RU38020U1 - Трёхскоростной гидравлический ключ - Google Patents

Description

г о о 4 1

ТРЕХСКОРОСТНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ключ

Полезная модель относится к нефтенромысловому оборудованию, для быстрого, безопасного и точного свинчивания и развинчивания бурильных и насосно - компрессорных труб.

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.

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

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).

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 / / J

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.

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.

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.

Claims (5)

1. Трехскоростной гидравлический ключ, содержащий 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 от нештатных ситуаций, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным гидромотором, сидящем 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 гидросистемы и блок защиты средства управления.

2. Трехскоростной гидравлический ключ по п.1, отличающийся тем, что челюсти являются сменными элементами.

3. Трехскоростной гидравлический ключ по п.1, отличающийся тем, что плашки имеют ребристую рабочую поверхность и являются сменными элементами.

4. Трехскоростной гидравлический ключ по п.1, отличающийся тем, что блок защиты средства управления выполнен в виде стопорных рычагов, функционально связанных с пазами в хвостовой части рычагов управления.

5. Трехскоростной гидравлический ключ по п.1, отличающийся тем, что 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.