RU2465504C1

RU2465504C1 - Ball valve

Info

Publication number: RU2465504C1
Application number: RU2011117253/06A
Authority: RU
Inventors: Андрей Михайлович Легостаев (RU); Андрей Михайлович Легостаев; Булат Юсупович Хайруллин (RU); Булат Юсупович Хайруллин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш"
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-10-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: ball valve includes housing consisting of lower nipple part and upper coupling part, which are connected to each other by means of cylindrical thread. Ball with a central hole is installed in the bore of lower nipple part of housing with possibility of rotation. Spindle in the form of stepped bushing is arranged coaxially to ball in lower nipple part of housing with possibility of rotation. Longitudinal slot is made on side surface of ball on the spindle side symmetrically to diametral plane and perpendicular to central hole of the ball. Projection is made on inner edge of spindle and interacts with the above longitudinal slot. Upper and lower seats interact with the ball. Elastic deformable element pressing the seats to the ball in the form of a ring from elastomer is installed in the bore of the housing. Ball turning limit stop is fixed in the wall of lower nipple part of housing coaxially to the ball. The above limit stop is made in the form of a ring with projection on external surface, the lateral edges of which are mutually perpendicular. Symmetry axis of its lateral edges is located at an angle of 45° to longitudinal axis of housing and directed downwards. Spindle is arranged in the bore of ball turning limit stop. Recess is made on side surface of the ball on the spindle side above longitudinal slot. Lateral edges of the recess are parallel and axisymmetrical to longitudinal slot of the ball, and when the ball is turned through 90°, they interact with lateral edges of ball turning limit stop.

EFFECT: improving operating reliability and safety of the ball; enlarging its operating capabilities.

6 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для герметизации внутреннего канала спускаемых труб при бурении скважин, их эксплуатации и ремонте с целью обеспечения промышленной безопасности, предупреждения и ликвидации нефтегазоводопроявлений, охраны недр и окружающей среды.The invention relates to equipment for sealing the internal channel of lowered pipes when drilling wells, their operation and repair in order to ensure industrial safety, prevention and elimination of oil and gas manifestations, protection of the subsoil and the environment.

Известен кран шаровой серии КШ (Абубакиров В.Ф. и др. «Оборудование буровое, противовыбросовое и устьевое» Справ. пособ., в 2 т. - М., ООО «ИРЦ Газпром», 2007 г., т.1, с.555, рис.8.67), содержащий:Known crane ball series KS (Abubakirov VF and others. “Drilling equipment, blowout preventer and wellhead" Reference manual, in 2 volumes - M., LLC "IRC Gazprom", 2007, volume 1, s .555, Fig.8.67), containing:

- корпус с присоединительными резьбами,- housing with connecting threads,

- в котором установлены подвижное и неподвижное седла,- in which the movable and fixed saddles are installed,

- запорный элемент в виде шара с центральным отверстием, размещенного между седлами с возможностью поворота,- a locking element in the form of a ball with a Central hole placed between the saddles rotatably,

- тарельчатую пружину, поджимающую подвижное седло к шару,- a Belleville spring compressing the movable seat to the ball,

- регулировочную шайбу,- an adjusting washer,

- узел фиксации из 4-х секторов- fixation unit from 4 sectors

- и кольца узла фиксации,- and fixation unit rings,

- шпиндель, установленный в сквозном отверстии, выполненном в стенке корпуса, и взаимодействующий своим выступом с пазом, выполненным на боковой поверхности шара.- a spindle mounted in a through hole made in the wall of the housing, and interacting with its protrusion with a groove made on the side surface of the ball.

