SU80677A1 - Mechanical key for deploying and coiling drilling and casing - Google Patents

Description

Известны механические ключи дл  развертывани  и свертывани  бурильных и обсадных труб, состо щие из двух трубозажимных устройств , расположенных одно над други.м в одном блоке, который установлен на специальной колонне. Недостаток этих ключей в необходимости точной регулировки взаимного расположени  деталей и механизмов.Mechanical keys are known for unfolding and rolling up drill and casing pipes, consisting of two pipe clamping devices, one above the other in a single block, which is mounted on a special column. The lack of these keys in the need for precise adjustment of the mutual arrangement of parts and mechanisms.

В предлагаемом ключе этот недостаток устранен наличием автоматического контрол  процесса свинчивани  и развинчивани  при по мощи начинающегос  статора двигател , с.лужащего дл  привода ключа.In the proposed key, this disadvantage is eliminated by the presence of an automatic control of the screwing and unscrewing process with the help of the starting stator of the engine, which serves to drive the key.

На фиг. 1 и 2 схематически показан ключ в двух проекци х; на фиг. 3 - разрез по А-А и по В-В: на фиг. 4 - вид по стрелке и разре.з по Б-Б; на фиг. 5 - видоизмененный боковой вид и план ключа; на фиг. 6 - схема двухступенчатой коробки скоростей; на фиг. 7 - продольный разрез видоизмененного ключа с приводом от ротора; на фиг. 8 - разрезы видоизмененного ключа.FIG. 1 and 2 schematically shows the key in two projections; in fig. 3 shows a section along A-A and B-B: in FIG. 4 - view along the arrow and cross-section along BB; in fig. 5 - a modified side view and key plan; in fig. 6 is a diagram of a two-stage gearbox; in fig. 7 is a longitudinal section of a modified key driven by a rotor; in fig. 8 - sections of the modified key.

Механический ключ состоит из двух трубозажимных устройств нижнего / и верхнего 2 (фиг. 2). Нижнее трубозажимное устройство предназначено дл  стопорени  нижней трубы, верхнее - дл  вращени  верхней трубы. Нижнее трубозажимное устройство укреплено на консольной балке 3, котора  может подниматьс  и опускатьс  вдоль колонны от специального привода. Верхнее трубозажимное устройство 2 вместе со своим рычагом 5 установлено на щирркой опоре и может поворачиватьс  относительно нижнего трубозажимного устройства /. Путем поворота верхнего трубозажимного устройства относительно нижнего осуществл етс  раскрепление труб и окончательное закрепление их. Свинчивание и развинчивание труб осуществл етс  вращением вращател  6 верхнего трубозажимного устройства. Электродвигатель 7 приводит воThe mechanical key consists of two lower / and upper 2 pipe clamping devices (Fig. 2). The lower tube clamping device is designed to stop the lower pipe, the upper one to rotate the upper pipe. The lower tube clamping device is mounted on a cantilever beam 3, which can be raised and lowered along the column from a special actuator. The upper tube clamping device 2, together with its lever 5, is mounted on the girder support and can be rotated relative to the lower tube clamping device. By turning the upper tube clamping device relative to the lower one, the pipes are unfastened and finally fixed. Screwing and unscrewing the tubes is carried out by rotating the rotator 6 of the upper tube clamping device. The motor 7 leads to

подшипниках 41 (фиг. 5), закрепленных на рычагах ключа. Корпус статора может вращатьс  вокруг вала ротора благодар  наличию двух подшипников 43. К корпусу статора прикреплен хвостовик 44 (фиг. б), прит гиваемый двум  пружинами 45 и 46 и передвигающий при повороте корпуса ползун 47, который включает электрические кнопки 48, 19 и 50.bearings 41 (Fig. 5), mounted on the levers of the key. The stator housing can rotate around the rotor shaft due to the presence of two bearings 43. A shank 44 is attached to the stator housing (Fig. B), attracted to two springs 45 and 46 and moving the slide 47, which turns the housing, while turning the housing, which includes electric buttons 48, 19 and 50.

Процесс работы механизмом ключа протекает таким образом.The operation of the key mechanism proceeds in this way.

