Механический ключ для труб

 

Использование: в буровой технике и может быть использовано в буровых установках для свинчивания-развинчивания труб при спуско-подъемных операциях. Сущность изобретения: механический ключ для труб включает корпус, размещенный в нем приводе ведомым венцом, изогнутые рычаги , установленные шарнирно на кольцевой опоре, и плашки. Кулачковая полумуфта закреплена на ведущем венце. В направляющей полумуфты установлена другая кулачковая полумуфта, связанная с дополнительным приводом, размещенным на корпусе , и с гидроцилиндрами, встроенными в корпус. Рычаги соединены между собой кулисой и установлены на одной плавающей оси вместе с упором, подпружиненным относитепьно кулисы и кольцевой опоры. Плашки сферической поверхностью установлены в рычаги и включают сухари, установленные с возможностью взаимодействия с ведомым венцом. Плашки выполнены с дпумч рабочими поверхностями, которые попарно образуют по крайней мере три сагиотормозч щихся угла. 11 ил. Ьи

(я)ю Е 21 В 19/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (" )

С3 (З (.3 !

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4898001/03 (22) 02.01.91 (46) 15.02.93. бюл. № 6 (71) Государственное предприятие по производству оборудования для разведки и добычи нефти и газа (72) Г,Л.Рыбаков, А,А.Александров и

Ю.H.Добрецов (73) Государственное предприятие по производству оборудования для разведки и добычи нефти и газа (56) Авторское свидетельство СССР

N 1451254, кл. Е 21 В 19/16, 1986.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1355688, кл. Е 21 В 19/16, 1986. (54) МЕХАНИЧЕСКИЙ КЛЮЧ ДЛЯ ТРУб (57) Использование: в буровой технике и может быть использовано в буровых установках для свинчивания-развинчивания труб при спуско-подъемных операциях. СущИзобретение относится к области буровой техники и может быть использовано в буровых установках для свинчивания-развинчивания труб при спуска-подъемных операциях.

Целью изобретения является повышение надежности свинчивания труб.

На фиг.1 показан вид сверху на ключ с вырезом по крышке; на фиг.2 — разрез б-Б на фиг.1 (по оси симметрии ключа); на фиг.3 — разрез В-В на фиг.2 (по ведомому венцу и кольцевой опоре); на фиг.4 — разрез А-А на фиг.1 (по цилиндру подъема полумуфты и оси симметрии ключа); на фиг.5 — разрез Г-Г на фиг.3 (по плашке со сферической поверхностью, установленной своей сферической поверхностью между двух пластин, обраэу„„ЯЦ „„ 2000010 С ность изобретения: механический ключ для труб включает корпус, размещенный в нем привод с ведомым венцом, изогнутые рычаги, установленные шарнирно на кольцевой опоре, и плашки. Кулачковая полумуфта закреплена на ведущем венце, В направляющей полумуфты установлена другая кулачковая полумуфта, связанная с дополнительным приводом, размещенным на корпусе, и с гидроцилиндрами, встроенными в корпус. Рычаги. соединены между собой кулиСой и установлены на одной плавающей оси вместе с упором, подпружиненным относительно кулисы и кольцевой опоры, Плашки сферической поверхностью установлены в рычаги и включают сухари, установленные с возможностью взаимодействия с ведомым венцом. Плашки выполнены с двумя рабочими поверхностями, которые попарно образуют по крайней мере три самотормозящихся угла, 11 ил. ющих рычаг); на фиг.6,7,8 показаны кинематически три положения плашек и рычагов г о время захвата трубы (на фиг.б — исходное, на фиг.7 — промежуточное, на фиг.8 — конечное); на фиг.9 — углы а, j3, у, образоганные рабочими поверхностями плашек; на фиг.10 — вид Д на фиг.2 (стопорение кольцевой опоры); на фиг.11 — схема стопорения кольцовой опоры.