Недостатком известного крана является сложность конструкции и связанная с этим трудоемкость сборки, которая включает операции по измерению внутренних линейных размеров корпуса и размеров пакета устанавливаемых в него деталей, определение разности этих размеров и последующая подгонка толщины 4-х секторов узла фиксации. Эта процедура необходима для обеспечения соосности сквозного отверстия в корпусе и шара с целью обеспечения возможности его управления и снижения величины крутящего момента на шпинделе. Однако в процессе эксплуатации шарового крана из-за агрессивного воздействия бурового раствора толщина узла фиксации из 4-х секторов ввиду износа может измениться, вследствие чего возникнет несоосность шпинделя и шара, что осложнит эксплуатацию известного шарового крана из-за увеличения крутящего момента, необходимого для поворота шара. Поэтому при техническом обслуживании после использования необходимо вновь производить замеры линейных размеров, высчитывать толщину и изготавливать узел фиксации из 4-х секторов, что увеличивает затраты на эксплуатацию известного шарового крана.A disadvantage of the known crane is the complexity of the design and the associated complexity of the assembly, which includes operations to measure the internal linear dimensions of the housing and the dimensions of the package of parts to be installed in it, determining the difference of these sizes and then adjusting the thickness of the 4 sectors of the fixation unit. This procedure is necessary to ensure alignment of the through hole in the housing and the ball in order to ensure its control and reduce the magnitude of the torque on the spindle. However, during the operation of the ball valve due to the aggressive action of the drilling fluid, the thickness of the fixation unit from 4 sectors due to wear can change, resulting in misalignment of the spindle and ball, which will complicate the operation of the known ball valve due to an increase in the torque required to rotate ball. Therefore, during maintenance after use, it is necessary to again measure the linear dimensions, calculate the thickness and make a fixation unit from 4 sectors, which increases the operating costs of the well-known ball valve.

К его недостаткам также следует отнести трудоемкость выполнения отверстий в корпусе под упор шарового запорного органа, сложность сборки при непосредственной установке упора в корпус и его закрепления для предотвращения выпадения.Its disadvantages also include the complexity of making holes in the housing under the emphasis of the ball locking element, the complexity of the assembly when the emphasis is directly installed in the housing and secured to prevent loss.

Кроме того, конструкция корпуса, в котором выполнена муфтовая присоединительная резьба, ограничивает эксплуатационные возможности известного шарового крана ввиду невозможности увеличения диаметрального габарита оборудования, проходящего при спуско-подъемных операциях (СПО) через центральное отверстие шара. Это обусловлено тем, что для увеличения пропускной способности необходимо увеличивать диаметр центрального отверстия в шаре и, следовательно, его наружный диаметр, а поскольку сборка известного шарового крана предусматривает установку шара внутрь корпуса через верхнюю муфтовую резьбу, это приводит к увеличению диаметрального размера муфтовой резьбы корпуса, а следовательно, и к увеличению диаметра корпуса крана. Однако наружный диаметр корпуса крана, спускаемого в скважину, не должен превышать диаметра муфты трубы, входящей в компоновку колонны труб, спускаемых в скважину, что делает невозможным увеличение пропускной способности данной конструкции крана.In addition, the design of the housing, in which the coupling thread is made, limits the operational capabilities of the known ball valve due to the impossibility of increasing the diametrical dimension of the equipment passing during hoisting operations (STR) through the central hole of the ball. This is due to the fact that in order to increase the throughput it is necessary to increase the diameter of the central hole in the ball and, therefore, its outer diameter, and since the assembly of the known ball valve involves installing the ball inside the body through the upper coupling thread, this leads to an increase in the diametrical size of the sleeve thread of the body, and consequently, to increase the diameter of the crane body. However, the outer diameter of the body of the crane being lowered into the well should not exceed the diameter of the pipe coupling included in the layout of the string of pipes being lowered into the well, which makes it impossible to increase the throughput of this crane design.

Таким образом, конструктивные особенности известного шарового крана приводят к дополнительным технологическим затратам при его изготовлении, повышению трудоемкости обслуживания и ограничению эксплуатационных возможностей.Thus, the design features of the known ball valve lead to additional technological costs in its manufacture, increasing the complexity of maintenance and limiting operational capabilities.

Известен кран шаровой типа КШН и КШВ (Кутепов А.И. и др. «Справочник-каталог по оборудованию и инструменту для предупреждения и ликвидации фонтанов», Москва, издательство «Недра», 1981 г., с.38, рис.1, 19), содержащий:Known ball valve type KShN and KShV (Kutepov A.I. et al. "Directory-catalog of equipment and tools for preventing and eliminating fountains", Moscow, Nedra Publishing House, 1981, p. 38, Fig. 1, 19) containing:

- корпус, состоящий из нижней ниппельной и верхней муфтовой частей, соединенных между собой цилиндрической резьбой,- a housing consisting of a lower nipple and upper coupling parts interconnected by a cylindrical thread,

- шар с центральным отверстием, установленный в расточке корпуса с возможностью вращения,- a ball with a Central hole mounted in the bore of the housing with the possibility of rotation,

