ШАРОВОЙ ЗАПОРНЫЙ УЗЕЛ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение для герметизации устья нефтяных и газовых скважин в процессе их освоения и ремонта, в том числе во время проведения работ по гидравлическому разрыву пластов, обеспечения безопасного ведения работ, предупреждения выбросов, открытых фонтанов, охраны недр и окружающей среды.
Известен кран шаровой, содержащий корпус цилиндрической формы, внутри которого размещены седла, упругие прокладки и шаровая пробка, имеющая палец управления с кольцевым резиновым уплотнением в отверстии стенки корпуса (Кутепов А.И. и др. Справочник-каталог по оборудованию и инструменту для предупреждения и ликвидации фонтанов, Москва, "Недра", 1981, стр.38, рис.1.20. Кран шаровой типа КШЦ).
Однако эта конструкция обладает рядом недостатков, а именно:
- большая металлоемкость из-за необходимости введения внутрь корпуса двух стаканов, на торцах которых, в местах стыка, образованы цилиндрические поверхности за счет смыкания полуотверстий, перпендикулярных оси корпуса, для размещения цапф вращения шаровой пробки, суженным проходом в шаровой пробке из-за размещения уплотнительного элемента в торцевой кольцевой канавке седла;
- ограниченная пространственная возможность по управлению краном в аварийной ситуации.
Кроме того, стаканы усложняют конструкцию и создают определенные трудности технологического характера при изготовлении крана. Существенным недостатком здесь является необходимость точного совмещения оси пальца управления с плоскостью стыка стаканов, что снижает его надежность.
Известен кран шаровой, предназначенный для предотвращения выброса промывочной жидкости и пластовых флюидов, представляющий собой комбинацию шарового крана и обратного клапана, седло которого расположено внутри шаровой пробки (а.с. №1546615, опубл. 28.02.1990 год).
Устройство обладает повышенным гидравлическим сопротивлением из-за суженного прохода в шаровой пробке, обусловленного конструкцией заделки уплотнительных элементов в седлах, что отрицательно сказывается на его надежности.
Известно, принятое за прототип, устройство для герметизации внутри-трубного пространства бурильной трубы, содержащее корпус с осевым каналом, внутренней расточкой, узлами соединения с бурильными трубами и герметично размещенными в нем верхним и нижним седлами и щаровой запорный орган с осевым каналом и приводным шпинделем, плотно установленный в расточке корпуса между седлами (А.с. СССР №1680953, опубл. 30.09.1991 г.).
Общими недостатками известных устройств, в том числе и прототипа, являются недостаточная надежность в управлении ими в экстремальной ситуации, сложность конструктивного решения, неудобство при эксплуатации, т.к. известные устройства требуют больших физических, ручных затрат на установку в аварийных ситуациях на скважинах.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности управления шаровым запорным узлом в экстремальной ситуации, упрощение конструкции и повышение удобства при его использовании.
Технический результат достигается тем, что в шаровом запорном узле, содержащем корпус с осевым каналом и герметично размещенными в нем нижним и верхним седлами, между которыми герметично установлен шаровой запорный орган с осевым каналом, согласно полезной модели, в нижнюю часть корпуса ввернут фланец со шпильками, а для управления шаровым запорным органом в боковом отверстии корпуса герметично и жестко установлен привод вала, составляющий с корпусом одно целое, и имеющий ограничитель поворота вала, работающий в двух положениях - "открыто" и "закрыто", при этом привод вала снабжен рукояткой, установленной на шестигранник червяка привода и прикреплен к корпусу посредством винтов, фланец зафиксирован от отворота, прикрепленной к нему планкой, и снабжен канавками для установки герметизирующих колец, герметичность шарового запорного органа обеспечивается поджатием седел к шару посредством гайки, которая снабжена внутренним шестигранником и канавками для установки, соответственно, ключа и герметизирующих колец, а герметичность привода вала относительно корпуса обеспечивается манжетами и кольцами.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно - следственная связь.
Наличие фланца в нижней части корпуса и привода вала с ограничителем поворота вала повышают надежность устройства и удобство при его эксплуатации в экстремальных условиях. Выполнение привода вала, как одно целое с корпусом, упрощает конструкцию и повышает удобство при его обслуживании.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналоге-прототипе заявляемой полезной модели, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог-прототип, характеризующийся признаками, идентичными признакам заявляемой полезной модели "Шаровой запорный узел", а определение прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных, по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует критерию "новизна", согласно действующему законодательству.
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого шарового запорного узла, может быть многократно использована в производстве аналогичных устройств с получением технического результата, заключающегося в получении простого по конструкции, надежного в управлении в экстремальной ситуации и удобного при его обслуживании, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию "промышленная применимость".
Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг.1 - представлен общий вид шарового запорного узла, на фиг.2 - привод вала.
Шаровой запорный узел содержит корпус 1 с осевым каналом, в котором размещен шаровой запорный орган 2 с осевым каналом плотно установленный между седлами 3. Герметичность шарового запорного органа достигается поджимом седел 3 гайкой 4, которая имеет внутренний шестигранник для установки ключа и канавки для установки герметизирующих колец 5 и 6. От отворота гайка 4 фиксируется стопорным винтом 7 с шайбой 8. Для предотвращения попадания жидкости и предохранения резьбы стопорного винта 7 и гайки 4 предназначено кольцо 9. В нижнюю часть корпуса 1 ввернут фланец 10 со шпильками 11, который имеет канавки для установки герметизирующих колец 5 и фиксируется планкой 12, прикрепленной к фланцу 10 винтами 13. В боковом отверстии корпуса 1 размещен редукторный привод вала 14 для управления шаровым запорным органом 2. Привод вала 14 крепится к корпусу 1 винтами 15 и снабжен рукояткой 16, которая крепится винтом 17 через шайбу 18. Привод вала 14 имеет ограничитель поворота 19 шарового запорного органа 2.
Привод вала 14 (фиг.2) содержит корпус 20, в нижнюю внутреннюю проточку которого вставляются: втулка 21, червяк 22, упорный подшипник 23 и закрываются крышкой 24. На шестигранник червяка 22 устанавливается рукоятка 16. Крышка 24 крепится к корпусу 20 привода винтами 25 и герметизируется кольцом 26. Крышка 24 и червяк 22 герметизируется кольцом 27. В среднюю внутреннюю проточку корпуса 20 привода вставляется упорный подшипник 28, колесо червячное 29 и вал 30. Вал 30 и корпус 20 привода герметизируется кольцом 31. Вал 30 привода может поворачиваться только на 90° за счет наличия ограничителя поворота вала 32, который работает в двух положениях -"открыто" и "закрыто". Вал 30 привода загерметизирован относительно корпуса 1 четырьмя манжетами 33, с одной стороны которых, находится опорное кольцо 34, а с другой - кольцо нажимное 35. Корпус 1 и корпус 20 привода вала 14 герметизируются кольцом 36.
Для смазки червячной передачи предусмотрена масленка 37.
Шаровой запорный узел работает следующим образом.
Для закрытия шарового запорного узла необходимо рукоятку 16 вращать по часовой стрелке, при этом риска на вале 30 редуктора должна совпасть с буквой "З" (не показана) на корпусе привода 20. Открытие производится вращением рукоятки 16 против часовой стрелки, при этом риска на вале 30 должна совпасть с буквой "О" (не показана) на корпусе привода 20.
Предлагаемая полезная модель, по сравнению с известными, отличается простотой конструктивного решения, надежностью управления шаровым запорным узлом в экстремальной ситуации и удобством при его использовании.