RU38020U1

RU38020U1 - THREE SPEED HYDRAULIC KEY

Info

Publication number: RU38020U1
Application number: RU2004103943/20U
Authority: RU
Inventors: А.Ш. Янбердин (RU); А.Ш. Янбердин; И.А. Глазков (RU); И.А. Глазков; С.М. Насретдинов (RU); С.М. Насретдинов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Уфагидромаш"
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2004-05-20

Description

г о о 4 1g o about 4 1

ТРЕХСКОРОСТНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ключTHREE SPEED HYDRAULIC Wrench

Полезная модель относится к нефтенромысловому оборудованию, для быстрого, безопасного и точного свинчивания и развинчивания бурильных и насосно - компрессорных труб.The utility model relates to oilfield equipment for fast, safe and accurate screwing and unscrewing of drill and tubing pipes.

Известен Трубный ключ по заявке РФ № 9200692, предназначенный для свинчивания и развинчивания колонны труб при ремонте нефтяных скважин. Ключ содержит шарнирно соединенные между собой рукоятку, большую и малую челюсти с ребрами жесткости и пазами Большая челюсть дополнительно снабжена стержнем, изготовленного из металла с памятью формы. При работе ключа происходит нагрев челюсти и за счет теплопроводности нагрев стержня, который принимает первоначальную форму, что способствует закреплению устройства на трубе. Недостатком данной конструкции является низкая надежность ключа и его высокая себестоимость из- за применения деталей из металла с памятью формы.Known Pipe wrench according to the application of the Russian Federation No. 9200692, designed for screwing and unscrewing a pipe string when repairing oil wells. The key contains a pivotally connected handle, a large and a small jaw with stiffeners and grooves. The large jaw is additionally equipped with a rod made of metal with shape memory. When the key is working, the jaw is heated and, due to the thermal conductivity, the rod is heated, which takes its original shape, which helps to fix the device to the pipe. The disadvantage of this design is the low reliability of the key and its high cost due to the use of metal parts with shape memory.

