает время и трудоемкость его сборки и разборки. Управление потоками осуществляется поочередно. Одновременная возможность управления отсутствует.
По технической сущности, наиболее близким из технических решений, является шаровый кран по патенту РФ №2218501, который и принят за прототип. Шаровый кран содержит корпус с радиальными впускными и выпускными каналами, установленную в полости корпуса и соединенную с приводом его поворота пробку-шар с проходными каналами. Пробка-шар контактирует с кольцевыми прокладками. Последние установлены во втулках. Упомянутые втулки выполнены П-образными и изготовлены из упругого материала, обеспечивающего компенсацию износа установленных в них кольцевых прокладок за счет сил упругой деформации внутренней стенки П-образной втулки и давления среды. Изобретение направлено на повышение удобства в эксплуатации и увеличение срока службы шарового крана. Данное изобретение надежно и удобно в эксплуатации, но не решает задачу управления одновременно четырьмя потоками, а только распределяет и переключает от впускного на один из четырех выпускных.
Задача, на решение которой направлено создание настоящей полезной модели заключается в обеспечении управления одновременно от одного до четырех выпускных потоков от одного впускного, при компактности конструкции и надежной длительной эксплуатации, за счет ремонтопригодности без вырезки его из трубопровода.
Техническим результатом является сокращение затрат времени на производственный процесс, сокращение капитальных затрат при строительстве систем сбора и подготовки пластовой продукции.
Технический результат достигается, тем, что пятипоточный шаровый кран, включающий усеченный сферический корпус с крышкой, в нижней части которого выполнено отверстие, представляющее аксиальный впускной канал, в средней части выполнены четыре отверстия, представляющие радиальные выпускные каналы, а в полости корпуса установлено запирающее устройство, содержащее соосно установленные один в полости другого, имеющие общие взаимоперпендикулярные оси вращения с корпусом шаровые элементы, снабженные радиально расположенными выпускными отверстиями, взаимодействующие с впускным и выпускными каналами корпуса, с возможностью совмещения или прекращения совмещения, причем каждый из шаровых элементов посредством соосно расположенных управляющих штоков, выходящих наружу корпуса через отверстия в крышке, соединен с рукоятками для управления потоками жидкости через радиальные и аксиальный каналы; шаровые элементы зафиксированы подпружиненными удерживающими механизмами и установлены с возможностью демонтажа при снятии крышки с сохранением соединения с корпусом. Удерживающий механизм выполнен в виде втулок с уплотнителями, соединенных с тарельчатой пружиной. Каждый из управляющих штоков установлен герметично относительно корпуса.
Принципиальная схема полезной модели представлена на фиг.1. Пятипоточный шаровый кран состоит из: усеченного сферического корпуса 1 к которому болтами 3 крепится крышка 2; в нижней части усеченного сферического корпуса 1 расположен аксиальный впускной канал 16, в средней части радиальные выпускные каналы 20. Запирающее устройство содержит внутренний шаровый элемент 13 с управляющим штоком 17, с рукояткой 4 и наружный шаровый элемент 11 с управляющим штоком 18, с рукояткой 19; В усеченном сферическом корпусе 1 пятипоточного шарового крана содержится также уплотнение (ласточкин хвост) 5, подшипник 6; уплотнение крышки 7; втулка седла 8; кольцо уплотнительное 9; тарельчатая пружина 10; уплотнение втулки седла 12; болт крышки наружного шарового элемента 14; крышка наружного шарового элемента 15.
На фиг.2. схематично представлено направление потоков, в соответствии с которым один канал 16, расположенный аксиально снизу усеченного сферического корпуса 1 считается впускным, а четыре, расположенные радиально к оси выпускные 20.
На фиг.3 представлены схематично проходные выпускные каналы во внутреннем шаровом элементе 13, наружном шаровом элементе 11, усеченном сферическом корпусе 1.
На фиг.4 представлены рабочие схемы вариантов положения внутреннего шарового элемента 13 и наружного шарового элемента 11 относительно усеченного сферического корпуса 1 для организации различных комбинаций управления распределения потоками жидкостей.
