КРАН УГЛОВОЙ ШАРОВОЙ СО СМЕННЫМ ДРОССЕЛЕМ

Устройство относится к трубопроводной арматуре, а именно к устьевой арматуре добывающих скважин, оборудованных установками электроцентробежных насосов (УЭЦН).
Известен шаровой кран со сменным дросселем, содержащий корпус с боковым отверстием, расположенным перпендикулярно оси поворота пробки в плоскости ее проточного канала, в котором установлен опирающийся на бурт контейнер с закрепленным внутри дросселем. Боковое отверстие загерметизировано крышкой. При этом контейнер установлен с возможностью перемещения, уплотнен относительно пробки и снабжен средством для демонтажа в виде канавки, выполненной на внутренней поверхности контейнера перед дросселем по ходу среды. Корпус выполнен цилиндрической формы и с канавками под уплотнительные кольца на торцевых его поверхностях. В крышке, герметизирующей боковое отверстие корпуса, установлено устройство для плавного снятия давления из проточного канала пробки (патент РФ 2105220, опубл. 20.02.1998, МПК F16K 5/10).
Недостатками данной конструкции крана являются то, что в рабочей зоне помещается штуцер с одним диаметром дроссельного отверстия, а также отсутствует положение, при котором движение рабочей среды через шаровой кран осуществляется в полнопроходном режиме.
Известен кран шаровой, содержащий корпус с входным и выходным каналами и выполненным в стенках корпуса под прямым углом к последним сквозным боковым каналом, один выход которого закрыт крышкой, а противоположный - резьбовой пробкой, два подвижных подпружиненных седла, втулки которых установлены в расточках корпуса, шаровую пробку с цапфами, прилегающую к седлам и имеющую сквозной канал, в котором установлен сменный дроссель, имеющий сквозное отверстие, которое в открытом положении вместе с входным и выходным каналами образует пропускной канал для среды, прикрепленную сверху корпуса крышку с уплотнением и деталями привода. Подвижные седла выполнены составными, причем прилегающая к шаровой пробке часть седла выполнена в виде кольца со сферической расточкой под упомянутую шаровую пробку и с возможностью самоустановки относительно сферической поверхности последней и относительно торца неподвижной в радиальном направлении втулки. В сквозном канале шаровой пробки со стороны входа среды выполнена конусная расточка, обращенная основанием конуса к периферии, а на ответной поверхности сменного дросселя выполнен конусный бурт под упомянутую расточку. При этом конус выполнен неразъемным, а крышка бокового канала снабжена байонетным замком (патент РФ 55916, опубл. 27.08.2006, МПК F16K 5/06).
Недостатками данной полезной модели являются сложность конструкции и процедуры замены дросселя, наличие в рабочей зоне штуцера с одним диаметром дроссельного отверстия, отсутствие полнопроходного режима работы. Данная полезная модель может быть принята за прототип для предлагаемого технического решения.
Задачей полезной модели является обеспечение положения, в котором шаровой затвор имеет полнопроходное положение, упрощение конструкции шарового крана с использованием только одного седла, уменьшении времени процесса замены дросселя, обеспечение возможности размещения в шаровом затворе двух сменных дросселей разного диаметра одновременно, а также адаптация шарового крана со сменным дросселем к угловой конфигурации трубопровода.
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой полезной моделью, заключается в увеличении пропускной способности шарового крана при полнопроходном положении шарового затвора.
Для достижения технического результата предлагается кран угловой шаровой со сменным дросселем, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, подпружиненное седло, шаровой затвор с цапфами, прилегающими к седлу, и имеющий гладкое сквозное отверстие, сменный дроссель со сквозным отверстием, прикрепленную сверху корпуса крышку, и, согласно полезной модели, у шарового затвора, установленного в цилиндрических гнездах корпуса и крышки с возможностью поворота посредством рукоятки, фиксируемой пружиной в торцевых пазах корпуса, в положения «Открыто», «Закрыто», «Дроссель», определяемые по лимбу, жестко соединенному с валом и планкой, гладкое сквозное отверстие выполнено соосно продольной оси корпуса, и он дополнительно снабжен двумя отверстиями, образующими Г-образные каналы, выполненные перпендикулярно оси корпуса, одно из которых гладкое, а другое резьбовое, содержащее сменный дроссель с возможностью его замены путем демонтажа резьбовой пробки, при этом входящий и выходящий патрубки расположены под углом 90 градусов друг к другу.