- установленный с возможностью вращения в боковом сквозном отверстии корпуса шпиндель в виде ступенчатой втулки, взаимодействующий выступом, выполненным на его внутреннем торце, со сквозным продольным пазом, выполненным на боковой поверхности шара со стороны шпинделя симметрично диаметральной плоскости и перпендикулярно центральному отверстию шара,- a spindle in the form of a stepped sleeve mounted rotatably in a lateral through hole of the housing, interacting with a protrusion made on its inner end, with a through longitudinal groove made on the side surface of the ball from the spindle side symmetrically to the diametrical plane and perpendicular to the central hole of the ball,

- верхнее и нижнее седла, взаимодействующие с шаром,- upper and lower saddles interacting with the ball,

- упругодеформируемые элементы поджима седел к шару в виде верхней и нижней тарельчатых пружин, установленных в расточке корпуса.- Elastically deformable elements for pressing the seats to the ball in the form of upper and lower Belleville springs installed in the body boring.

Недостатком известного шарового крана является неудобство эксплуатации, обусловленное отсутствием фиксации шара относительно седел после его поворота в положения «Открыто» или «Закрыто», ввиду чего положение шара и, следовательно, состояние самого шарового крана - открыт он или закрыт, определяется визуально по положению граней отверстия в шпинделе или рукоятки управления относительно оси корпуса. Поэтому для того, чтобы убедиться в надежности перекрытия известного шарового крана, необходимо осуществлять дополнительное вращение шара рукояткой в разных направлениях и «ловить» закрытое положение крана. Отсутствие четкой фиксации шара в крайних положениях может привести к несоосности отверстий шара и седел в открытом положении и неперекрытию отверстия седла шаром в закрытом положении крана, что чревато следующими последствиями.A disadvantage of the known ball valve is the inconvenience of operation, due to the lack of fixation of the ball relative to the seats after turning it to the "Open" or "Closed" position, because of which the position of the ball and, therefore, the state of the ball valve itself - open or closed, is determined visually by the position of the faces holes in the spindle or control handle relative to the axis of the housing. Therefore, in order to verify the reliability of the overlapping of the known ball valve, it is necessary to carry out additional rotation of the ball with the handle in different directions and to "catch" the closed position of the valve. The lack of a clear fixation of the ball in the extreme positions can lead to misalignment of the holes of the ball and seats in the open position and non-overlap of the hole of the seat with the ball in the closed position of the valve, which is fraught with the following consequences.

При несоосности отверстий шара и седел в открытом положении шара кромка шара, образованная пересечением его наружной поверхности в виде сферы и цилиндрической поверхности центрального отверстия, будет выступать в проходное отверстие седла, частично перекрывая его и подвергаясь абразивному износу от воздействия перекачиваемого бурового раствора. Поскольку эта кромка в положении «Закрыто» является герметизирующей поверхностью, контактируя с седлом, то при ее износе в контакте с седлом не будет достигнута герметичность, и известный шаровой кран в положении «Закрыто» не выполнит своего функционального назначения.If the holes of the ball and the seats are misaligned in the open position of the ball, the edge of the ball formed by the intersection of its outer surface in the form of a sphere and the cylindrical surface of the central hole will protrude into the passage hole of the saddle, partially overlapping it and subject to abrasion from the influence of the pumped drilling fluid. Since this edge in the "Closed" position is a sealing surface in contact with the seat, when it is worn in contact with the seat, tightness will not be achieved, and the known ball valve in the "Closed" position will not fulfill its functional purpose.

Кроме того, при несоосности отверстий шара и седел кромка шара, выступающая в проходное отверстие, будет создавать выступ, препятствующий спуску и подъему оборудования через центральное отверстие крана. Тем самым будут создаваться предпосылки к разрушению этой кромки ударными нагрузками от воздействия оборудования при СПО, что при последующем закрывании известного шарового крана также приведет к негерметичности и невыполнению им своего функционального назначения.In addition, if the holes of the ball and the seats are misaligned, the edge of the ball protruding into the passage opening will create a protrusion that prevents the equipment from lowering and rising through the central hole of the crane. This will create the prerequisites for the destruction of this edge by shock loads from the impact of equipment during STR, which, when the well-known ball valve is subsequently closed, will also lead to leaks and failure to fulfill its functional purpose.