Пятнадцать рабочих положений пятипоточного шарового крана, связаны с комбинацией работы впускного и выпускных каналов от одного до пяти. И одно положение - все каналы перекрыты.
Пятипоточный шаровой кран работает следующим образом. Путем вращения управляющего штока 17 за рукоятку 4 устанавливается необходимое положение внутреннего шарового элемента 13. Путем вращения управляющего штока 18 за рукоятку 19 устанавливается необходимое положение наружного шарового элемента 11, в соответствии с рабочими схемами, представленными на фиг.4. Поток жидкости поступает по аксиальному впускному каналу 16, расположенного в нижней части усеченного сферического корпуса 1, а затем устремляется в один из четырех открытых радиальных выпускных каналов 20, распложенных в средней части усеченного сферического корпуса 1. Управление потокам жидкости через радиальные выпускные каналы 20 и аксиальный впускной канал 16 в процессе эксплуатации осуществляется путем изменения положения запирающего устройства, содержащего соосно установленные наружный шаровый элемент 11 в полости которого вращается внутренний шаровый элемент 13, посредством соосно установленных управляющего штока 17 и управляющего штока 18.
Надежная и длительная эксплуатация пятипоточного шарового крана, обеспечивается за счет ремонтопригодности без вырезки его из трубопровода.
Запорный узел, вварные детали требуют ухода или ремонта. Уплотнения и запорное устройство можно заменять и ремонтировать, не снимая пятипоточного шарового крана с трубопровода.
Внутри усеченного сферического корпуса 1 имеются шесть разъемов для установки в них тарельчатой пружины 10, уплотнительного кольца 9, втулки седла 8 с ее уплотнением 12. Тарельчатые пружины 10 служат для поджима втулок седла 8 к телу внутреннего шарового элемента 11 и наружного шарового элемента 13 для обеспечения герметичного протекания жидкости. Герметичность обеспечивается за счет уплотнения втулок седла 12. Наружный шаровый элемент 11 насаживается на подшипник, поверх подшипника надевается уплотнение (ласточкин хвост) 5, после этого наружный шаровый элемент 11 вставляется в отверстие на дне усеченного сферического корпуса 1.
В отличие от усеченного сферического корпуса 1 внутри наружного шарового элемента 11 имеется только пять разъемов для тарельчатых пружин 10, уплотнительных колец 9 и втулок седла 8. Внутренний шаровый элемент 13, аналогично наружному шаровому элементу 11, собирается и вставляется в разъем расположенный на дне наружного шарового элемента 11.
После этого на шток 11 внутреннего шарового элемента 13 насаживается подшипник 6 и уплотнение (ласточкин хвост) 5, обеспечивающее герметичность при повороте внутреннего шарового элемента из одного положения в другое. Наружный шаровый элемент 11 закрывается крышкой 15 и затягивается болтами 14. Для обеспечения герметичности между крышкой 15 и наружным шаровым элементом 11 устанавливается кольцо уплотнительное 9. На шток 18 также надевается подшипник 6 с уплотнением (ласточкин хвост) 5. Далее усеченный сферический корпус 1 накрывается крышкой 2 и затягивается болтами 3.
При применении пятипоточных шаровых кранов, например в нефтегазопромысловых системах сбора и подготовки пластовой продукции, удается в несколько раз уменьшить потребное количество запорной арматуры. Это достигается установкой предлагаемого пятипоточного шарового крана к линии поступления продукции скважин (впускной поток), а четыре технологические линии подготовки пластовой продукции к выпускным потоками. Таким образом, вместо четырех шаровых кранов (другие типы кранов непригодны из-за малого срока службы) можно использовать один пятипоточный. Снижаются капитальные затраты. Показатели надежность остаются прежними
Предложенная конструкция позволяет достигнуть упрощения и удобства в эксплуатации и увеличить срок эксплуатации шаровых кранов.