Паиболее близким является ключ для свинчивания и развинчивания бурильных труб ( см. а.с. СССР J42 1430246) содержаш;ий разъемный корпус, расположенное в нем зажимное устройство , имеющее ступенчатый паз и включающее валы - шестерни и кулачки, средства управления для приведения элементов ключа в исходное положение , включающее рычаги и установленный в ступенчатом пазу управляющий упор и гидромотор. Ключ снабжен также установленным на корпусе гидроцилиндром и конечным выключателем, а управляющий упор выполнен в виде имеющего в сечении ромб стержня, установленного с возможностью поворота на зажимном устройстве, и связанного посредством рычагов с конечным выключателем и гидроцилиндром. Ключ снабжен траверсой , а кулачки установлены на выходящих из корпуса и соединенных траверсой концах валов - шестерен. Данный ключ выбран за прототип. у ч Недостатком ключа - прототипа является недостаточные функциональные возможности из - за отсутствия возможности регулирования крутящего момента ключа в широком диапазоне; использования одного ключа для широкого размерного ряда труб; надежной заш:иты узлов устройства в случае нештатной ситуации или неправильной эксплуатации, исключения несоосности оси вращения ротора ключа и продольной оси трубы, которая может привести к перекосам и повреждению резьбового участка трубы; Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является странение указанных недостатков, а именно, повышение универсальности клюа, надежности и удобства его эксплуатации Поставленная задача решается тем, что ,в трехскоростном гидравлическом ключе, содержащем снабженный окном для захода труб корпус с расположенным в нем вращательным зажимным устройством, средство управления, установленный на корпусе гидромотор, связанный через систему рычагов со средством управления и средство защиты о нештатных ситуаций, в отличие от прототипа, предусмотрен дополнительный гидромотор, сидящий на одном валу с первым гидромотором, вращающееся зажимное устройство представляет собой связанный зубчатым редуктором с осью гидромоторов реверсивный ротор, с закрепленными на внутренней поверхности большой и малой челюстями, снабженными плашками, средство защиты от нештатных ситуаций включает блок защиты гидроситемы и блок защиты средства управления. Поставленная задача решается также тем, что челюсти являются сменными элементами. Кроме того плашки имеют ребристую рабочую поверхность и являются сменным элементами.. « Для решения поставленной задачи блок защиты средства управления выполнен в виде стопорных рычагов функционально связанных с пазами в хвостовой части рычагов управления. Кроме того, блок защиты гидросистемы включает клапан давления на входе в гидросистему ключа, функционально связанный с манометром, обратный клапан на входе в гидромотор и обратный клапан в сливной ветви гидросистемы. На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого ключа гидравлического. Ключ гидравлический состоит ( см. фиг 1) . из корпуса 1 с расположенными в нем зубчатым редуктором 2, ротором 3 (зажимное устройство), двухсекционного щестеренного гидромотора 4, каждая секция которого связана тягами с рычагами управления 5. Гидромотор 4 связан через двухсекционный гидрораспределитель 6, снабженный клапаном давления 7 с внешней гидросистемой ( не показана)..К корпусу 1 жестко крепится подвеска 8, связанная с подпружиненным цилиндром подвески 9 Для крепление подвески 8 к корпусу 1, ее хвостовые части 10 входят в пазы между проушинами 11, выполненными на корпусе 1 и фиксируются осями 12. Каждая хвостовая часть ( левая и правая) 10 снабжена парой регулировочных болтов 13. Цилиндр подвески 9 закреплен на верхней части подвески 8 с помощью балансового винта 14 ,. Корпус 1 имеет окно 15 для прохода трубы, которое в процессе работы ключа перекрыто заслонкой 16. Заслонка 16 снабжена стопорным устройством, содержащим стопорный рычаг, который входит в паз на хвостовой части рычагов управления 5 при открытой заслонке и тем самым стопорит их. (не показаны). Гидромотор 4 состоит из двух секций с неравным рабочим объемом. На входе в гидромотор установлен обратный клапан 17. Вал гидромотора через зубчатый редуктор 2 связан с ротором 3. Ротор имеет внутреннее кольцо в которое установлены две челюсти 18 ( большая) неподвижная и 19 (меньщая ) подвижная., в которые вставлены плашки 20, имеющие ребристую внутреннюю поверхность. Челюсти в комплекте с плашками являются сменными элементами, их The closest is the key for screwing and unscrewing drill pipes (see USSR AS J42 1430246) containing a detachable case, a clamping device located therein, having a stepped groove and including shafts - gears and cams, controls for driving key elements in the initial position, which includes levers and a control stop and a hydraulic motor installed in the stepped groove. The key is also equipped with a hydraulic cylinder and a limit switch mounted on the housing, and the control stop is made in the form of a cross-section rhombus rod that can be rotated on the clamping device and connected via levers to a limit switch and hydraulic cylinder. The key is equipped with a traverse, and the cams are installed on the ends of the shaft-gears coming out of the housing and connected by a traverse. This key is selected for the prototype. h The disadvantage of the key prototype is insufficient functionality due to the lack of the ability to control the torque of the key in a wide range; use of one key for a wide range of pipes; reliable protection: device components in case of emergency or improper operation, eliminating misalignment of the axis of rotation of the key rotor and the longitudinal axis of the pipe, which can lead to distortions and damage to the threaded section of the pipe; The task to which the claimed utility model is directed is to eliminate the indicated drawbacks, namely, to increase the versatility of the key, the reliability and the convenience of its operation. The problem is solved in that, in a three-speed hydraulic key, containing a case with a window provided for entering pipes with it located rotational clamping device, control means mounted on the body of the hydraulic motor, connected through a system of levers with control means and means of protection against emergency situations, unlike from the prototype, an additional hydraulic motor is provided, which sits on the same shaft as the first hydraulic motor, the rotating clamping device is a reversible rotor connected to the gearbox with the axis of the hydraulic motors, with large and small jaws fixed on the inner surface, the means of protection against emergency situations includes a protection unit hydraulic systems and control unit protection. The problem is also solved by the fact that the jaws are interchangeable elements. In addition, the dies have a ribbed working surface and are interchangeable elements. "To solve the problem, the control unit protection unit is made in the form of locking levers functionally connected with grooves in the rear of the control levers. In addition, the hydraulic protection unit includes a pressure valve at the inlet to the key hydraulic system, functionally connected to the manometer, a check valve at the inlet to the hydraulic motor and a check valve in the drain branch of the hydraulic system. In FIG. 1 shows a General view of the inventive hydraulic key. The hydraulic wrench consists (see FIG. 1). from the housing 1 with a gear reducer 2 located therein, a rotor 3 (clamping device), a two-section gear hydraulic motor 4, each section of which is connected by rods to the control levers 5. The hydraulic motor 4 is connected through a two-section hydraulic distributor 6, equipped with a pressure valve 7 with an external hydraulic system (not shown) .. The suspension 8 is rigidly attached to the housing 1, connected with the spring-loaded suspension cylinder 9. For attaching the suspension 8 to the housing 1, its tail parts 10 enter the grooves between the eyes 11 made on the housing 1 and are fixed I have axles 12. Each tail part (left and right) 10 is equipped with a pair of adjusting bolts 13. The suspension cylinder 9 is fixed to the upper part of the suspension 8 using the balance screw 14,. The housing 1 has a window 15 for the passage of the pipe, which during operation of the key is blocked by the shutter 16. The shutter 16 is equipped with a locking device containing a locking lever, which enters the groove on the tail of the control levers 5 with the shutter open and thereby stops them. (not shown). The hydraulic motor 4 consists of two sections with unequal displacement. A check valve 17 is installed at the inlet of the hydraulic motor 17. The hydraulic motor shaft is connected to the rotor 3 through a gear reducer 2. The rotor has an inner ring in which two jaws 18 (large) are fixed and 19 (smaller) are movable. inner surface. Jaws complete with dies are interchangeable elements, their