Механический ключ (фиг.1,2,3 «4) состо. ит иэ корпуса 1 с размещенным на нем пр«водом 2 и установленными на нем роликами

3 и 4. На роликах 3 и 4 установлен ведомый венец 5 с закрепленной на нем кулачковои полумуфтой 6, имеющей кольцевую направляющую 7, в которой установлена кулачковая полумуфта8. Обе кулачковые полумуф1ы

2000010

7 и f. сцеплень кулачками 9. Ролики 3 фиксиру>от ведомый венец 5 с закрепленной нэ нем кулачковой полумуфтой 6 от перемещения по вертикали, э ролики 4 по горизонтали. В кольцевых направляющих 10 ведомого венца 5 установлена разъемная кальцевал опора 11..Б направляющих 12 кольцевой опоры 11 устэновлены двэ разъемных рычага r 3 и1 4, которые соединены между собой шарнирно осью 15. В направляющих 16 рычага 14 нэ оси 15 устэновлен упор 17. Ось 15 установлена в напрэвляющих 18 кольцевой опоры 11. В направляющих 19 рычагов 13 и

14 установлены плашки со сферическими поверхностями 20. Каждый из рычагов.13 и

14 имеет па пальцу 21, связанных друг с другом кулисой 22 посредством ее лазов 23.

Между упором 17 и кулисой 22 ус, эновлены пружинь! 24, э упор 17 падпружинен пружиной 25 относительно кольцевой асары 11, Ведомый венец 5 зафиксирован ээщелкэми

26 с шарниром 27 и гидроцилиндрэми 28 относительно корпуса 1, Нэ ведомом венце

5 имеетсл кулэчкавый профиль 29 для взаимодействия с сухарями 30, закрепленными . нэ плашках со сферическими поверхностями 20, Плашки со сферическими поверхностями 20 имеют рабочие поверхности 31 и

32 (фиг.3) и сферическую поверхность 33 (фиг.5). которой они устэновлены а направляющих 19 рычагов 13 и 14. В корпус 1 встроены плунжерные гидроцилиндры 34 (фиг,4), штоки которых упираются в кулачковую полумуфту 8, которая может по ним скользить: которая через сферические подшипники cosrçàíà с дополнительным приводам 35. Механический ключ предназначен для аэботы с трубой 36, которая имеет вазможность взаимодействовать с упорам 17 и с рэбачими поверхностями 31 и 32 плэшек

20. Рабочие поверхности 31 и 32 выполнены (фиг.9) с тэкими углами наклона относительна аси симметрии 37 плэшек са сферическими паверхносiÿ>4è 20, которые при ра; положении их противоположно друг друу абрээую: углы а, P ., y, меньше двойнога угла трени>! (угла, обеспечивающего сэматсрмажение). Б раэр-батывэемам ключе угол R =- 80О, угол I = 60О, а углы а .Р.у соответственно равны между собой и равны

20" При условии что мэтериал плашек— стал. и рэбачие гаверхности выполнены рифлеными, >,àэффициент трения принима"".тсл 0,3, чта соответствует углу трения, равг>аму 17 д т. к. угл ы Гх,/3, ) мРньше удв>эенна>а угля трения. рэвнога 34, то абеспечивэется сэматармажение трубь! 36 атнасигель >а рэбсчих поверхностей 31 и 32

>,!l3rirp 2>! г! 1 > аль>>РРГ>и ОпарР 11 имеРтГя

55 палец 38, который расположен между рыча гэми 39 (фиг.10), шэрнирно связанными с корпусом 1. Рычаги 39 (фиг.4) соединены шэрнирно с гидроцилиндрэми 40, закрепленными нэ корпусе 1 и имеющими на штоках 41 пружины сжатия 42, Между рычагами

39 установлены два конечных выключателя

43. Рядом с защелками 26 (фиг.11) расположены конечные выключатели 44, соединенные связью 45 с конечными выключателями

43, которые линией связи 46 соединены с электромагнитом 47 золотника управления

48 гидроцилиндрэми 40. Рычаги 39 гидроцилиндра 40 с пружинами rr42 на штоках 41, конечные выключатели 43 и 44, связями 45 и 46 соединенные между собой и электромагнитом 47 золотника 48, служат для стопсрения кольцевой опоры 11 относительно корпуса 1. Указанное стопорение может быть осуществлено другой любой конструкцией.

