Устройство для правки штанг

 

Изобретение относится к оборудованию для изготовления и ремонта штанг глубинных насосов для механизированной правки и упрочнения новых или бывших в эксплуатации насосных штанг в нефтяной промышленности. Устройство содержит станину и установленные на ней захваты для штанг, силовой гидроцилиндр, связанный с подвижным захватом, блок управления и средство для контроля правки штанг. Захваты снабжены съемными зацепами, выполненными в виде муфты и кольцевого выступа, размещенными в центральных каналах захвата, на одном конце которого выполнены пазы под конец штанги, при этом рама со стороны гидроцилиндра имеет направляющий элемент для подвижного захвата, предотвращающий проворот последнего, причем неподвижный захват установлен с возможностью вращения и связан с выходным валом червячного редуктора через обгонную муфту, а входной вал червячного редуктора связан с гидродвигателем. Упрощается конструкция, повышается производительность и качество выправляемых штанг. 8 ил.

Изобретение относится к оборудованию для изготовления и ремонта штанг глубинных насосов для механизированной правки и упрочнения новых или бывших в эксплуатации насосных штанг в нефтяной промышленности.

Известно устройство для правки изделий растяжением (см. патент РФ 2049572, 6 В 21 D 3/12, 25/00, опубл. БИ 34, от 1995 г.), содержащее установленные на основании подвижную и неподвижную каретки с захватами для концов изделий (штанги), связанные с источником питания гидроцилиндра, шток которого жестко соединен с подвижной кареткой, блок управления и средство контроля.

Недостатком указанного устройства является сложность его конструкции, в частности конструкции средства контроля.

Известно также устройство для правки штанг глубинных насосов растяжением (см. патент РФ 2058846, М.кл. 6 В 21 D 3/12, 25/00, опубл. БИ 12, 1996 г.), содержащее станину и установленные на ней захваты для штанг, силовой цилиндр, связанный с подвижным захватом, блок управления и средство для контроля правки.

Данное устройство более близко к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа.

Его недостатком является неудобство в эксплуатации, вызванное особенностью конструкции, поскольку при заправке штанг требуется завинчивание к подвижному и неподвижному захватам, при котором особые трудности вызывают штанги с большой и сложной кривизной.

Кроме того, это устройство не позволяет производить операцию кручения штанги с целью дополнительной правки и упрочнения.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, обладающего простотой в эксплуатации, а также позволяющего повысить производительность труда и выправить штанги более качественно.

Устройство включающее станину и установленные на ней подвижный и неподвижный захваты для штанг, силовой гидроцилиндр, связанный с подвижным захватом, блок управления и средство для контроля правки штанги, содержит расположенный со стороны силового гидроцилиндра направляющий элемент для подвижного захвата, предотвращающий его поворот, гидродвигатель и червячный редуктор, входной вал которого связан с гидродвигателем, а выходной - через обгонную муфту - с неподвижным захватом, установленным с возможностью вращения, съемные зацепы, каждый из которых выполнен в виде стержня с муфтой на одном конце и кольцевым выступом для соединения с захватом - на другом его конце, каждый захват имеет паз под конец штанги и выполнен с центральным каналом для размещения в нем упомянутого съемного зацепа.

Предварительно проведенные патентные исследования по патентному фонду института ТатНИПИнефть, а также по доступной научно-технической литературе показали отсутствие идентичных и эквивалентных технических решений, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень". А соответствие критерию "промышленная применимость" подтверждается описанием работы устройства.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого устройства, вид сверху, на фиг.2 - узел растяжки, вид сбоку, в частичном разрезе, на фиг.3 - то же, что на фиг.2, вид сверху, на фиг.4 - узел вращения, в частичном разрезе, на фиг.5 - захват для штанги в частичном разрезе, вид сбоку, на фиг.6 - то же, что на фиг.5, вид спереди, на фиг.7 - то же, что на фиг.5, вид сверху, на фиг.8 - зацеп в частичном разрезе и конец штанги с ниппельной частью.

Устройство состоит из станины 1 (см. фиг.1), на которой смонтированы узел растяжки, узел кручения, узел контроля величины растяжки, узел контроля угла вращения, а также включает источник энергии (маслостанцию) 2 и пульт управления 3.

Узел растяжки выполнен из двух спаренных силовых гидроцилиндров 4 и 5 одинаковой конструкции (см. фиг.2 и 3), передающих усилие через коромысло 6 на центральный шток 7, связанный через быстросъемные муфты 8 и 9 с подвижным захватом 10, перемещающимся в направляющем элементе 11. При необходимости, например при отклонении длины штанги от номинального (короткие штанги), устройство может быть снабжено удлинителями 12, как это показано на фиг.2 и 3.

Узел вращения включает в себя гидромотор 13 (см. фиг.1 и 4), преобразующий энергию гидравлического источника 2 во вращательное движение, передаваемое на червячный редуктор 14, связанный через обгонную муфту 15 с валом 16 неподвижного захвата 17, размещенного в корпусе узла вращения 18, снабженного радиальными и упорными подшипниками 19 и 20 соответственно.

