КРАН ДРОССЕЛЬНЫЙ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам, устанавливаемым на оборудовании нефтяных и газопромысловых скважин и трубопроводов, и предназначенным для перекрытия и точного регулирования расхода проводимой рабочей среды.
Известен шаровой кран со сменным дросселем, устанавливаемый на нагнетательных трубопроводах для регулирования давления при нагнетании проводимой среды в пласт. Кран содержит цилиндрический корпус с канавками под уплотнительные кольца на торцевых поверхностях и боковое отверстие, расположенное перпендикулярно оси поворота пробки в плоскости его проточного канала, в котором установлен опирающийся на бурт контейнер с закрепленным внутри дросселем. Контейнер установлен с возможностью перемещения. Боковое отверстие загерметизировано крышкой с устройством плавного снятия давления из проточного канала пробки (патент RU на изобретение №2105220).
В корпусе с центральным каналом проходные отверстия расположены друг против друга, имеют одинаковую форму. Регулирование потока жидкости осуществляется шаровой пробкой, управляемой шпинделем. Для плавного снятия давления и исключения выброса проводимой среды, в корпусе перпендикулярно центральному каналу, в плоскости поворота пробки, выполнен канал, закрытый крышкой, снабженной обратным клапаном.
Недостатком крана является сложность конструкции, трудоемкость замены дросселирующего устройства и невозможность плавно изменять размер проходного сечения.
Наиболее близким является дроссельное регулирующее устройство, содержащее цилиндрический корпус, в котором выполнены отверстие для установки дросселирующей насадки с уплотнительными элементами, входной и выходной каналы для проводимой рабочей среды. В отверстии корпуса зафиксирована гильза с уплотнительными резиновыми кольцами, в которую установлены подвижный плунжер и сменное дросселирующее устройство, соотношение длины подвижного плунжера и длины сменной цилиндрической дросселирующей насадки установлены из условия обеспечения герметичности устройства при замене насадки (патент RU №112316 на полезную модель).
В корпусе выполнены входной и выходной каналы, расположенные друг против друга, имеющие одинаковую форму. Регулирование потока жидкости осуществляется путем замены цилиндрической дросселирующей насадки с требуемым сечением проходного канала.
Недостатком дроссельного регулирующего устройства является необходимость замены дросселирующей насадки с соответствующим диаметром проходного отверстия для обеспечения условий эксплуатации.
Для повышения точности бесступенчатого регулирования объема проводимой рабочей среды без замены дросселирующего элемента, повышения надежности работы предлагается кран дроссельный, содержащий цилиндрический корпус с отверстием, в котором установлена гильза с уплотнительным кольцом, входной и выходной каналы для проводимой рабочей среды. В гильзу, выполненную из коррозионно-износостойкого материала, установлен цилиндрический шток, запорный элемент которого выполнен с углом скоса равным 45…60 градусов, входной и выходной каналы выполнены несоосными. Требуемый расход проводимой рабочей среды устанавливаемый поворотом штока. В корпусе установлены крышка, лимб и упор, ограничивающий угловое положение штока. Гильза также может быть выполнена из твердых сплавов, керамического материала или металлокерамики.
Совокупность новых признаков - форма выполнения запорного элемента штока, несоосное расположение входного и выходного каналов и разные размеры диаметров каналов (диаметр входного канала выполнен больше диаметра выходного канала) обеспечивают точность бесступенчатого регулирования объема проводимой рабочей среды, повышение надежности работы.
На фиг. 1 изображен в разрезе кран дроссельный в положении «открыто», запорный элемент штока выполнен с углом скоса 45 градусов. На фиг. 2 изображен общий вид крана дроссельного. На фиг. 3 показана зависимость площади проходного сечения от углов скоса запорного элемента штока 45…60 градусов и поворота штока.
Кран дроссельный содержит цилиндрический корпус 1 с отверстием, в котором установлена гильза 2. В гильзе 2 установлен цилиндрический шток 3 с запорным элементом 4. Запорный элемент 4 штока 3 выполнен со скосом 45 градусов. Оптимальное значение угла скоса 45…60 градусов выбрано расчетным путем (фиг. 3). Уплотнительное кольцо 5 обеспечивает герметичность корпуса. В корпусе выполнены входной 6 и выходной 7 каналы для проводимой рабочей среды. Входной канал 6 расположен ниже уровня нижней кромки штока в положении «открыто». Выходной канал 7 расположен ниже верхнего уровня запора штока в положении «открыто», отверстия входного 6 и выходного 7 каналов выполнены круглой формы.
Несоосное расположение входного и выходного каналов и разные размеры диаметров каналов (диаметр входного канала выполнен больше диаметра выходного канала) обеспечивают полное открытие и закрытие отверстий каналов при повороте штока на 180 градусов.
Форму и размер отверстий каналов выполняют в соответствии с условиями эксплуатации и обеспечения прохождения требуемого объема проводимой рабочей среды. Форма выходного канала может быть круглой, овальной, треугольной, прямоугольной и т.д. Овальная форма отверстия выходного канала по сравнению с круглой формой обеспечивает уменьшение диаметра запорного элемента и соответственно крутящего момента на штоке при сохранении площади проходного сечения.
Площади отверстий входного и выходного каналов рассчитывают по известным формулам в соответствии с заданным объемом проводимой рабочей среды и условий эксплуатации.
В корпусе установлены крышка 8 с лимбом 9, упор 10 с ограничителем 11 положений штока «открыто», «закрыто».
Бесступенчатое регулирование расхода проводимой рабочей среды и перекрытие производится путем вращения штока 3 на заданный угол по шкале лимба 9, установленного на крышке 8. Вращение штока может быть осуществлено любым приспособлением: валом, рукояткой, редуктором, электроприводом.
Пример выполнения крана дроссельного.
Кран дроссельный содержит цилиндрический корпус 1 с отверстием, в котором установлена гильза 2 с уплотнительным кольцом 5, входной 6 и выходной 7 каналы для проводимой рабочей среды. В гильзу 2 установлен цилиндрический шток 3, запорный элемент 4 которого выполнен с углом скоса равным 45 градусов. Входное отверстие 6 выполнено круглой формы и расположено в корпусе на уровне ниже нижнего положения запорной части штока в положении «открыто». Выходное отверстие 7 выполнено круглой формы и расположено ниже верхнего уровня запорной части штока в положении «открыто». Положение штока 3 устанавливается по шкале лимба 9, закрепленного на верхней поверхности крышки 8. Угловое положение («открыто» - «закрыто») ограничителя 11 при повороте штока 3 на 180° определяет упор 10, закрепленный в корпусе 1.
Работает кран дроссельный следующим образом. Кран дроссельный устанавливают в трубопровод. Поворотом штока 3 устанавливают положение «открыто», по трубопроводу через кран дроссельный движется рабочая среда. При повороте штока на 180 градусов в положение «закрыто», запорный элемент 4 штока 3 полностью перекрывает выходное отверстие 7. Для изменения объема проводимой рабочей среды шток 3 дополнительно поворачивают и устанавливают на требуемое деление по шкале лимба 9.
Предлагаемый кран дроссельный обеспечивает перекрытие, бесступенчатое регулирование расхода проводимой рабочей среды, долговечность и надежность работы.