Запірний кран з затвором у формі еліпсоїда

Запірний кран, що містить корпус, у якому розміщені поворотний затвор з циліндричним отвором, який з'єднаний з шпинделем через кулачкову муфту, і рухомі сідла з ущільнювальними кільцями та з фторопластовими манжетами, що встановлені з можливістю взаємодії з поверхнею затвора, який відрізняє ться тим, що поворотний затвор виконаний у вигляді еліпсоїда з циліндричним отвором, співрозмірним діаметру прохідного каналу бурильного інструмента максимального типорозміру, і розміщений між сідлами, які U 2 (19) 1 3 29461 шпинделем через кулачкову муфту, і рухомі сідла з ущільнюючими кільцями та з фторопластовими манжетами, які встановлені з можливістю взаємодії із поверхнею затвора [Україна, патент №43274 (A), F16 К 5/20, бюл. №10, 2001г.]. Однак, і цей кран має визначений прохідний отвір (канал), а отже, може застосовуватись тільки для бурильного інструмента з пропускною здатністю, визначеною таким же розміром отвору прохідного каналу. І хоча поворотний кульовий затвор забезпечений вільним переміщенням - є "плавучий", він має кінематичний зв'язок, який потребує прикладання "додаткового" зусилля для закриття/відкриття крана, через збільшення крутного моменту. Крім того, фланцеве виконання циліндричного корпусу ускладнює та значно збільшує термін зборки крана. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача створення нового, більш вдосконаленого пристрою, придатного для перекриття прохідного каналу бурильного інструмента - бурильних труб, наближених за розмірами внутрішнього діаметра (за пропускною здатністю), шляхом зміни форми поворотного затвору та за рахунок надання йому нового кінематичного взаємозв'язку з сідлами, що дає можливість забезпечити зміну розміру прохідного каналу і одночасно зниження крутного моменту у процесі закриття/відкриття крана. Поставлена задача корисної моделі вирішується тим, що поворотний затвор виконаний у формі еліпсоїда з циліндричним отвором, співрозмірним діаметру прохідного каналу бурильного інструмента максимального типорозміру, і розміщений між сідлами, які виготовлені з двох циліндричних втулок, розміщених концентрично, при цьому кожне сідло складається з двох половин та оснащене циліндричною пружиною з можливістю зворотнопоступального руху у вертикальній площині корпусу, верхнє із сідел зверху фіксується гайкою, а нижнє знизу ступінчатим упором, крім того затвору властивий обертовий рух відносно горизонтальної осі, який забезпечує взаємодію затвора із поверхнею сідел зі зміною розміру прохідного каналу затвора у більшу або меншу сторону до величини, що відповідає діаметру прохідного каналу бурильного інструмента вибраного типорозміру, розмір якого обмежений типорозміром труби, при цьому корпус є циліндричний і має внутрішню циліндричну проточку з відповідними кільцевими розширеннями і звуженнями, і в стінках корпусу повздовж горизонтальної осі виконані два радіальних отвори з кільцевими проточками під шпиндель та упор кулачкової муфти, і затвор має бокові кільцеві проточки, співрозмірні діаметру упора кулачкової муфти, виконані на бічних площинних зрізах стінки еліпсоїда. За рахунок ознак, а саме їх сукупності, що поворотний затвор виконаний у формі еліпсоїда і те, що сідла виготовлені з двох циліндричних втулок, розміщених концентрично, при цьому кожне сідло складається з двох половин та оснащене циліндричною пружиною з можливістю 4 зворотно-поступального руху у вертикальній площині корпусу, так і те, що затвору властивий обертовий рух відносно горизонтальної осі корпусу, маємо достатнє рішення для виконання поставленої задачі. Так, поворотний затвор у формі еліпсоїда, дає можливість задавати крану ту чи іншу величину пропуску, зокрема змінювати величину прохідного каналу за рахунок часткового перекриття внутрішнього діаметру сідел у бік циліндричного отвору затвора. У той же час це є можливим тільки за умови того, що сідла мають змогу здійснювати зворотно-поступальний рух у вертикальній площині, а затвор - обертовий рух відносно горизонтальної осі, що забезпечує зміну розміру прохідного каналу затвора у межах типорозміру прохідних каналів бурильних інструментів, що визначається експлуатаційними умовами. Також запропонований приватний випадок виконання сідел, що дає можливість змінювати величину прохідного каналу у більшу або меншу сторону залежно від цих умов, зокрема робочого тиску, шляхом підбору наперед прокаліброваних циліндричних втулок сідел. При цьому саме еліпсоїдна форма затвора дозволяє зберегти герметичність прохідного каналу і, практично, виключає вплив робочого тиску на вузол повороту затвору. Поряд з цим те, що поворотний затвор у формі еліпсоїда є "плавучий" відносно шпинделя та упора, внаслідок розміщення останніх на одній горизонтальній осі, як і те, що сідла є теж "плавучими", забезпечується зниження крутного