Моментомер для машинного ключа

 

Изобретение относится к оборудованию для измерения крутящего момента.4Цель изобретения - повышение точности измерения и повышение надежности за счет ограничения перемещения штока. В процессе свинчивания колонны труб сила, создающая крутящий момент, действует через штокб на поршень 14 и создает в заполненной рабо-. чей жидкостью подпоршневой полости 19

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (л)5 В 25 В 23/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А-А . Р5 1V (21) 4714023/28 (22) 03.07,89 (46) 07.03.92. Бюл, ¹ 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб (72) 3. А. Айзуппе и В. Г. Сечкин (53) 621.883(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 754049, кл,-Е 21 В 45/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 863323, кл. В 25 В 23/14, 1977, » БЫ,> 1717333 А1

2 (54} MOMEHTOMEP ДЛЯ МАШИННОГО

КЛЮЧА

{57} Изобретение относится к оборудованию для измерения крутящего момента. Цель изобретения — повышение точности измере-. ния и повышение надежности за счет ограничения перемещения штока. В процессе свинчивания колонны труб сила, создающая крутящий момент, действует через шток 5 на поршень 14 и создает в заполненной рабочей жидкостью подпоршневой полости 19

1717333

20

40

50 давление, которое измеряется манометром, Кольцевой выступ 7 штока 5 контактирует через шарики 8 и втулку 4 с внутренней поверхностью корпуса 3. Осевое перемещение штока 5 ограничивается буртиком 30, Изобретение относится к оборудованию для измерения крутящего момента и может быть использовано при свинчивании машинным ключом трубных колонн над устьем скважины.

Известен датчик момента свинчивания нефтеп ром ысловых труб над устьем скважины, представляющий собой гидравлический цилиндр с поршнем, одна.силовыводящая проушина которого крепится шарнирно к машинному ключу, другая — к приводному тросу.

Отличительной особенностью датчика является наличие внутреннего цилиндрического корпуса, соединенного с внешним корпусом через проушины.

Наиболее близким к заявленному устройству является моментомер для машин. ного ключа, содержащий корпус с отверстием, размещенный в последнем направляющий механизм, включающий втулку, шток с серьгой на конце и размещенный между ними сепаратор с шариками, и преобразователь усилий, кинематически связанный со свободным концом штока и корпусом.

Недостатком известного моментомера является сложность конструкции, связанная с необходимостью преобразования направления осевого усилия на противоположное.

Целью изобретения является повышение точности измерения и повышение надежности за счет ограничения перемещения штока.

Поставленная цель достигается за счет того, что в моментомере для машинного ключа, содержащем корпус с отверстием, размещенный в последнем направляющий механизм, включающий втулку, шток с серьгой на конце и размещенный между ними сепаратор с шариками, и преобразователь усилий, кинематически связанный со свободным концом штока и корпусом, на внутренней, поверхности корпуса, ограничивающей отверстие, выполнен буртик, на штоке — кольцевой. выступ, располо женный в его средней части напротив сепаратора, торец которого предназначен для взаимодействия с буртиком, и кольцевая риска, расположенная между кольцевым выступом и серьгой, преобразователь расположенным на внутренней поверхности корпуса 3. Наличие рабочей жидкости в полости 19 контролируется с помощью кольцевой риски 29, выполненной на штоке 5. 4 ил. усилия выполнен в виде закрепленной на корпусе соосно с его отверстием втулки с центральным ступенчатым по длине отверстием и радиальным каналом, размещенного во втулке поршня со штоком, имеющим. центральное ступенчатое по длине отверстие и образующим с втулкой герметичную полость, заполненную жидкостью, а свободный конец штока размещен с возможностью вращения в отверстии поршня.

На фиг. 1 изображен моментомер для машинного ключа, общий вид; на фиг. 2— разрез А — А на фиг, 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 — схема действия сил при изменении положения рычага ключа. °

Яоментомер содержит рычаг1, на котором жестко закреплен с помощью пластин 2 корпус 3 моментомера, так что оси рычага 1 и корпуса 3 взаимно перпендикулярны. В отверстии корпуса 3 размещен направляющий механизм, включающий цилиндрическую втулку 4 и шток 5 с серьгой 6 для присоединения натяжного троса ключа. В средней части штока 5 выполнен кольцевой выступ 7, контактирующий с многорядной подшипниковой опорой, шарики 8 которой установлены в сепараторе 9 и взаимодействуют с втулкой 4. На верхней части штока 5, заканчивающейся резьбой, установлены гайка 10 и подшипник 11.

К корпусу 3 болтами 12 крепится втулка

13, в которой с возможностью осевого перемещения размещен поршень 14 со штоком

15.

35 В поршне 14 размещены уплотнительные элементы 16, а в штоке 15 — уплотнительные элементы 17, Между втулкой 13 и многорядной подшипниковой опорой направляющего механизма установлена сальниковая шайба 18.

Подпоршневая полость 19 втулки 13 заполнена рабочей жидкостью и через трубку

20 соединена с манометром 21, В нижней части втулки 13 имеется радиальное отверстие 22 для заправки рабочей жидкостью, закрытое пробкой 23.

