ШАРОВОЙ КРАН

Полезная модель относится к кранам с поворотными пробками, имеющими седловую поверхность, форма которой представляет собой поверхность тела вращения. Шаровой кран устанавливается на колонне технологических труб и предназначен для перекрытия внутреннего канала труб при производстве промывочных операций при текущем и капитальном ремонтах скважин, а также может быть использован в наземных коммуникациях устьевого или другого оборудования.
Известен шаровой кран, содержащий шар с осевым технологическим каналом, расположенный между двумя подвижными подпружиненными седлами с эластичными уплотнительными кольцами [1]. Недостатком известного шарового крана является сложность конструкции из-за наличия подпружиненных подвижных седел, выполненных в виде втулок армированных уплотнительными кольцами.
Известен также шаровой кран, принятый за прототип, содержащий разъемный корпус, внутри которого расположен шар с осевым технологическим каналом и двумя эластичными седлами, вмонтированными в корпусные детали крана [2]. Недостатком известного крана является отсутствие подпружиненного элемента, для компенсации износа рабочей поверхности эластичного седла. При незначительном износе поверхности седел кран потеряет герметичность и потребуется замена седел.
Поставленная задача решается тем, что шаровой кран, содержащий разъемный корпус, внутри которого установлен поворотный шар с осевым технологическим каналом и приводом вращения, а также два опорных седла, находящихся в контакте со сферической поверхностью шара и имеющие в сечении форму сапога, каблук которого находится на опорной поверхности корпуса, а вытянутый носок приподнят консольно над опорной поверхностью и в подъеме имеет форму сферы с радиусом, превышающим радиус сферы шара не величину, обеспечивающую (при отсутствии давления рабочей среды) начальный кольцевой контакт шара и седла на граничном участке сферы седла, наиболее удаленном от каблука, и обеспечивающую (при наличие давления рабочей среды), за счет упругой деформации консоли носка, полный контакт всей сферической поверхности подъема носка с ответной сферической поверхностью поворотного шара.
Изобретение поясняется чертежами, где изображены:
На фигуре 1 - общий вид шарового крана со съемной рукояткой (вариант компоновки на колонне технологических труб).
На фигуре 2 - общий вид шарового крана со съемной рукояткой (вариант компоновки в наземных коммуникациях устьевого оборудования).
На фигуре 3 - форма сечения седла в начальный момент контакта его с шаром.
На фигуре 4 - форма сечения седла в момент упругого изгиба консоли седла при возникновении максимальной нагрузки от давления рабочей среды на закрытый шар.
Шаровой кран содержит корпус нижний 1 и корпус верхний 2, соединенные между собой при помощи резьбы и зафиксированные от поворота цилиндрическим штифтом 3 (фиг.1; 2). Нижний корпус 1 имеет седло 4, а верхний корпус 2 - седло 5. Между седлами 4 и 5 расположен шар 6 с технологическим каналом, приводимый во вращение валом 7 с помощью рукоятки 8 или валом 9 с помощью рукоятки 10.
Шаровой кран работает следующим образом. Поскольку седла 4 и 5 имеют радиус сферической поверхности на некоторую величину больший, чем радиус сферы у шара 6, то начальный контакт седел с шаром обеспечивается самой удаленной от каблука кольцевой линией (фиг3). Консольно расположенный носок сечения седел 4 и 5 обеспечивает необходимый упругий контакт седел с шаром 6, обеспечивая герметичность при минимальном
давлении рабочей среды. При возрастании давления рабочей среды на закрытый шар 6 происходит дальнейший упругий прогиб консоли носка и сферическая поверхность шара 6 приходит в контакт с ответной сферической поверхностью седел 4 и 5 по всей площади этой поверхности (фиг.4). Таким образом в системе «шар-седло» происходит процесс саморегулирования: при отсутствии давления рабочей среды площадь контакта седел 4 и 5 с шаром 6 минимальна, а при возрастании рабочего давления площадь контакта также растет пропорционально давлению рабочей среды, поддерживая на постоянном уровне величину удельного давления шара 6 на седла 4 и 5, чем и обеспечивается надежность работы крана при сохранении простоты конструкции.
Источники информации:
1. УДК 622.245.73/248.83. Гоинс У.К., Шеффилд Р. Предотвращение выбросов: Пер. с англ. - М.: Недра. 1987 г., стр.221.
2. Американская техника и промышленность. Сборник рекламных материалов. Выпуск 3. Нефтегазовая промышленность. В/О «Внешторгреклама» (СССР). 1977 г.