моменту у процесі закриття/відкриття крана, чим усувається потреба у прикладанні надлишкового зусилля для закриття чи відкриття крана. Внаслідок запропонованого комплексного підходу наданням можливості крану змінювати/задавати величину прохідного каналу, виконана задача корисної моделі: створення вдосконаленого пристрою, придатного для відкриття/закриття прохідного каналу бурильного інструмента - бурильних труб, наближених за розмірами діаметрів. Пропонований запірний кран з затвором у формі еліпсоїда зумовлює надійне перекриття прохідного каналу бурильного інструмента, діаметр/типорозмір якого не залежить від величини тиску середовища, причому досягнуто зниження крутного моменту у процесі закриття/відкриття крана, що зумовлює підвищення експлуатаційних властивостей затвора. Суть корисної моделі пояснюється кресленням. На Фіг.1 схематично зображено запропонований запірний кран у формі еліпсоїда, на Фіг.2, 3 - затвор у формі еліпсоїда (вертикальний розріз - поз. зверху - Фіг.2 і вигляд зверху - нижня поз. Фіг.3). Запірний кран складається із циліндричного корпусу 1, який має внутрішню кільцеву проточку 2 (камеру), у якій розміщений поворотний затвор 3 у формі еліпсоїда з циліндричним отвором 4, що з'єднаний з шпинделем 5 через кулачкову муфту 6 5 29461 з упором 7. Причому, останні встановлені у двох радіальних отворах (на фіг. не показано) повздовж горизонтальної осі, з відповідними кільцевими проточками і упор 7 кулачкової муфти 6 фіксується в бокових кільцевих проточках15, виконаних на бічних зрізних площинах 14 еліпсоїда (затвора) (3). Крім того, затвор (3) кінематично зв'язаний, через фторопластові манжети 8, з сідлами (9), виготовленими з двох циліндричних втулок, розміщених концентрично зверху і знизу затвору і виготовлені з двох половин, що дає можливість робити підбір втулок під відповідний типорозмір бурильного інструменту. Втулки оснащені циліндричними пружинами 10. Сідла (9) мають змогу здійснювати зворотно-поступальний рух у вертикальній площині корпусу (1), рух переміщення яких обмежується для нижнього сідла ступінчастим упором 13 кільцевої проточки (2) і для верхнього сідла гайкою 11. Розмір кожної із циліндричних втулок сідел (9) визначений типорозмірами труби/бурильного інструмента і відповідно пркалібрований. Сідла (9) оснащені ущільнюючими кільцями 12. Запірний кран з затвором у формі еліпсоїда працює таким чином. Зібраний кран може бути фіксований у дво х положеннях: знаходитися у повному відкритому положенні, коли внутрішній діаметр сідел 9 зміщений у бік прохідного каналу (циліндричного отвору затвору) на величину, що відповідає розміру прохідного каналу експлуатаційного бурильного інструмента найменшого типорозміру, або внутрішній діаметр сідел співпадає з діаметром циліндричного отвору затвора у формі еліпсоїда, тобто відповідає найбільшому діаметру прохідного каналу бурильного інструмента заданого типорозміру, Припустимо, що потрібно встановити кран для бурильного інструменту із прохідним каналом, що відповідає діаметру циліндричного отвору 4 затвора у формі еліпсоїда 3, у якого сідла 9 зміщені у бік прохідного каналу (циліндричного отвору затвора) в ту чи іншу сторону. Тоді підбираються необхідні прокалібровані циліндричні втулки сідел і за допомогою гайки 11 і ступінчастого упору 13 сідлам 9 обертовим рухом затвора у формі еліпсоїда 3 задається діаметр прохідного каналу, рівний діаметру циліндричного отвору 4. Запірний кран встановлюється на бурильному інструменті у відкритому положенні, сідла якого підібрані і встановлені за необхідним розміром прохідного каналу бурильного інструмента вибраного типорозміру. При необхідності закриття крана, після повороту шпинделя 5, він обертається на 90°, а саме за допомогою кулачкової муфти 6 забезпечується переміщення (обертання) затвора 3, що є необмежене у самовстановленні останнього до сідел 9 та є прилягаючим через наявність фторопластових манжет 8. За рахунок підбору прокаліброваних втулок сідел 9 і що сідла мають змогу здійснювати зворотно-поступальний рух у вертикальній площині корпусу 1, за рахунок того, що затвор у формі еліпсоїда 3 має змогу здійснювати обертовий рух відносно 6 горизонтальної осі корпусу, надається можливість змінювати величину прохідного каналу в більшу або в меншу сторону залежно від експлуатаційних умов. При відкриванні запірного крана, після повороту шпинделя 5, він обертається на 90°, і за допомогою кулачкової муфти 6 здійснює переміщення затвора у формі еліпсоїда 3, зумовлює стискання циліндричних пружин 10 та відкриває прохід сідел 9, а циліндричний отвір 4 затвора 3 з'єднує порожнини, забезпечуючи утворення необхідного розміру прохідного каналу крана. Пристрій дає можливість забезпечити зміну розміру прохідного каналу і одночасно забезпечити зниження крутного моменту у процесі закриття/відкриття крана. 7 29461 8