Механический ключ работает следующим образом, Одна из свинчивэемых труб удерживается в скважине и в ее муфту устанавливается ниппель трубы 36 (не показано). Ключ устанавливают до соприкосновения трубы

36 с упором 17. Включэют гидроцилиндры

34, которые поднимают кулачковую полумуфту 8, расцепляя кулачки 9. Затем включают гидроцилиндры 28, которые отводят защелки 26 и отпускают ведомый венец 5, включэя конечные выключатели 44, сигнал от которых поступает по линии связи 45 к конечным выключателям 43. Включают привод 2, который вращает ведомый венец 5, При этом кольцевая опора 11 эа палец 38 удерживается одним из рычагов 39 с усилием, развиваемым пружинами 42. Ведомый венец 5, вращаясь относительно неподвижной кольцевой опоры 11, своим кулэчковым профилем 29 начинает воздействовать на сухари 30 и поворачивать плашки сс сферическими поверхностями 20 в направляющей

19 до тех пор, пока рабочая поверхность 31 одной из них и рабочая поверхностью 32 другой не коснется трубы 36. При дальнейшем вращении венца 5 плашки 20 посредствам трубы 36, воздействуя друг нэ друга рабочими поверхностями 31 и 32. развернутся нэ направляющих 19 в обратную сторону к исходному положению и этот поворот произойдет только при перемещении рычэгав 13 и 14 к аси трубы 36, т.е. окончание второй стадии зэхвэтэ — это рэзмещение плэшек са сферическими поверхностямИ 20 по исходной осевой линии грубы 36 нс всеми рабочими поверхностями 31 и 32 прижэтыми K тру0Р 36. 1г0Г1>! 0бг Гrlr чигь таксе палажРниР. Г1лэ>>!Р!! Г. .! Г t.l р!", .1! >! >1!!(1 !р

2000010

cD о р м у л а и з о б р е т е н и я плашки со сферической поверхностью. о тМеханический ключ для труб, содержа- л и ч а ю шийся тем. что. с «equi о щий корпус, разблещенный в нем привод с повышения свинчивания, он снабк ен чповедомым венцом. изогнутые рычаги, уста- ром, кулисой и узлом докреплени -рл<.крспновленнь е шарнирно нэкольцевойопоре,и ления резьбового соединенii труб. хностями 20 рычаги 13 и 14, шарнирно связанные с осью 15, вместе с этой осью 15 переместятся по направляющим пазам 18 кольцевой опоры 11, сжимая пружины 25.

Причем при захвате трубы 36 рабочие поверхности 31,32 плашек со сферическими поверхностями 20 образуют углы а, j3, у которые по своей величине обеспечивают самоэаклинивание трубы 36 и ее самоторможение относительно рабочих поверхностей 31, 32 плашек со сферическими поверхностями 20, Когда произойдет зажим трубы 36 плашками со сферическими поверхностями 20, крутящий момент, развиваемый приводом 2 на ведомом венце 5 посредством плашек со сферическими поверхностями 20, начнет передаваться трубе

36 и частично через рычаги 13 и 14 и ось 15 кольцевой опоре 11, Усилия пружины 42 будет недостаточно, чтобы удержать палец 38 рычагом 39, и последний повернется, сжав пружину 42, переместив шток 41 в гидроцилиндр 40 и включив конечный выключатель

43, а кольцевая опора 11 будет вращаться вместе с венцом 5, При повороте рычага 39 и задавливании штока 41 в гидроцилиндр 40 масло поступит (не показано) из безштоковой полости одного цилиндра 40, у которого шток 41 также будет втягиваться, сжимая свою пружину 42 и поворачивая второй ры. чаг 39. Сигнал от конечного выключателя 44, продублированный сигналом конечного выключателя 43, по линии связи 46 поступит в электромагнит 47 гидроэолотника, Произойдет переключение последнего и масло по магистрали давления Р поступит в штоковые полости обоих цилиндров 40, э из безштоковых полостей цилиндров 40 будет направлено на слив Т. Гидроцилиндры 40 отведут рычаги 39 на безопасное для вращения пальца 38 расстояние. Вращение приводом 2 кольцевой опоры 11 вместе с венцом 5 будет происходить до окончания свинчивания трубы 36 с низким моментом.

