Переключатель скважин многоходовой
WELL MULTI-WAY SWITCH

Изобретение относится к нефтедобывающей области и предназначено для ручного и автоматического переключения направления потока нефти в автоматизированных групповых замерных установках от подводящих патрубков со скважины на замерное устройство.
Известен переключатель скважин многоходовой (патент РФ 2505729, МПК F16K 11/085, опубликовано 27.01.2014 г.), содержащий корпус с несколькими входными патрубками и одним общим выходным патрубком, крышку с патрубком для подключения к измерительному устройству, полый вал между полостями корпуса и крышки. В корпусе выполнены каналы от каждого входного патрубка до внутренней поверхности плоского участка дна, один из входных патрубков через канал в корпусе сообщается с полым поворотным селектором, прижимаемым пружиной ко дну корпуса и имеющим уплотнение с плоским дном корпуса, поворотный селектор соединен с валом, при этом остальные входные патрубки корпуса сообщаются с общим выходным патрубком корпуса. На дно корпуса внутри может быть установлена сменная деталь для защиты корпуса и возможности ремонта без демонтажа корпуса путем замены сменной детали. Уплотнение между селектором и сопрягаемой деталью может быть выполнено «металл по металлу». Позиционирование селектора выполняется шариками по плоской поверхности с углублениями.
Данное устройство имеет высокую трудоемкость, невозможность обработки некоторых деталей, ведет к увеличению габаритных размеров и массы переключателя скважин многоходового; предназначено к применению переключателя скважин многоходового с восьмью входными патрубками. Наиболее близким техническим решением является переключатель скважин многоходовой (патент РФ № 2529270, МПК F16K 11/085, опубликовано 27.09.2014 г.), содержащий корпус с отверстиями для подключения патрубков подачи рабочей жидкости, гидропривод. Гидропривод состоит из корпуса, гидроцилиндра, подпружиненного поршня, соединенного с зубчатой рейкой, кинематически связанной с шестерней и храповым делителем. Храповой делитель соединен с вращающимся валом для переключения канала измерения к патрубкам подачи рабочей жидкости. Канал измерения выполнен в виде тройника с подвижной кареткой. Тройник свободно перемещается вдоль оси полого вала. Подвижная каретка ограничена от поворота вокруг своей оси упорами тройника и фиксируется с помощью роликов и пружины, напротив входного патрубка, прилегая к наплавленной износостойкой поверхности корпуса. Для предотвращения коррозии и износа внутренней рабочей поверхности корпуса предлагается выполнять наплавку нержавеющим сплавом.
Данное устройство имеет высокую трудоемкость изготовления и выполнения наплавления на корпус; высокую стоимость ремонта корпуса, поскольку требует полного демонтажа устройства; низкую ремонтопригодность в полевых условиях; низкую надежность резинового уплотнения между корпусом и поворотным механизмом; коррозионно-эрозионный износ направляющих канавок, приводящий к увеличению их глубины; возможность заклинивания вследствие попадания в зазор механических примесей и солей; недолговечность корпуса, несмотря на выполненную наплавку нержавеющим сплавом.
Задачей изобретения является повышение удобства в эксплуатации переключателя, возможность ремонта в полевых условиях, увеличение надежности.
Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик благодаря конструктивному выполнению, обеспечивающему устранение утечек между корпусом и патрубками подачи жидкости, уменьшению коррозионно-эрозионного износа направляющих канавок, предотвращение заклинивания переключателя. Указанный технический результат достигается переключателем скважин многоходовым, содержащим корпус с радиально выполненными отверстиями для подключения патрубков подачи жидкости, установленную на корпусе крышку, внутри которых по продольной оси размещен вращающий полый вал, соединенный с каналом измерения, выполненном в виде тройника, и с подвижной кареткой, фиксирующейся с помощью роликов и пружины напротив патрубка подачи жидкости. В отличие от прототипа на внутренней рабочей поверхности корпуса закреплены дуговые вставки с радиальными отверстиями, совпадающими с радиальными отверстиями в корпусе, а тройник размещен между выполненными на полом валу верхним и нижним упорами и сообщается с полым цилиндром, на котором установлена подвижная каретка с роликами и который жестко закреплен в отверстии пластины, соединенной с верхним и нижним упорами посредством установленных на них кривошипов, причем на верхнем упоре выполнен шип с возможностью его расположения в пазе тройника, а на обоих упорах установлены равномерно по периметру шарики с возможностью вращения тройника вокруг оси вала.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигурах 1,2 показана конструкция устройства.