В конструкции известного шарового крана комплекс элементов герметизации, включающий верхнее седло, шар и нижнее седло, размещен между тарельчатыми пружинами, которые воспринимают усилие от давления в колонне труб, возникающего после закрывания крана. Учитывая, что размеры тарельчатых пружин конструктивно ограничены габаритами внутреннего пространства корпуса, показатели жесткости и воспринимаемого тарельчатыми пружинами максимального усилия не могут быть значительными. Поэтому, при повышении давления в колонне труб под закрытым шаром на нем будет возникать усилие, направленное вверх, которое будет передаваться на верхнюю тарельчатую пружину, упруго деформируя ее с уменьшением высоты на определенную величину. Но одновременно на эту же самую величину относительно корпуса переместится вверх и шар с верхним седлом, в результате чего возникнет несоосность шара относительно шпинделя, размещенного в боковом отверстии корпуса.In the construction of a known ball valve, a set of sealing elements, including an upper seat, a ball and a lower seat, is placed between the disk springs, which absorb the force from the pressure in the pipe string arising after closing the valve. Given that the dimensions of the cup springs are structurally limited by the dimensions of the internal space of the housing, the stiffness and maximum force perceived by the cup springs cannot be significant. Therefore, with increasing pressure in the pipe string under a closed ball, an upward force will appear on it, which will be transmitted to the upper disk spring, elastically deforming it with a decrease in height by a certain amount. But at the same time, the ball with the upper saddle will also move upward with the same value relative to the housing, resulting in misalignment of the ball relative to the spindle located in the side opening of the housing.

Это обстоятельство значительно увеличивает усилие, необходимое для поворота шара из положения «Закрыто» в положение «Открыто», и даже делает невозможным эту операцию при необходимости открытия известного шарового крана, находящегося под действием значительного давления в колонне труб. Поэтому для осуществления этой операции необходимо для восстановления соосности шара и шпинделя вначале создать противодавление с противоположной стороны, т.е. со стороны ведущей трубы и вертлюга, что требует дополнительного времени и трудозатрат, или же использовать известный шаровой кран при невысоких рабочих давлениях, что снижает его эксплуатационные возможности.This circumstance significantly increases the force required to rotate the ball from the “Closed” position to the “Open” position, and even makes this operation impossible if it is necessary to open a known ball valve, which is under the influence of significant pressure in the pipe string. Therefore, to carry out this operation, in order to restore the alignment of the ball and the spindle, first create back pressure from the opposite side, i.e. from the side of the lead pipe and swivel, which requires additional time and labor, or use a well-known ball valve at low operating pressures, which reduces its operational capabilities.

Выполнение в известном шаровом кране упругодеформируемых элементов поджима седел к шару в виде верхней и нижней тарельчатых пружин, установленных в расточке корпуса, увеличивает эксплуатационные затраты и не обеспечивает надежности работы крана ввиду следующих обстоятельств:The implementation of the well-known ball valve elastically deformable elements of pressing the seats to the ball in the form of upper and lower disk springs installed in the bore of the housing, increases operating costs and does not ensure the reliability of the crane due to the following circumstances:

- поскольку в качестве материала для изготовления тарельчатых пружин обычно используются высокоуглеродистые стали, склонные к коррозии, срок службы таких пружин невелик, особенно при использовании известного шарового крана при закачивании в скважину агрессивных жидкостей, например, во время кислотных обработок. Возможность потери при этом упругих свойств материала пружины или ее разрушения из-за коррозии вызывает необходимость обязательной разборки крана после использования, ревизии пружин и их замены, что увеличивает эксплуатационные затраты;- since high carbon steels, which are prone to corrosion, are usually used as the material for the manufacture of Belleville springs, the service life of such springs is short, especially when using the well-known ball valve when aggressive liquids are pumped into the well, for example, during acid treatments. The possibility of losing the elastic properties of the spring material or its destruction due to corrosion makes it necessary to disassemble the crane after use, revise the springs and replace them, which increases operating costs;

- твердая фаза буровых растворов, циркулирующих через известный шаровой кран, может проникать и забивать зазоры между телом пружины и контактирующими с ним поверхностями корпуса и седел, что будет препятствовать упругой деформации пружин и может нарушить работоспособность крана.- the solid phase of drilling fluids circulating through a well-known ball valve can penetrate and clog the gaps between the spring body and the surfaces of the housing and seats in contact with it, which will prevent the spring from elastic deformation and may interfere with the operability of the valve.

Совокупность перечисленных конструктивных особенностей снижает надежность, безопасность и удобство эксплуатации известного шарового крана.The combination of these design features reduces the reliability, safety and ease of operation of the well-known ball valve.

Задачей изобретения является создание технического решения шарового крана, лишенного перечисленных недостатков.The objective of the invention is to provide a technical solution to a ball valve, devoid of the above disadvantages.

