ТРЕХХОДОВОЙ ДИСКОВЫЙ КРАН

Полезная модель относится к арматуростроению и предназначена для использования в качестве распределяющего устройства на трубопроводах различного назначения, может быть использована в системах высокого давления в нефтяной и газовой промышленности, в частности на обвязке нефтяных скважин.
Уровень техники
Известен трехходовой дисковый пневматический кран «ТРС» (патент РФ №2392522, кл. МПК F16K 3/08, F16K 11/074, дата публ. 20.06.2010), включающий корпус, крышку корпуса с прижимной пружиной, жестко соединенную с корпусом резьбовым соединением; переключающий клапан и переключатель клапана. Переключатель размещен в сквозном осевом отверстии корпуса. Клапан размещен между прижимной пружиной и корпусом и разъемно соединен с возможностью принудительного поворота вокруг оси корпуса на 90° с рабочим концом переключателя. В корпусе по окружности с центром на осевой корпуса радиально через 90° выполнены сквозные цилиндрические каналы: входной, рабочие первый и второй, и канал для стравливания воздуха. Переключающий клапан представляет собой диск. В теле диска в накрест лежащих секторах выполнены идентичные протяженные фигурные выемки, образованные дугами окружностей с центром, совпадающим с центром диска. При повороте диска на 90° в ту или иную сторону выемки соединяют один рабочий канал с входным, а другой - с каналом для стравливания воздуха. Корпус крана, крышка и переключатель положения клапана выполнены из капролона. Переключающий клапан выполнен из графитированного капролона. Недостатком данной конструкции является невозможность использования ее в агрессивной среде. Кроме того, максимальный ход центрального диска составляет только 180°.
Известен трехходовой кран (патент РФ №22378, кл. МПК F16K 11/083, дата публ. 27.03.2002), содержащий корпус с тремя муфтовыми патрубками, установленную в корпусе коническую пробку с тремя четырехсторонними окнами, у которых стороны, поперечные продольной оси пробки, выполнены криволинейными по радиусу, а также сальниковое уплотнение между корпусом и пробкой и накидную гайку. Недостатком данной конструкции является неустойчивость материала, из которого изготовлен кран, к агрессивным средам.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является кран шаровой трехходовой (патент РФ №2182270, кл. МПК F16K 11/087, F16K 5/06, дата публ. 10.05.2002), содержащий корпус с центральным каналом, установленным в нем поворотным штоком, расположенным в пазу шарового затвора с возможностью взаимодействия с шаровым затвором. Шаровой затвор снабжен проходными отверстиями, расположенными перпендикулярно к оси поворота, и опирается на уплотнительные седла, размещенные в корпусе и резьбовых втулках, которые поджимаются к затвору. Уплотнительные седла в корпусе выполнены в виде единого углового элемента с рабочей частью меньшей, чем рабочая часть установленных во втулках седел. Последние размещены во втулках с возможностью плавающего перемещения вместе с затвором относительно втулок при затяжке до положения, соответствующего совпадению осей корпуса, штока и затвора. Сами седла выполнены с односторонним скосом на толщину седла. Шаровой затвор выполнен из корундовой керамики с содержанием окиси алюминия не менее 96±0,5% массы, прочностью не менее 360 МПа и средним размером зерна, не превышающим 8 мкм ±12%, с профилем стенок паза, выполненным в виде эвольвенты, и зазором по отношению к штоку, в котором установлен демпфирующий элемент. Недостатком данной конструкции является низкая степень герметичности, определяемая площадью контакта шарового затвора и седла.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом данной полезной модели является расширение диапазона использования устьевой арматуры с одновременным упрощением ее конструкции и технического обслуживания.
Технический результат достигается благодаря тому, что корпус выполнен в виде двух дисков с цилиндрической вставкой между ними, внутри которой и между дисками корпуса установлен затворный механизм, выполненный в виде центрального диска с центральным сквозным отверстием, внутри которого выполнены продольные внутренние каналы, центральные оси которых, расположенные друг относительно друг друга под углом порядка 120°, и пересекаются в центральной горизонтальной плоскости трехходового дискового крана, совпадающей с плоскостью размещения центральной горизонтальной оси отверстия центрального диска, при этом точка пересечения центральных осей внутренних каналов располагается между отверстием центрального диска и внутренней боковой поверхностью цилиндрической вставки, при этом на боковой поверхности цилиндрической вставки в продольной плоскости также выполнены поперечные сквозные отверстия под углом порядка 90° градусов друг к другу.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлено поперечное сечение трехходового дискового крана. На Фиг. 2 представлено продольное сечение трехходового дискового крана. Фиг. 3 представлена форма переключателя. На Фиг. 4 представлено размещение треходового дискового крана на устьевой арматуре при проведении операций на нефтепроводе с отслеживанием давления. На Фиг. 5 представлено расположение центрального диска трехходового дискового крана при отборе проб или при проведении операций, не требующих контроля за давлением. На Фиг. 6 представлено расположение центрального диска трехходового дискового крана для контроля давления при эксплуатации нефтепровода. На Фиг. 7 представлено расположение центрального диска трехходового дискового крана при растравливании газа для замены манометра. На Фиг. 8 представлено положение крана «Все закрыто».