Включают электродвигатель 27. Так как в коробке скоростей благодар  нат жению пружины 39 посто нно включена быстра  передача, то мощность двигател  оказываетс  недостаточной дл  откреплени  трубы. Под действием реактивного момента статор мотора начнет поворачиватьс , передвинет ползун 47, который нажмет на кнопку 48, включающую электромагнитную катущку 40. При этом автоматически включитс  медленна  передача коробки скоростей, а быстра  передача выключитс .The electric motor 27 is turned on. Since the speed transmission is constantly switched on in the speed box due to the tension of the spring 39, the engine power is not sufficient to disconnect the pipe. Under the action of the reactive torque, the stator of the motor will begin to rotate, slide the slide 47, which presses the button 48, which turns on the electromagnetic coil 40. At the same time, the slow transmission of the gearbox will automatically turn on and the fast transmission will turn off.

По мере отвертывани  трубы, когда крут щий момент, развиваемый двигателем, начнет падать, статор повернетс  в обратно.м направлении , ползун 47 освободит кнопку 48, котора  выключит катущку 40. В результате нат жени  пружины 39 автоматически выключитс  фрикцион медленной скорости и включитс  фрикцион быстрой скорости. Развинчивание труб будет продолжатьс  на быстрой скорости.As the pipe is unscrewed, when the torque developed by the engine begins to fall, the stator will turn in the opposite direction. The slider 47 will release the button 48, which will turn off the roller 40. As a result of tensioning the spring 39, the slow friction clutch will turn on and the fast friction clutch will turn on speed. The unscrewing of the tubes will continue at a fast speed.

Видоизмененный механический ключ по второму варианту состоит из двух траверс (фиг. 7), которые могут перемещатьс  в вертикальном направлении относительно закрепленных на фундаменте колонн 51 и 52., В траверсах установлены верхние и нижние трубозажимные устройства 53 и 54. Корпуса трубозажимных устройств 55 и 56 выполнены в виде щестерен с наружными зубь ми. В нижней траверсе помещены шестерни 57, 58, 59 и 60, свободно вращающиес  на своих ос х. В верхней траверсе помещены шестерни 61, 62, 63 и 64, также свободно вращающиес  на своих ос х. Кулачкова  муфта 65 может соедин ть между собой или отключать шестерни 59 и 62. Кулачкова  муфта 66 может соедин ть между собой или отключать шестерни 60 и 64. При вращении ротором колонны верхн   труба начинает вращатьс  в ту же сторону со скоростью, завис щей от того, кака  из кулачковых муфт включена. Соотнощени  зубьев щестерен подобраны таким образом, что при включенной муфте 65 верхн   труба вращаетс  со скоростью меньщей, чем скорость вращени  колонны. Таким образом, происходит отворачивание труб со скоростью, равной разности скоросте й вращени  колонны и верхней трубы. В случае включени  муфты 66, верхн   труба начинает вращатьс  со скоростью большей, чем скорость вращени  колонны и производит заворачивание трубы.The modified mechanical key according to the second variant consists of two cross-arms (Fig. 7), which can move in a vertical direction relative to columns 51 and 52 fixed to the foundation. In the cross-arms, upper and lower pipe-clamping devices 53 and 54 are installed. They are made in the form of scissors with external teeth. Gears 57, 58, 59 and 60 are placed in the lower traverse, freely rotating on their axles. Gears 61, 62, 63 and 64, also freely rotating on their axles, are placed in the upper traverse. The cam clutch 65 can connect or disconnect gears 59 and 62. The cam clutch 66 can connect or disconnect gears 60 and 64. When the rotor rotates the column, the upper pipe starts to rotate in the same direction at a speed that depends on The cam clutch is included. The tooth ratios are matched in such a way that, with the coupling 65 turned on, the upper tube rotates at a speed lower than the rotation speed of the column. Thus, the pipes are unscrewed at a speed equal to the difference in the speed of rotation of the column and the upper pipe. When coupling 66 is turned on, the upper pipe begins to rotate at a speed greater than the speed of rotation of the column and turns the pipe around.

