Ключ для сборки и разборки гидравлических забойных двигателей

Ключ для сборки и разборки гидравлических забойных двигателей относится к области машиностроения и содержит раму, установленные на раме неподвижный и подвижный гидравлические зажимы. Подвижный гидравлический зажим оснащен патроном, двумя силовыми гидроцилиндрами для поворота патрона, гидравлическим вращателем. Неподвижный гидравлический зажим снабжен полноповоротным вращающимся патроном с зажимными гидроцилиндрами, подключение которых осуществляется через гидроколлектор. Вращение полноповоротного патрона осуществляется посредством одного или нескольких гидромоторов через механическую передачу. Обеспечивается увеличение производительности выполняемых на ключе работ. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к оборудованию для сервисного обслуживания гидравлических забойных двигателей (ГЗД), и предназначено для закрепления и раскрепления резьбовых соединений ГЗД, извлечения ротора из статора двигательной секции ГЗД, вала из корпуса шпинделя ГЗД, монтажа ротора в статор и вала в корпус шпинделя ГЗД.

Известен ключ для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений ГЗД, включающий силовую установку, состоящую из электродвигателя, коробки передач и редуктора, установленные на раму привод вращения и задержку с трехкулачковыми патронами, привод перемещения задержки, поддерживающее устройство и пульт управления (Патент RU №43321 U1, МПК: 7 F04D 29/00, G01M 15/00).

Недостатком ключа является громоздкая конструкция частотно-регулируемого привода силовой установки ключа, включающая транзисторный преобразователь частоты, асинхронный электродвигатель, коробку передач, редуктор и соединяющие их муфты.

Недостатком ключа являются патроны привода вращения и задержки. Патроны оснащены эксцентриковыми кулачками. Для обеспечения захвата диапазона диаметров, необходимого для выполнения работ по ремонту ГЗД (min диапазон 80-240 мм), в патроны установлены по три кулачка. При больших крутящих моментах, необходимых для закрепления и раскрепления резьбовых соединений ГЗД, возникает вероятность смятия поверхностей деталей по трем линиям контакта.

Недостатком ключа является ограниченность конструкции зажимных патронов при необходимости работы с деталями ГЗД диаметрами более 240 мм, так как в этом случае эксцентриковые кулачки и сами патроны становятся очень громоздкими.

Известен стенд для развинчивания TORQUEMASTER фирмы "Griffith" - прототип, включающий два гидравлических зажима(неподвижный, подвижный) и гидравлический цилиндр для проталкивания/выталкивания, установленные на рамную конструкцию. Задний (подвижный) зажим имеет возможность перемещаться вдоль рамы стенда и оснащен гидравлическим вращателем и патроном, который поворачивается с помощью двух гидроцилиндров. (Griffith Torquemaster Breakout Machine. NATIONAL OILWELL DOWNHOLE TOOLS CATALOG 1998-99, стр.74). Недостатком стенда в прототипе является ограниченный угол дуги поворота патрона заднего (подвижного) зажима, выполняемый с помощью двух диаметрально расположенных гидроцилиндров (неполноповоротный патрон). Выполнение большого количества возвратно-поступательных ходов штоков гидроцилиндров, в том числе и холостых циклов возврата штоков в исходное положение, значительно снижает производительность выполняемых на ключе работ по свинчиванию и развинчиванию резьбовых соединений ГЗД.

При сборке турбинной секции шпиндельного турбобура необходимо собрать роторы и статоры турбинок на валу секции. После чего необходимо свинтить закрепляющие эти наборы резьбовые соединения с крутящим моментом, суммарно состоящим из момента на крепление (деформацию) деталей системы (M1), момента на преодоление натяга резьбового конического соединения (М2) и момента на создание монолитности соединения на отказных торцах резьбовых соединений (М3). При этом натяг (деформация деталей) в системе крепления плюс натяг в резьбовом соединении, которые необходимо преодолеть с помощью суммарного крутящего момента (М1+М2+М3), достигает 12-18 мм. При максимальном шаге резьб, применяемых в конструкциях шпиндельных турбобуров, равном 6 мм, и повороте патрона заднего зажима ключа с помощью двух гидроцилиндров на 30 градусов необходимо сделать 24-36 возвратно-поступательных движений гидроцилиндрами поворота патрона.

Гидравлический вращатель, применяемый в стенде-прототипе, предназначен для повышения производительности выполняемых работ и используется для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений ГЗД в начале свинчивания конических резьб и в конце их развинчивания, когда не требуются большие крутящие моменты закрепления. Максимальный крутящий момент, создаваемый конструкцией вращателя стенда-прототипа, равен 323.5 кгм, что позволяет свинтить лишь часть типоразмеров резьбовых соединений турбобуров с моментом M1, уменьшив величину суммарного натяга в системе крепления до 5-6 мм и количество возвратно-поступательных движений гидроцилиндров поворота патрона заднего (подвижного) зажима до 10-12.