Ф

Веялка 13 с размещенным в ней поршнем 14 со штоком 15, образующими совместно подпоршневую полость 19, и жидкость, заполняющая последнюю, образуют преобразователь усилия.

1717333

Верхняя надпоршневая часть корпуса закрыта крышкой 24 с отверстием 25.

Корпус 3 также имееТ радиальное отверстие 26, служащее для вытекания ра5очей жидкости, просочившейся через уплотнения 17.

Манометр 21 монтируется на монтажной пластине 2 через амортизатор 27.

При сборке многорядная подшипниковая опора смазывается консистентнай

10 смазкой, которая удерживается сальниковой шайбой 18 и нижним сальником 28.

Наличие рабочей жидкости в полости 19 контролируется с помощью риски 29, выполненной на штоке 5

Устройство выполнено с таким соотно= шением размеров, что высота li подпоршнечей жидкости.

Для ограничения перемещения штока,5 на внутренней поверхности корпуса 3, ограничивающей отверстие, выполнен буртик .

30. Моментомер работает следующим образом.

Машинный ключ устанавливают на соединительную муфтутрубной колонны(непоказана).и прикладывают к рычагу 1 усилие Р с помощью натяжного троса (не показан).

После установки машинного ключа в положение I (фиг, 4) при свинчивании сила Р действует под углом а к оси рычага 1 машинного ключа и раскладывается на две со30 ставляющие: силу Р ; создающую вращающий момент М, и силу Ро действующую вдоль оси рычага l.

Разложение силы Р в предлагаемом.моментомере происходит в многорядной шариковой опоре причем сила Ро через корпус

3 передается на рычаг 1, а сила Рм действует через шток 5 на поршень 14 и создает давление в полости 19, измеряемое манометром 21.

В положении II (фиг. 4) направление натяжного троса перпендикулярно оси рычага 1.

В положении III вновь имеет местб несовпадение Р и Р.

Величина методической погрешности измерения силы Рм, создающей крутящий момент от изменения положения рычага 1 машинного ключа, во всех случаях равна 0 (фиг, 4).

В предлагаемом устройстве. предусйотрена компенсация погрешностей иэ-за тейпературных колебаний рабочей жидкоат я ее утечки. За счет изменения температуры происходит. изменение объема рабочей жидкости. Однако поскольку надпоршнева вой полости 19 втулки 13 преобразователя превышает ход lg штока 5для создания в ней минимального необходимого резерва рабо- 20 полость втулки 13 сообщается с атмосферой через отверстие 25 в крышке 24, поршень 14 занимает положение, определяемое только измеряемым давлением, Утечка рабочей жидкости может возникать из-за износа уплотнений 16 и 17. Поскольку поршень 14 не вращается, а вертикальные перемещения незначительны, срок службы указанных уплотнений достаточно велик, Тем не менее при утечке жидкости происходит изменение положения поршня 14, что не влияет на погрешность. Жидкость, просочившись через уплотнение 17, будет капать через отверстие 16 в корпусе 3, что сразу будет индицировать неисправность.

Кроме того, в устройстве предусмотрены специальные меры против сверхнормативного вытекания жидкости.

Для этого ход I поршня 14, определяемый расстоянием от нижнего торца его рабочей части до торца втулки 13, выполняется большим, чем ход Iz штока 15, ограниченный расстоянием от торца его кольцевого выступа 7 до буртика 30 корпуса 3, Таким образом, если шток 5 упрется в буртик 30 корпуса 3, манометр 21 не будет реагировать на усилие, а диска 29 на штоке 5 расположится над торцом корпуса 3. Это в совокупности сигнализирует о необходимости заправки рабочей жидкости, Буртик 30 корпуса 3 выполняет также предохранительные функции; в случае поломки шток 5 не выскочит из корпуса 3, поскольку торец кольцевого выступа 7 штока 5 упрется в буртик 30.

Формула изобретения

Моментомер для машинного ключа, содержащий корпус с отверстием, размещенный в последнем направляющий механизм, включающий втулку, шток с серьгой на конце и размещенный между ними сепаратор с шариками, и преобразователь усилий, кинематически связанный со свободным концом штока и корпусом, отл ич а ю щи йс ятем, что, с целью повышения точности измерения и повышения надежности за счет ограничения перемещения штока, на внутренней поверхности корпуса, ограничивающей отверстие, выполнен буртик, на штоке — кольцевой выступ, расположенный в его средней части напротив сепаратора, торец которого предназначен для взаимодействия с буртиком, и кольцевая риска, расположенная между кольцевым выступом и серьгой, преобразователь усилия выполнен в виде закрепленной на корпусе соосно с его отверстием втулки с центральным ступенчатым по длине отверстием и радиальным каналом, размещенного во втулке

1717333 айаг. / поршня со штоком, имеющим центральное ступенчатое по длине отверстие и образующим с.втулкой герметичную полость, згполненную жидкостью, а свободный конец штока размещен с возможностью вращения в отверстии поршня, 1717333

Редактор Л. Гратилло

Корректор M. Кучерявая

Заказ 838 Тираж - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитете по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113036, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-.издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101!

Составитель E. Эберлин

Техред M.Ìoðt åíòàë р (И)