Затем включают гидроцилиндры 34 и кулачковая полумуфта 8 собственным весом опустится на кулачки 9 кулачковой полумуфты

8. В кл ючается до пол нител ьный привод 35, который в исходном положении находился в одном из крайних положений (a зависимости от проводимой операции свинчиваниераэвинчивание). Привод 35 вращает в направляющей 7 кулачковую полумуфту 8. Она сцепляется кулачками 9 с кулачковой полумуфтой 6, закрепленной на ведомом венце

5 5 и, вращая ее, докрепляет свинчивание трубы 36 высоким моментом, Ь лючают гидроцилиндры 34 и поднимают палумуфту 8.

Выключают гидроцилиндры 28, которые прижмут защелки 26 к ведомому венцу 5.

10 Затем включают привод 2 в другую сторону на низкой скорости. Ведомый венец 5 своим кулачковым профилем 29 отпускает сухари

30 и пружины 24, посредством кулисы 22 и пальцев 21 разводят рычаги 13 и 14, а пру15 жина 25 возвращает ось 15 в исходное положение. Вращение ведомого венца 5 после разведения плашек со сферическими поверхностями 20, будет происходить совместно с кольцевой опорой 11 за счет сил трения

20 между ними, пока защелки 26 не зафиксируют его. Защелки 26 отключают конечные выключатели 44, остановится привод 2. Сигнал от конечных выключателей 44 по линии связи 45 отключит конечные выключатели

25 43, а вместе с ними электромагнит 47. 3олотник 48 займет исходное положение, соединив полости гидроцилиндров 40 как показано на фиг.11, Пружины 42 выдвинут штоки 41 из цилиндров 40, повернут рычаги

30 39 и отцентрируют кольцевую опору 11 за палец 38, т,к. после возвращения она была сдвинута относительно венца 5 во время расцепления плашек со сферическими поверхностями 20 с трубой 36. Свинчивание

35 закончено.

Развинчивание труб сводится к тем же операциям, что Ll свинчивание. Различие состоит лишь в том, что после включения привода 5 и захвата трубы 36 плашками со

40 сферическими поверхностями 20 производят раскрепление высоким моментом при помощи дополнительного привода 35, а затем расцепление кулачковых полумуфт 4, 8, после чего осуществляют дальнейшее раз45 винчивание приводом 2 с низким моментом.

Использование предлагаемого устройства по сравнению с прототипс л позволит повысить надежность свинчивания труб, что обеспечит безопасность работ на скважине, 50 сократит затраты по выполнению ñïóñêîподье лных операций, 2000010

BblfloflHekHblM в виде кулачковой полумуфты, закрепленной на ведомом венце, и другой кулачковой полумуфты, выполненной в первой кулачковой полумуфте и установленной с возможностью осевого перемещения под действием гидроцилиндров. встроенных в корпус, и поворота под действием связанного с ней дополнительного привода, размещенного на корпусе, изогнутые рычаги соединены между собой кулисой и установлены на одной плавающей оси вместе с упором, размещенным в направляющих, выполненных в одном иэ изогнутых рычагов. подпружиненным относительно кулисы и кольцевой опоры, при этом плавающая ось установлена в направляющих, выполненных в кольцевом опоре, плашки выполнены с двумя рабочими поверхностями, имеют сухари для взаимодействия с ведомым венцом и установлены сферическими поверхностями в изогнутые рычаги с возможностью образования по крайней мере, трех самотормоэящихся углов между рабочими поверхностями.

2000010

2000010

2000010

2000010

7 47 42 40

40 . 10

Т Р Т

Фиг. 11

Составитель

Техред М,Моргентал

Корректор О.Густи

Редактор

Заказ 3039

Тираж Подписное

НПО " Поиск " Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская нэб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород ул (эгэринэ 101