Задача настоящего изобретения заключается в увеличении производительности выполняемых на ключе работ по свинчиванию и развинчиванию резьбовых соединений ГЗД, упрощении гидравлической схемы управления ключом за счет применения в конструкции ключа полноповоротного вращающегося патрона с зажимными гидроцилиндрами с силовым гидравлическим приводом вращения.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в компоновке ключа для сборки и разборки гидравлических забойных двигателей, включающей раму, установленные на раме неподвижный гидравлический зажим и подвижный гидравлический зажим, оснащенный патроном, двумя силовыми гидроцилиндрами для поворота патрона, гидравлическим вращателем, согласно изобретения неподвижный гидравлический зажим содержит полноповоротный вращающийся патрон с зажимными гидроцилиндрами, подключение которых осуществляется через гидроколлектор, причем вращение полноповоротного вращающегося патрона осуществляется одним или несколькими гидромоторами через механическую передачу.

На фиг.1 показан общий вид ключа для сборки и разборки ГЗД.

Показанный на фиг.1 ключ включает раму 1, гидравлический неподвижный зажим 2 с полноповоротным вращающимся патроном 3, гидравлический подвижный зажим 4, три поддерживающих опоры 5 и привод перемещения 6 гидравлического подвижного зажима 4.

На фиг.2 показан неподвижный гидравлический зажим с полноповоротным вращающимся патроном.

Неподвижный гидравлический зажим (фиг.2) состоит из рамной конструкции 7, в которой закреплены подшипниковые узлы 8. В подшипниковые узлы 8 установлен вал 9 полноповоротного вращающегося патрона 10 с зажимными гидроцилиндрами 11. На рамной конструкции 7 установлен один или несколько гидромоторов 12, вращение с вала которых через механическую передачу 13 (например, зубчатую или цепную) передается на вал 9 полноповоротного вращающегося патрона 10. На вал 9 полноповоротного вращающегося патрона 10 установлен гидравлический коллектор 14. Гидравлический коллектор 14 состоит из двух обойм, свободно вращающихся относительно друг друга вокруг общей оси. Внутренняя обойма 15 жестко закреплена на валу 9 полноповоротного вращающегося патрона 10 и вращается вместе с ним. Внутренняя обойма 15 имеет каналы, а наружная обойма 16 имеет кольцевые проточки для протока масла, при этом посадочное место обойм оснащено узлами уплотнения. Масло с маслостанции подается в кольцевую проточку наружной обоймы 16, по каналам внутренней обоймы 15 в делитель потока 17, закрепленный на корпусе 18 полноповоротного вращающегося патрона 10, с делителя потока 17 в, например, поршневые полости зажимных гидроцилиндров 11 полноповоротного вращающегося патрона 10. При этом из штоковых полостей зажимных гидроцилиндров 11 масло перетекает обратно в маслостанцию через делитель потока 17 по другим каналам внутренней обоймы 15 и через другую кольцевую проточку наружной обоймы 16. Это выполняется как при вращении полноповоротного вращающегося патрона 10, так и при нахождении его в неподвижном положении.

Ключ для сборки и разборки ГЗД работает следующим образом. ГЗД краном устанавливается одним концом резьбового соединения в полноповоротный вращающийся патрон 3 неподвижного гидравлического зажима 2 (фиг.1), укладывается на среднюю поддерживающую опору 5, заранее выставленную на необходимую высоту, зажимается гидроцилиндрами неподвижного гидравлического зажима 2. Другой конец резьбового соединения зажимается гидроцилиндрами подвижного гидравлического зажима 4, передвигающегося вдоль рамы ключа с помощью привода перемещения 6. В случае необходимости поддерживающая опора 5 убирается с рамы ключа. Включается привод вращения полноповоротного вращающегося патрона 3 неподвижного гидравлического зажима 2 и осуществляется свинчивание или развинчивание резьбового соединения ГЗД.

В прототипе гидравлический патрон заднего (подвижного) зажима поворачивается с помощью двух диаметрально расположенных гидроцилиндров лишь на ограниченный угол (неполноповоротный патрон). Выполнение большого количества возвратно-поступательных ходов штоков гидроцилиндров, в том числе и холостых циклов возврата штоков, в исходное положение значительно снижает производительность выполняемых на ключе работ по свинчиванию и развинчиванию резьбовых соединений ГЗД.

В предлагаемом изобретении гидравлический патрон зажима выполняет вращение вокруг своей оси с помощью привода, состоящего из одного или нескольких гидромоторов и механической передачи (зубчатой, например, или цепной), что значительно увеличивает производительность выполняемых на ключе работ по сборке и разборке ГЗД, упрощает гидравлическую схему управления ключом.

Ключ для сборки и разборки гидравлических забойных двигателей, содержащий раму, установленные на раме неподвижный гидравлический зажим и подвижный гидравлический зажим, оснащенный патроном, двумя силовыми гидроцилиндрами для поворота патрона, гидравлическим вращателем, отличающийся тем, что неподвижный гидравлический зажим снабжен полноповоротным вращающимся патроном, выполненным с возможностью вращения посредством одного или нескольких гидромоторов через механическую передачу, и с зажимными гидроцилиндрами, подключение которых осуществляется через гидроколлектор.