Гидроключ подвешивается на вышке или мачте на канате ( не показаны) и подводится к трубе. При этом для успешной работы необходимо, чтобы ось враш;ения ротора 3 гидроключа совпала с продольной осью трубы. В противном случае из-за перекосов может произойти повреждение резьбового участка трубы, срыв ниток резьбы и т.д. Между тем, на практике труба может иметь не строго вертикальное расположение. Следовательно, необходимо отрегулировать положение ключа по отношению к трубе. Это осуществляется за счет регулировочных болтов 13, а также винта балансового 14 ( регулировка в трех взаимно перпендикулярных плоскостях).The hydraulic key is suspended on a tower or mast on a rope (not shown) and brought to the pipe. Moreover, for successful operation, it is necessary that the axis of rotation of the rotor 3 of the hydraulic key coincide with the longitudinal axis of the pipe. Otherwise, due to distortions, damage to the threaded section of the pipe, thread breakage, etc. can occur. Meanwhile, in practice, the pipe may not have a strictly vertical arrangement. Therefore, it is necessary to adjust the position of the key in relation to the pipe. This is due to the adjusting bolts 13, as well as the balance screw 14 (adjustment in three mutually perpendicular planes).

После монтажа ключа и проверки его согласно регламенту подготовительных работ, труба заводится в окно 15 ключа. Заслонка 16 перекрывает вход в полость ротора, стопорные рычаги освобождают хвостовики рычагов управления 5. Рычагами управления 5 осуш;ествляется включение ключа в работу. Рабочая жидкость через клапан давления 7 поступает в гидрораспределитель 6, который направляет поток рабочей жидкости в большую или меньшую секцию гидромотора 4 ( или в обе секции сразу). Энергия потока рабочей жидкости преобразуется гидромотором 4 во враш;ательное движение вала, который через зубчатый редуктор 2 приводит в движение ротор 3 в сборе с челюстями 18 и 19 , снабженными плашками 20. Происходит автоматический захват трубы. Давление в линии нагнетания регулируется клапаном давления 7 и контролируется по манометру 21. Экспериментальным путем была выявлена зависимость между диаметром трубы , ее материалом и оптимальным давлением в гидросистеме ключа, с тем, чтобы выполнить операцию развинчивания или свинчивания труб без повреждения поверхности трубы и ее резьбового участка. Данные сведения являются ноу -хау заявителя. Диапазон регулирования давления клапаном 7 от 30 до 250 атм. Кроме того, при неверных действиях оператора, клапан 7 не допускает повышения давления рабочей жидкости в системе и, следовательно, повышения крутяп1,его момента на ключе до аварийных величин. Гидрораспределитель 6 управляется с помошью рычагов управления 5. Один рычаг, ( например правый) управляет секцией гидромотора с меньшим объемом. В этом случае вал гидромо4 / / JAfter installing the key and checking it according to the regulations of the preparatory work, the pipe starts up in the window 15 of the key. The damper 16 closes the entrance to the rotor cavity, the locking levers release the shanks of the control levers 5. The control levers 5 are drained; the key is turned on. The working fluid through the pressure valve 7 enters the valve 6, which directs the flow of the working fluid into a larger or smaller section of the hydraulic motor 4 (or both sections at once). The energy of the flow of the working fluid is converted by the hydraulic motor 4 into the rotational motion of the shaft, which, through the gear reducer 2, drives the rotor 3 assembly with the jaws 18 and 19 equipped with dies 20. The pipe is automatically gripped. The pressure in the discharge line is regulated by a pressure valve 7 and controlled by a pressure gauge 21. The relationship between the diameter of the pipe, its material and the optimum pressure in the hydraulic system of the wrench was determined experimentally in order to perform the operation of unscrewing or screwing up the pipes without damaging the surface of the pipe and its threaded section . This information is the know-how of the applicant. The range of pressure regulation by valve 7 is from 30 to 250 atm. In addition, if the operator acts incorrectly, the valve 7 does not allow an increase in the pressure of the working fluid in the system and, consequently, an increase in torque 1 and its torque on the key to emergency values. The control valve 6 is controlled using the control levers 5. One lever (for example, the right one) controls the hydraulic motor section with a smaller volume. In this case, the hydromo4 / / J shaft