Техническим результатом решения этой задачи является повышение безопасности и удобства эксплуатации шарового крана.The technical result of solving this problem is to increase the safety and ease of operation of a ball valve.

Для обеспечения этого результата известный кран шаровой, содержащийTo ensure this result, a known ball valve containing

- шар с центральным отверстием, установленный в расточке нижней ниппельной части корпуса с возможностью вращения,- a ball with a central hole mounted in the bore of the lower nipple part of the housing with the possibility of rotation,

- шпиндель в виде ступенчатой втулки, размещенный соосно шару в нижней ниппельной части корпуса с возможностью вращения и взаимодействующий выступом, выполненным на его внутреннем торце, с продольным пазом, выполненным на боковой поверхности шара со стороны шпинделя симметрично диаметральной плоскости и перпендикулярно центральному отверстию шара,- a spindle in the form of a stepped sleeve, placed coaxially with the ball in the lower nipple part of the housing with the possibility of rotation and interacting with a protrusion made on its inner end, with a longitudinal groove made on the side surface of the ball from the spindle side symmetrically to the diametrical plane and perpendicular to the center hole of the ball,

- упругодеформируемый элемент поджима седел к шару, установленный в расточке корпуса,- elastically deformable element for pressing the seats to the ball, installed in the bore of the body,

СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮACCORDING TO THE INVENTION

- дополнительно содержит ограничитель поворота шара, неподвижно установленный в стенке нижней ниппельной части корпуса соосно шару и выполненный в виде ступенчатого кольца с выступом на внешней цилиндрической поверхности, боковые грани которого взаимно перпендикулярны, а ось симметрии расположена под углом 45° к продольной оси корпуса и направлена вниз,- additionally contains a ball rotation limiter fixedly mounted in the wall of the lower nipple part of the body coaxially to the ball and made in the form of a stepped ring with a protrusion on the outer cylindrical surface, the side faces of which are mutually perpendicular, and the axis of symmetry is located at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the body and is directed way down,

- шпиндель размещен в расточке, выполненной в ограничителе поворота шара,- the spindle is placed in a bore made in the limiter of rotation of the ball,

- на боковой поверхности шара со стороны шпинделя над продольным пазом выполнена выборка, боковые грани которой параллельны, осесимметричны продольному пазу и взаимодействуют при повороте шара с боковыми гранями выступа ограничителя поворота,- on the side surface of the ball from the spindle side above the longitudinal groove, a selection is made, the side faces of which are parallel, axisymmetric to the longitudinal groove and interact when the ball rotates with the side faces of the protrusion of the rotation limiter,

- причем упругодеформируемый элемент поджима седел к шару выполнен в виде кольца из эластомера.- moreover, the elastically deformable element for pressing the seats to the ball is made in the form of a ring of elastomer.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез крана шарового в положении «Открыто»; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - продольный разрез крана шарового в положении «Закрыто»; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3; на фиг.5 - вид В на шар запорного узла крана шарового, на фиг.6 - вид Г на ограничитель поворота шара, закрепленный в ниппельной части корпуса.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a longitudinal section of a ball valve in the "Open" position; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a longitudinal section of a ball valve in the "Closed" position; figure 4 is a section bB in figure 3; in Fig.5 - view In the ball of the locking node of the ball valve, Fig.6 - view D on the ball rotation limiter, mounted in the nipple part of the body.

Кран шаровой (фиг.1) содержит корпус, состоящий из двух частей: из нижней ниппельной 1 и верхней муфтовой части 2, соединенных между собой цилиндрической резьбой. В расточке 3 ниппельной части 1 расположен запорный узел, включающий шар 4 с центральным отверстием 5, нижнее 6 и верхнее 7 седла и упругодеформируемый элемент 8, выполненный в виде кольца из эластомера и обеспечивающий поджим седел 6 и 7 к шару 4, а седла 7 - к торцу 9 верхней муфтовой части 2.Ball valve (figure 1) contains a housing consisting of two parts: from the lower nipple 1 and the upper coupling part 2, interconnected by a cylindrical thread. In the bore 3 of the nipple part 1, a locking assembly is located, including a ball 4 with a central hole 5, lower 6 and upper 7 seats and an elastically deformable element 8 made in the form of an elastomer ring and providing pressure on the seats 6 and 7 to the ball 4, and the seat 7 - to the end 9 of the upper coupling part 2.