Полезная модель поясняется фиг.1, фиг.2 и фиг.3. и осуществляется следующим образом.
Кран угловой шаровой со сменным дросселем содержит корпус 1, в резьбовую часть которого ввернута крышка 13. В центральном отверстии крышки 13 установлен вал 3, торцевой шип которого входит в паз шарового затвора 2. Шаровой затвор 2, установлен в цилиндрических гнездах корпуса 1 и крышки 13, а посредством вала 3, уплотненного манжетой 10, может быть повернут рукояткой 4 в любое из трех (или четырех) положений. Во всех положениях рукоятка 4 фиксируется пружиной 11 в торцевых пазах корпуса 1. Фактическое положение затвора 2 определяется по лимбу 5, жестко соединенному с валом 3, и планкой 17 с нанесенными метками. Уплотнение затвора 2 при работе обеспечивается седлом 16 и пружиной 15, установленных в выточке патрубка 14. Патрубок 14 установлен в боковом отверстии корпуса 1 на шпильки и закреплен гайками. Затвор 2 шарового типа имеет гладкое сквозное отверстие, соосное продольной оси корпуса 1, и два (или три) перпендикулярных ему сквозных отверстия, образующих Г-образные угловые каналы, одно из которых гладкое, а одно (два) - резьбовые.
В резьбовое(ые) сквозное отверстие(я) шарового затвора 2 устанавливается сменный(ые) дроссель(и) 7. Если шаровой затвор содержит два резьбовых отверстия, то возможна установка двух дросселей с разными диаметрами. Для смены дросселя в корпусе 1 предусмотрено боковое резьбовое отверстие, закрытое пробкой 8. В пробке 8 предусмотрено резьбовое отверстие под установку манометра (датчика давления), закрытое заглушкой 9.
Наличие в шаровом затворе Г-образных угловых каналов и возможность движения рабочей среды через цапфу позволяет получить четыре рабочие позиции крана: «открыто», «закрыто», «дроссель 1» и при необходимости «дроссель 2», а угловая конструкция позволяет применять его взамен существующих угловых вентилей без подгонки и сварочных операций. Устройство работает следующим образом. В положении «Открыто» рабочая среда подается в центральное отверстие корпуса 1 или в центральное отверстие патрубка 14, при этом рабочая среда беспрепятственно проходит по внутреннему Г-образному каналу затвора 2. Для переключения крана в положение «Закрыто» рукоятка 4 вынимается из фиксирующего паза корпуса 1. преодолевая сопротивление пружины 11. После поворота рукоятки 4 на 90° по часовой стрелке действием пружины 11 происходит фиксация рукоятки в пазе корпуса 1, при этом поток рабочей среды герметично перекрыт затвором 2. Для переключения крана в положение «Дроссель» («Дроссель 2») рукоятка 4 вынимается из фиксирующего паза корпуса 1, преодолевая сопротивление пружины 11. После поворота рукоятки 4 на 90° (180°) против часовой стрелки под действием пружины 11 происходит фиксация рукоятки в соответствующем пазе корпус 1, при этом поток рабочей среды проходит через сменный дроссель 7, установленный в боковом резьбовом отверстии затвора 2. При необходимости замены дросселя 7 рукоятка устанавливается в положение «Закрыто», при этом дроссель располагается напротив бокового отверстия, закрытого резьбовой пробкой 8. Пробка легко демонтируется при помощи гаечного ключа, дроссель выворачивается ключом и производится замена на требуемый из комплекта ЗИП. Затем пробка 8 монтируется на прежнее место.
Эксплуатация предлагаемого устройства позволит производить замену дросселя без демонтажа крана с трубопровода, угловая конструкция изделия позволяет использовать его взамен существующих угловых вентилей без подгонки и сварочных операций, наличие нескольких рабочих положений позволяет оперативно управлять работой УЭЦН, а также получать экономию электроэнергии при работе в полнопроходном режиме. Возможность фиксации манометром величины давления до и после сменного дросселя позволяет определить текущий дебит скважины расчетным путем.