Трубозажимное устройство механического ключа выполнено следующим образом.The clamping device of the mechanical key is made as follows.

В корпусе (фиг. 8) помещен свободно поворачивающийс  нижний держатель 67, имеющий три квадратных окна, в которых помещены кулачки 68, снабженные клинь ми 69. Тыльна  часть кулачков входит в прорезь в корпусе 70, вертикальные стенки которого выполнены в виде трех пар симметричных кривых поверхностей. Штифты 74а при упоре в них кулачков 68 ограничивают поворот держател  67 относительно корпуса 70- На нижней плоскости прорези корпуса вырезаны кривые канавки 72, в которые с некоторым зазором входит зуб кулачка 68. Верхний корпус 73 посажен на нижний корпус на шлицах и может перемещатьс  в вертикальном положении. Пружины 74 подпирают корпус 73 и держат его в верхнем положении. В верхнем корпусе свободно вращаетс  вращатель 75, который приводитс  от какого-либо двигател . ВоIn the housing (Fig. 8) there is a freely rotatable lower holder 67, having three square windows, in which cams 68 are placed, fitted with wedges 69. The rear part of the cams enters a slot in the housing 70, the vertical walls of which are made in the form of three pairs of symmetrical curves surfaces. The pins 74a, when the cams 68 rest in them, limit the rotation of the holder 67 relative to the body 70. Curves of the groove 72 are cut into the bottom plane of the body slot, into which the tooth of the cam 68 enters with a certain clearance. position The springs 74 support the body 73 and hold it in the upper position. In the upper housing, the rotator 75, which is driven by any engine, freely rotates. In

- 3 -ЛЬ 80677- 3 -LE 80677

№ 80677- 2 вращение вращатель верхнего трубозажимного устройетва. Вал  кор  (ротора) покоитс  на двух шариковых подшинниках 9 (фиг. 4), установленных на рычаге ключа. Корпус статора может свободно качатьс  вокруг вала ротора благодар  наличию двух подшипников 8. Ограничением поворота статора от реактивного момента в одну сторону (при развинчивании труб) служит упор 10, а другую сторону (при свинчивании труб) - пружина 11 (фиг. 4), нат жение которой регулируетс  винтом 12. Регулировка пружины проводитс  таким образом, что во врем  свинчивани  труб, в момент, когда крут щи;й момент двигател  достигает максимума, статор поворачиваетс  настолько, что нажимает кнопку 13. При этом происходит автоматическое выключение двигател  7 (фиг 2) и включение электродвигател  13 (фиг. 1), который вращает.винт М-Ьтносительно гайки 15 (фиг. 3), поворачивает верхний ключ относидел1 но .нижнего и производит окончательное закрепление трубы. - No. 80677- 2 rotation rotator upper tube clamping device. The shaft core (rotor) is resting on two ball shafts 9 (Fig. 4) mounted on the key lever. The stator housing can swing freely around the rotor shaft due to the presence of two bearings 8. Restriction of the stator rotation from the reactive moment in one direction (when unscrewing the pipes) is the stop 10, and the other side (when screwing the pipes) - spring 11 (Fig. 4), nat which is adjusted by a screw 12. The adjustment of the spring is carried out in such a way that during the screwing up of the pipes, at the time when the torque is high, and the engine reaches its maximum, the stator rotates so that it presses the button 13. This automatically switches off The engine 7 (Fig. 2) and the turning on of the electric motor 13 (Fig. 1), which rotates the screw M-L with respect to the nut 15 (Fig. 3), rotates the upper wrench relative to the bottom and produces the final fastening of the pipe. -