Шар 4 размещен в расточке 3 с возможностью вращения. На его боковой поверхности симметрично диаметральной плоскости и перпендикулярно центральному отверстию 5 выполнен продольный паз 10.Ball 4 is placed in the bore 3 with the possibility of rotation. A longitudinal groove 10 is made on its lateral surface symmetrically to the diametrical plane and perpendicular to the central hole 5.

В стенке ниппельной части 1 (фиг.6) внутри расточки 3 неподвижно закреплен известным способом, например, сваркой, ограничитель поворота 11 шара 4, выполненный в виде кольца с выступом 12 на внешней поверхности, боковые грани 13 которого взаимно перпендикулярны, а ось их симметрии расположена под углом 45° к продольной оси корпуса и направлена вниз. При этом (фиг.2) выступ 12 размещается в выборке 14, выполненной над продольным пазом 10 на боковой поверхности шара 4 (фиг.5). Боковые грани 15 выборки 14 параллельны и осесимметричны продольному пазу 10 и при повороте шара 4 на 90° взаимодействуют с боковыми гранями 13 ограничителя 11 (фиг.2 и 4).In the wall of the nipple part 1 (Fig.6) inside the bore 3 is fixedly fixed in a known manner, for example by welding, the rotation limiter 11 of the ball 4, made in the form of a ring with a protrusion 12 on the outer surface, the side faces 13 of which are mutually perpendicular, and their axis of symmetry is located at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the housing and is directed downward. At the same time (Fig. 2), the protrusion 12 is placed in a sample 14 made over a longitudinal groove 10 on the side surface of the ball 4 (Fig. 5). The lateral faces 15 of the sample 14 are parallel and axisymmetric to the longitudinal groove 10 and, when the ball 4 is rotated 90 °, interact with the lateral faces 13 of the limiter 11 (FIGS. 2 and 4).

В расточке 16 ограничителя поворота 11 установлен с возможностью вращения шпиндель 17, выполненный в виде ступенчатой втулки, взаимодействующий выступом 18 с продольным пазом 10.In the bore 16 of the rotation limiter 11, a spindle 17 is mounted for rotation, made in the form of a stepped sleeve, interacting with the protrusion 18 with a longitudinal groove 10.

Муфтовая часть 2 корпуса закреплена в ниппельной части 1 посредством цилиндрической резьбы 19, минимальный проходной диаметр которой при прочих равных условиях будет больше аналогичной конической резьбы, что позволяет увеличить диаметр расточки 3 в ниппельной части 1 корпуса. Это, в свою очередь, позволяет увеличить наружный диаметр шара 4 и, следовательно, диаметр его проходного отверстия 5, что расширяет эксплуатационные возможности заявляемого шарового крана.The sleeve part 2 of the body is fixed in the nipple part 1 by means of a cylindrical thread 19, the minimum bore diameter of which, ceteris paribus, will be larger than a similar tapered thread, which allows to increase the diameter of the bore 3 in the nipple part 1 of the body. This, in turn, allows you to increase the outer diameter of the ball 4 and, therefore, the diameter of its bore 5, which extends the operational capabilities of the inventive ball valve.

Соосность шпинделя 17 и шара 4 обеспечивается при сборке в процессе свинчивания ниппельной части 1 с муфтовой частью 2. Для этого в расточку 3 ниппельной части 1 при сборке последовательно устанавливаются упругодеформируемый элемент 8, седло 6 и затем шпиндель 17, который из расточки 3 устанавливается в расточку 16 ограничителя поворота 11 таким образом, чтобы его выступ 18 занимал вертикальное положение соосно продольной оси корпуса (фиг.3), после чего в расточку 3 устанавливается шар 4, продольный паз 10 которого должен быть в вертикальном положении соосно продольной оси корпуса, а выборка 14 направлена вниз. Только в этом положении шар 4 может занять свое рабочее положение, при котором выступ 18 шпинделя 17 разместится в продольном пазе 10, а выступ 12 ограничителя поворота 11 разместится в выборке 14. Последнее, в свою очередь, возможно только потому, что, во-первых, боковые грани 13 выступа 12 взаимно перпендикулярны и ось его симметрии расположена под углом 45° к продольной оси корпуса и направлена вниз, а во-вторых, благодаря тому, что боковые грани 15 выборки 14 параллельны и осесимметричны продольному пазу 10. Затем на шар 4 устанавливается верхнее седло 7 и осуществляется свинчивание частей 1 и 2 (фиг.3).The alignment of the spindle 17 and the ball 4 is ensured during assembly when screwing the nipple part 1 with the coupling part 2. For this purpose, the elastic deforming element 8, the seat 6 and then the spindle 17, which from the bore 3 is installed in the bore, are sequentially installed in the bore 3 of the nipple part 1 16 of the rotation limiter 11 so that its protrusion 18 occupies a vertical position coaxially with the longitudinal axis of the housing (FIG. 3), after which a ball 4 is installed in the bore 3, the longitudinal groove 10 of which should be in a vertical position coaxially to the longitudinal axis of the housing, and the sample 14 is directed downward. Only in this position, the ball 4 can take its working position, in which the protrusion 18 of the spindle 17 is located in the longitudinal groove 10, and the protrusion 12 of the rotation limiter 11 is located in the sample 14. The latter, in turn, is possible only because, firstly , the side faces 13 of the protrusion 12 are mutually perpendicular and its axis of symmetry is located at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the body and is directed downward, and secondly, due to the fact that the side faces 15 of the sample 14 are parallel and axisymmetric to the longitudinal groove 10. Then onto the ball 4 the upper saddle is installed 7 and is screwing parts 1 and 2 (figure 3).