тора, а следовательно ротор ключа с зажатой в нем трубой вращаются быстрее, но с меньшим крутящим моментом. Другой рычаг управляет секцией с большим объемом, - ротор вращается медленнее, но с большим крутящим моментом. При одновременном отклонении рычагов управления 5 в одну и ту же сторону момент на роторе максимальный.torus, and therefore the key rotor with the pipe clamped in it, rotate faster, but with less torque. Another lever controls a section with a large volume - the rotor rotates more slowly, but with a large torque. With the simultaneous deviation of the control levers 5 in the same direction, the moment on the rotor is maximum.

Ротор выполнен реверсивным. Вращение в одну сторону обеспечивает развинчивание труб, а в другую - свинчивание. При этом необходимо изменить и положение челюстей. При установке челюсти 19 на левой стороне ротора 3 ключ развинчивает трубы, а при установке челюсти на правой стороне - свинчивает.The rotor is made reversible. Rotation in one direction ensures the unscrewing of the pipes, and in the other - screwing. In this case, it is necessary to change the position of the jaws. When installing the jaw 19 on the left side of the rotor 3, the key unscrews the pipe, and when installing the jaw on the right side, it unscrews.

Таким образом, заявляемый ключ обеспечивает три скорости вращения и соответственно три величины крутящего момента; тройную защиту гидравлической сети : 1) клапан давления 7 исключающий превышение крутящего момента на роторе выше номинального и, следовательно, исключающий повреждение труб, 2) обратный клапан в сливной линии гидроключа, исключающий работу при неправильном подключении линии слива и нагнетания; 3) Обратный клапан 17 защищает гидромотор 4 от попадания в него избыточного объема гидромассы. Ключ также обеспечивает регулировку его положения относительно трубы в трех плоскостях за счет конструкции подвески, что было описано выше. За счет сменных челюстей вкладышами одним ключом можно обеспечить операции развинчивания или свинчивания для всего диапазона диаметров труб, применяющихся в нефтегазодобывающей промышленности.Thus, the inventive key provides three speeds of rotation and, accordingly, three magnitudes of torque; triple protection of the hydraulic network: 1) the pressure valve 7 eliminates excess torque on the rotor above the nominal and, therefore, prevents damage to the pipes, 2) the check valve in the drain line of the hydraulic key, which excludes operation if the drain and discharge lines are not connected correctly; 3) The check valve 17 protects the hydraulic motor 4 from the ingress of an excess volume of hydromass. The key also provides adjustment of its position relative to the pipe in three planes due to the suspension design, which was described above. Due to interchangeable jaws, one key inserts can provide unscrewing or screwing operations for the entire range of pipe diameters used in the oil and gas industry.

Claims

1. A three-speed hydraulic wrench comprising a housing provided with a window for entering pipes with a rotational clamping device located therein, a control device mounted on the housing, a hydraulic motor connected through a lever system to a control tool and an emergency protection device, characterized in that it is provided with an additional a hydraulic motor sitting on the same shaft with the first hydraulic motor, the rotating clamping device is a reversible rotor connected to the gearbox with the axis of the hydraulic motors, with fixed On the inner surface of the large and small jaws equipped with dies, the emergency protection device includes a hydraulic system protection unit and a control unit protection unit.

2. The three-speed hydraulic wrench according to claim 1, characterized in that the jaws are interchangeable elements.

3. The three-speed hydraulic wrench according to claim 1, characterized in that the dies have a ribbed working surface and are interchangeable elements.

4. The three-speed hydraulic key according to claim 1, characterized in that the control unit protection unit is made in the form of locking levers functionally connected with grooves in the rear of the control levers.

5. The three-speed hydraulic key according to claim 1, characterized in that the hydraulic system protection unit includes a pressure valve at the entrance to the hydraulic system of the key, functionally connected to a manometer, a check valve at the inlet to the hydraulic motor and a check valve in the drain branch of the hydraulic system.