Съемные зацепы 21 и 22 (см. фиг.3 и 4) выполнены в виде стержня, один конец которого выполнен в виде муфты 23 (см. фиг.8), а другой конец - в виде кольцевого выступа 24, и предназначены для соединения с ниппельным концом выправляемой штанги 25 и быстрого соединения кольцевым выступом с захватами 10 и 17.

Захваты выполнены с центральным каналом в виде профильного паза 26 (см. фиг. 5-7) по конфигурации съемного зацепа и конца штанги, причем центральный канал имеет заглубленный упорный бурт 27 для взаимодействия со съемным зацепом и прямоугольный паз 28 под квадрат штанги.

Устройство также оснащено прибором акустикоэмиссионного контроля 29, датчики 30 и 31 (см. фиг.1) которого установлены на подвижном и неподвижном захватах, а также демпфирующим элементом 32, размещенным в корпусе узла вращения, предотвращающим повреждение обгонной муфты 15 при аварийных ситуациях, например при обрыве штанги в процессе правки.

Устройство работает следующим образом.

Сначала на концы штанги 25 ввинчивают зацепы 21 и 22, после чего один его конец заправляют в неподвижный захват 17, затем заправляют другой конец штанги с зацепом в подвижный захват 10 после предварительного перемещения его под размер зацепа. При этом концы штанги могут быть ориентированы по оси штанги друг относительно друга под различными углами, поэтому при заправке штанги на устройство возникает необходимость проворота неподвижного захвата, ориентируя прямоугольный паз 28 под стороны сопрягаемых поверхностей квадрата. Это достигается легким вращением рукой неподвижного захвата 17 в направлении отсоединения обгонной муфтой 15 вала 16 неподвижного захвата от выходного вала червячного редуктора. Легкость вращения обеспечена тем, что вал неподвижного захвата установлен в подшипниках качения 19 и 20.

После этого осуществляют предварительную натяжку штанги усилием в 1,5 т. При этом зацепы самофиксируются от выпадания из захватов благодаря заглубленным упорным буртикам 27. Далее происходит собственно процесс правки и упрочнения штанги. По команде оператора происходит по программе растяжка штанги на определенный размер до состояния пластической деформации материала штанги. Усилие от силовых гидроцилиндров 4 и 5 передается через коромысло 6 на центральный шток 7, далее через быстросъемные муфты 8 и 9 и удлинители 12 на подвижный захват 10.

Затем без снятия нагрузки (статически нагруженном состоянии штанги) производят закрутку штанги вокруг собственной оси на определенный угол. При застопоренном состоянии штанги от проворота в подвижном захвате другой конец штанги подвергают кручению неподвижным захватом с помощью гидромотора через червячный редуктор 14 и обгонную муфту 15. После этого происходит полное отключение гидросистемы и сложнонагруженную штангу подвергают акустикоэмиссионному контролю. Через датчики 30 и 31, установленные на подвижном и неподвижном захватах, снимают данные о состоянии штанги, а при наличии дефекта - место его расположения. Прибор акустикоэмиссионого контроля 29 регистрирует эти данные в памяти своего компьютера. По истечении определенного времени контроля включают гидросистему. При этом гидроцилиндры движутся в обратном направлении, освобождая штангу от растягивающей нагрузки, гидромотор 13, вращая червячный редуктор 14 в обратном направлении, выводит обгонную муфту из зацепления с валом неподвижного захвата, что позволяет штанге, провернувшись с неподвижным захватом под действием внутренних упругих напряжений кручения в теле штанги, освободиться от последних. Далее отключают гидроцилиндры и гидромотор, после чего штангу вместе с зацепами вынимают из захватов и перекладывают при отсутствии дефекта на стеллаж контроля геометрии выправленных штанг, а при наличии дефекта - на стеллаж отбракованных штанг. В обоих случаях на стеллажах зацепы освобождают от штанг и возвращают их на приемный стеллаж устройства.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.

Такое выполнение конструкции устройства для правки штанг позволяет оперативно устанавливать штанги под правку любого типоразмера благодаря наличию удлинителя и подвижных и неподвижных захватов. Кроме того, наличие демпфирующего элемента в устройстве позволяет предотвратить поломку муфты и червячного редуктора при аварийных ситуациях в процессе правки штанг.

Устройство проще в эксплуатации, повышает производительность труда в 2-3 раза в сравнении с базовыми образцами, позволяет дополнительно производить упрочнение штанги, а также дефектоскопию штанги.

Формула изобретения

Устройство для правки штанг, содержащее станину и установленные на ней подвижный и неподвижный захваты для штанги, силовой гидроцилиндр, связанный с подвижным захватом, блок управления и средство для контроля правки штанги, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным со стороны силового гидроцилиндра направляющим элементом для подвижного захвата, предотвращающим его поворот, гидродвигателем и червячным редуктором, входной вал которого связан с гидродвигателем, а выходной - через обгонную муфту - с неподвижным захватом, установленным с возможностью вращения, съемными зацепами, каждый из которых выполнен в виде стержня с муфтой на одном конце и кольцевым выступом для соединения с захватом - на другом его конце, каждый захват имеет паз под конец штанги и выполнен с центральным каналом для размещения в нем упомянутого съемного зацепа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8