Осуществление полезной модели
Кран трехходовой дисковый включает корпус 1 (Фиг. 1), выполненный в виде двух одинаковых боковых дисков, в одном из которых выполнено несквозное центральное отверстие квадратного сечения, а в другом - сквозное центральное отверстие с квадратным поперечным сечением. Трехходовой дисковый кран также включает цилиндрическую вставку 2, устанавливаемую между боковыми дисками корпуса 1, наружный диаметр которой не более габаритного диаметра боковых дисков корпуса 1. На боковой цилиндрической поверхности цилиндрической вставки 2, под углом 90 градусов друг к другу выполнены три сквозные поперечные отверстия 3, 4, 5 одинакового диаметра (Фиг. 2).
Между боковыми дисками корпуса 1 и цилиндрической вставкой 2 размещен затворный механизм, выполненный в виде центрального диска 6 (Фиг. 2), с возможностью принудительного поворота на 360° вокруг центральной оси корпуса 1. Внутри центрального диска 6 выполнено центральное сквозное отверстие 7 квадратного сечения. Внутри центрального диска 6 в продольной плоскости выполнены внутренние каналы 8, 9, 10 одинакового диаметра таким образом, что их центральные оси располагаются друг относительно друга под углом 120°, пересекаясь в центральной горизонтальной плоскости трехходового дискового крана, совпадающей с плоскостью размещения центральной горизонтальной оси отверстия 7 центрального диска 6. Точка пересечения центральных осей внутренних каналов 8, 9, 10, диаметры которых примерно соответствуют диаметрам сквозных отверстий 3, 4, 5 вставки 2, располагается между отверстием 7 центрального диска 6 и внутренней боковой поверхностью цилиндрической вставки 2. К наружной боковой поверхности цилиндрической вставки 2, перпендикулярно поверхности, приварены присоединительные патрубки 11, 12, 13, внутренний диаметр которых аналогичен диаметрам сквозных отверстий 3, 4, 5 вставки 2.
Для функционирования крана трехходового дискового используют переключатель 14, представляющий собой в продольном сечении ступенчатый стержень в форме квадрата в поперечном сечении (Фиг. 3).
Трехходовой дисковый кран устанавливают на устьевой арматуре таким образом, что к присоединительному патрубку 11, расположенному в верхней части цилиндрической вставки 2, устанавливают манометр (Фиг. 4-8), к присоединительному патрубку 13, находящемуся оппозитно патрубку 11 в нижней части цилиндрической вставки 2, присоединяют выкидной нефтепровод.
Работу трехходового дискового крана осуществляют следующим образом:
- при проведении операций на нефтепроводе с отслеживанием давления, центральный диск 6 трехходового дискового крана с помощью переключателя 14 устанавливают таким образом, что сквозные каналы 3, 4, 5 вставки 2 и внутренние каналы 8, 9, 10 центрального диска 6 гидравлически связаны между собой (Фиг. 4);
- при отборе проб или при проведении операций, не требующих контроля за давлением в нефтепроводе, центральный диск 6 трехходового дискового крана с помощью переключателя 14 устанавливают таким образом, что гидравлически связанными между собой остаются только сквозные каналы 4, 5 и внутренние каналы 8 и 9 (Фиг. 5);
- для контроля давления при эксплуатации нефтепровода, центральный диск 6 трехходового дискового крана с помощью переключателя 14 устанавливают таким образом, что гидравлически связанными между собой остаются сквозные каналы 3, 5 и внутренние каналы 8, 10 (Фиг. 6);
- при растравливании газа для замены манометра центральный диск 6 трехходового крана с помощью переключателя 14 устанавливают таким образом, что гидравлически связанными между собой остаются только сквозные каналы 3, 4 и внутренние каналы 9, 10 (Фиг. 7);
- для перекрытия выкидного нефтепровода, центральный диск 6 с помощью переключателя 14 устанавливают таким образом, что ни один из сквозных каналов 3, 4, 5 цилиндрической вставки 2 не соединен с внутренними каналами 8, 9, 10.
Представленная конструкция трехходового дискового крана, позволяющая исключить установку на устьевую арматуру специальных штуцеров для отбора проб и пропарки выкидной линии, эксплуатируется в цехах добычи нефти и газа ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» с положительным результатом.