При этом торец 9 муфтовой части 2 воздействует через верхнее седло 7 на шар 4, смещая его вниз до соосного положения со шпинделем 17. Одновременно через шар 4 перемещение будет передаваться и на нижнее седло 6, сжимая кольцо из эластомера 8. После создания необходимой соосности шпинделя 17 и шара 4 поджатием муфтовая часть 2 фиксируется в этом положении на ниппельной части корпуса 1 от проворота любым известным способом. При этом торец 9 муфтовой части 2 создает упорную поверхность для пакета: седла 6 и 7 - шар 4, воспринимающую усилие от возникающего снизу давления, чем обеспечивается постоянство величины размерной цепи от торца 9 до осей шара 4 и шпинделя 17 и, следовательно, постоянная соосность последних, что позволит открывать заявляемый шаровой кран независимо от величины усилия от давления, воздействующего на шар 4 снизу в закрытом положении. Тем самым, заявляемый шаровой кран будет более удобен в эксплуатации и обладать более расширенными эксплуатационными возможностями по сравнению с прототипом, у которого в закрытом положении из-за наличия над верхним седлом тарельчатой пружины шар может перемещаться вверх относительно шпинделя, в результате чего возникает их несоосность и увеличивается усилие на поворот шара. Поэтому для осуществления этой операции у прототипа необходимо для восстановления соосности шара и шпинделя вначале создать противодавление с противоположной стороны, т.е. со стороны ведущей трубы и вертлюга, что требует дополнительного времени и трудозатрат, или же использовать известный шаровой кран при невысоких рабочих давлениях, что снижает его эксплуатационные возможности.In this case, the end face 9 of the coupling part 2 acts through the upper seat 7 on the ball 4, moving it down to the coaxial position with the spindle 17. Simultaneously through the ball 4, the movement will be transmitted to the lower saddle 6, compressing the ring from elastomer 8. After creating the necessary alignment of the spindle 17 and the ball 4 by preloading the coupling part 2 is fixed in this position on the nipple part of the housing 1 from rotation by any known method. In this case, the end face 9 of the coupling part 2 creates a thrust surface for the package: the saddles 6 and 7 are the ball 4, which receives the force from the pressure arising from below, which ensures the constancy of the size chain from the end face 9 to the axes of the ball 4 and the spindle 17 and, therefore, constant alignment the latter, which will allow you to open the inventive ball valve, regardless of the magnitude of the effort on the pressure acting on the ball 4 from the bottom in the closed position. Thus, the inventive ball valve will be more convenient in operation and have more advanced operational capabilities compared to the prototype, in which in the closed position due to the presence of a disk spring above the upper seat, the ball can move upward relative to the spindle, resulting in their misalignment and the effort to rotate the ball increases. Therefore, to carry out this operation of the prototype, it is necessary to first create back pressure from the opposite side, in order to restore the alignment of the ball and spindle from the side of the lead pipe and swivel, which requires additional time and labor, or use a well-known ball valve at low operating pressures, which reduces its operational capabilities.

Кран шаровой работает следующим образом (фиг.1).Ball valve works as follows (figure 1).