Переключатель скважин многоходовой содержит корпус 1 с радиально выполненными в нем отверстиями для подключения патрубков подачи жидкости со скважины и одним выходящим патрубком в общий коллектор (на чертеже позиция не обозначена), крышку 2 с выходящим замерным патрубком (на чертеже позиция не обозначена), вращающий вал 3 с верхним и нижним упорами, соответственно 4 и 5, между которыми размещен тройник 6. На упорах 4 и 5 закреплены кривошипы 7. Тройник сообщается с полым цилиндром 8, на котором установлена подвижная каретка 9 с роликами 10 и который жестко закреплен в отверстии пластины 11, соединенной с верхним и нижним упорами посредством кривошипов 7. На полом цилиндре 8 установлена пружина 12 со стороны тройника и пружина 13 со стороны подвижной каретки. На верхнем и нижнем упорах расположены шарики 14 для плавного перемещения тройника 6 относительно упоров 4 и 5 и предотвращения заклинивания переключателя, а также для самоцентрирования тройника относительно отверстий на корпусе. На верхнем упоре 4 выполнен шип 15, а на тройнике 6 под него выполнен паз 16, длина которого больше размера шипа. В корпусе 1 на внутренней цилиндрической поверхности закреплены дуговые вставки 17 с радиальными отверстиями 18, совпадающими с радиальными отверстиями на корпусе. Между дуговыми вставками и корпусом установлены прокладки 19. В дуговых вставках выполнены направляющие канавки 20 с углублениями 21, расположенными напротив каждого отверстия 18.
Переключатель скважин многоходовой работает следующим образом.
От привода (на чертеже не показан) вращение передается вращающему валу 3 и жестко закрепленным на нем верхнему упору 4 с шипом 15 и нижнему упору 5. Во время поворота вращающего вала 3 и перемещении шипа 15 от одной стенки паза 16 тройника 6 до соприкосновения с другой стенкой при помощи кривошипов 7 происходит перемещение полого цилиндра 8 вдоль своей оси, при котором один конец входит в тройник 6, а другой выходит из отверстия 18 дуговой вставки 17. Когда шип 15 на верхнем упоре 4 доходит до крайней стенки паза 16 тройника 6, вращающий вал 3 передает вращение тройнику, при этом полый цилиндр 8 и установленная на нем каретка 9 с роликами 10 совместно с тройником 6 начинают поворачиваться от одного отверстия до другого на корпусе 1. Во время поворота каретка с роликами 10 перемещается по направляющим канавкам 20 и четко фиксируется в углублениях 21 напротив каждого радиально выполненного отверстия 18 в дуговых вставках 17 при помощи пружины 13, установленной на полом цилиндре 8 со стороны каретки 9. После поворота и фиксации каретки 9 с роликами 10 при помощи пружины 12, установленной на полом цилиндре 8 со стороны тройника 6, вращающий вал 3 совместно с верхним упором 4 и нижним упором 5 возвращается в исходное положение, полый цилиндр 8 перемещается во внутреннюю полость отверстия 18 дуговой вставки 17 и устанавливается в прокладку 19, тем самым предотвращая утечки жидкости. Болтовое крепление 22 дуговых вставок к корпусу не препятствует переключению и перемещению каретки 9 с роликами 10 по направляющим канавкам 20, так как оно утоплено на внутренней поверхности дуговых вставок. В случае износа направляющих канавок 20 на дуговых вставках 17 заклинивание каретки 9 с роликами не происходит, так как, в отличие от прототипа, основным предназначением каретки 9 является лишь фиксация напротив каждого радиально выполненного отверстия в корпусе 1. Благодаря четкой фиксации каретки 9 напротив каждого радиально выполненного отверстия в корпусе обеспечивается совпадение полого цилиндра 8 с внутренней полостью отверстия 18 дуговой вставки 17. Конец полого цилиндра 8, входящего во внутреннюю часть отверстия, выполнен таким образом, что обеспечивает его плотное прилегание к прокладке 19 и совпадение с отверстием в дуговой вставке 17 при попадании механических примесей в зазор в момент переключения. Перекосов во время переключения и эксплуатации, а поэтому и заклиниваний не будет, так как тройник 6 одновременно самоцентрируется с полым цилиндром 8 и подвижной кареткой 9 и перемещается между верхним упором 4 и нижним упором 5.
В случае сильного износа направляющих канавок 20 на дуговых вставках 17 нет необходимости в полном демонтаже переключателя скважин многоходового. Для ремонта и замены дуговых вставок переключателя необходимо снять крышку 2, открутить болтовое крепление 22 и демонтировать дуговые вставки 17 с изношенными направляющими канавками 20. При этом нет необходимости в демонтаже вращающего вала 3, тройника 6, полого цилиндра 8 и каретки 9 с роликами.
Таким образом заявленный переключатель скважин многоходовой обеспечивает повышенную долговечность, простоту в обслуживании и ремонте, надежность, а самое главное - высокие эксплуатационные характеристики.