Кран устанавливают в компоновку колонны труб (не показана) в открытом положении. Для его закрывания шпиндель 17 (фиг.3) поворачивают по часовой стрелке до упора боковой грани 15 выборки 14 (фиг.4) шара 4 в боковую грань 13 ограничителя поворота 11. При этом шар 4, повернувшись на 90°, перекроет проходное отверстие верхнего седла 7. Для открывания крана шпиндель 17 (фиг.1) поворачивают против часовой стрелки также до упора боковой грани 15 выборки 14 (фиг.2) шара 4 в боковую грань 13 ограничителя поворота 11. Жесткое закрепление ограничителя поворота 11 на ниппельной части 1 корпуса в положении, при котором ось симметрии выступа 12 расположена под углом 45° к продольной оси корпуса и направлена вниз, взаимная перпендикулярность боковых граней 13 выступа 12, параллельность боковых граней 15 выборки 14 и ее взаимодействие с выступом 12 обеспечивают постоянство и точность позиционирования шара 4 в положениях «Открыто» и «Закрыто». Этим самым будет постоянно обеспечиваться соосность и совпадение кромок отверстия 5 в шаре 4 с кромками отверстий седел 6 и 7, что обеспечивает защиту кромок шара 4 от абразивного воздействия частиц перекачиваемой среды. Упругодеформируемое кольцо 8 из эластомера создает предварительное усилие поджима седел 6 и 7 и шара 4 для создания первичной герметичности крана до поджатия давлением.The crane is installed in the layout of the pipe string (not shown) in the open position. To close it, the spindle 17 (Fig. 3) is turned clockwise until the lateral edge 15 of the sample 14 (Fig. 4) of the ball 4 is turned into the side face 13 of the rotation limiter 11. In this case, the ball 4, having turned 90 °, will block the passage opening of the upper saddles 7. To open the crane, the spindle 17 (Fig. 1) is rotated counterclockwise also against the lateral edge 15 of the sample 14 (Fig. 2) of the ball 4 into the side face 13 of the rotation limiter 11. Rigidly fix the rotation limiter 11 on the nipple part 1 of the housing in a position in which the axis of symmetry of the protrusion 12 is located at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the housing and directed downward, the mutual perpendicularity of the side faces 13 of the protrusion 12, the parallelism of the side faces 15 of the sample 14 and its interaction with the protrusion 12 ensure the constancy and accuracy of the positioning of the ball 4 in the "Open" and "Closed" positions. This will constantly ensure alignment and coincidence of the edges of the holes 5 in the ball 4 with the edges of the holes of the seats 6 and 7, which protects the edges of the ball 4 from the abrasive effects of the particles of the pumped medium. The elastomeric ring 8 made of elastomer creates a preliminary force for pressing the seats 6 and 7 and the ball 4 to create a primary tightness of the valve before compression.

Таким образом, совокупность отличительных признаков обеспечивает заявляемому крану шаровому удобство сборки и регулирования, повышение надежности и безопасности работы, а также расширение эксплуатационных возможностей по сравнению с аналогом и прототипом.Thus, the combination of distinctive features provides the inventive ball valve with the convenience of assembly and regulation, improving the reliability and safety of work, as well as expanding operational capabilities compared to the analogue and prototype.

Claims

Ball valve, comprising a housing consisting of a lower nipple and upper coupling parts interconnected by a cylindrical thread, a ball with a central hole mounted rotatably in the bore of the lower nipple part of the housing, a spindle in the form of a stepped sleeve, placed coaxially with the ball in the lower nipple part housing rotatably and interacting with a protrusion made on its inner end, with a longitudinal groove made on the side surface of the ball from the spindle side symmetrically diametrically plane and perpendicular to the center hole of the ball, the upper and lower seats interacting with the ball, an elastically deformable element for pressing the seats to the ball mounted in the body bore, characterized in that it further comprises a ball rotation limiter fixedly mounted in the wall of the lower nipple part of the body coaxially with the ball and made in the form of a ring with a protrusion on the outer cylindrical surface, the side faces of which are mutually perpendicular, and their axis of symmetry is located at an angle of 45 ° to the longitudinal axis of the body and it is directed downward, the spindle is placed in a bore made in the ball rotation limiter, a selection is made on the lateral surface of the ball from the spindle side above the longitudinal groove, the lateral faces of which are parallel, axisymmetric to the longitudinal groove and interact when the ball rotates with the lateral faces of the protrusion of the rotation limiter, the elastically deformable element for pressing the seats to the ball is made in the form of a ring of elastomer.