., к«-р 1.-двигател  13 (фиг. 1) покоитс  па двух шариковых подшипниках /б.(Фиг. 3), установленных на рычаге ключа. Корпус статора мож.ет свободно качатьс  вокруг вала ротора, благодар  наличию двух подщипнйков 77. К статору прикреплен хвостовик 18, который отт гиваетс  пружиной 19, регулируемой винтом 20. При закреплении труб но мере возрастани  крут щего момента, создаваемого двигателем, хвостовик 18, поворачива сь, сжимает пружину 21 до тех пор, пока стержень 22 не нажмет кнопку 23 и не отключит электродвигатель 13. Процесс откреплени  и развинчивани  труб протекает следующим образом.., To "-p 1.-engine 13 (Fig. 1) is resting on two ball bearings / b. (Fig. 3) mounted on the key lever. The stator housing can freely swing around the rotor shaft, due to the presence of two sub-supports 77. A shank 18 is attached to the stator, which is pulled by a spring 19, adjusted by a screw 20. When the pipe is attached, as the motor increases, the shank 18 is turning Press the spring 21 until the rod 22 presses the button 23 and turns off the electric motor 13. The process of uncoupling and unscrewing the pipes proceeds as follows.

Двигатель 13 включаетс  ручной кнопкой 24. Так как в первый период откреплени  крут щий момент, создаваемый двигателем, будет максимальным, то статор резко поворачиваетс , нат гива  пружину 19, хвостовик 18 упираетс  в упор 25, одновременно нажима  кнопку 26. Последн   автоматически вторично подключает тот же электродвигатель 13 к источнику тока.The motor 13 is turned on with the manual button 24. As the motor generated torque is maximal in the first detachment period, the stator turns abruptly, the spring 19 pulls up, the shank 18 rests against the stop 25 while simultaneously pressing the button 26. The latter automatically reestablishes that the same motor 13 to the current source.

Таким образота;тшгд а отпускзгот ручную кнопку -, электродвигатель 13 продолжает питатьс  током через кнопку 26. По мере раскреплени  труб крут щий момент, создаваемый двигателем, падает, пружина 19 отт гивает хвостовик 18, который отпускает кнопку 26. При этом автоматически отключаетс  двигатель 13 и включаетс  двигатель 7, который и производит развинчивание раскрепленных труб. Возврап1,ение винта 14 в исходное положение после совершени  операции закреплени  или откреплени  трубы производитс  путем обратного вращени  электродвигател  13 в то врем , когда ключ опущен в нижнее положение- Видоизмененный механический ключ (фиг. 5 и 6) также состоит из двух трубозажимных устройств. Электродвигатель 27 через коробку скоростей 28 и черв чную передачу 29 приводит во вращение вращатель верхнего трубозажимного устройства. Двухступенчата  коробка скоростей (фиг. 6) дает возможность получить на ведомом валу медленную скорость дл  откреплени  и закреплени  труб и быструю скорость - дл  свинчивани  и развинчивани  их.Thus, the release of the manual button - the electric motor 13 continues to be supplied with current through the button 26. As the pipes become loose, the torque created by the engine drops, the spring 19 pulls back the tail 18, which releases the button 26. This automatically turns off the engine 13 and the engine 7 is turned on, which unscrews loose pipes. The return of the screw 14 to its initial position after the operation of fastening or detaching the pipe is performed by reverse rotation of the electric motor 13 while the key is lowered to the lower position. The modified mechanical key (Fig. 5 and 6) also consists of two tube clamping devices. The motor 27 through the speed box 28 and the worm gear 29 drives the rotator of the upper clamping device to rotate. A two-stage gearbox (Fig. 6) makes it possible to get a slow speed on the driven shaft to unfasten and fix the pipes and a quick speed to screw and unscrew them.

На ведущем валу 30 коробки скоростей, соединенном с валом электродвигател , посажены ведущие щестерни 31 и 32, которые могут включатьс  фрикционными муфтами 33 и 34. На ведомом валу 55 закреплены ведомые щестерни 36, 37 и черв к 38. Пружина 39, нажима  на параллелограммный механизм, включает муфту 33 быстрой скорости и выключает муфту 34 медленной скорости. Электромагнитна  катущка 40 при подключении ее к электросети прит гивает тарелку 41 и, преодолева  сопротивление пружины 39, выключает муфту 33 и включает муфту 34. Вал ротора электродвигател  27 покоитс  на двух шариковыхOn the drive shaft 30 of the gearbox, connected to the shaft of the electric motor, drive gears 31 and 32 are seated, which can be activated by friction clutches 33 and 34. On the driven shaft 55 are driven gear 36, 37 and a hearth to 38. Spring 39, pressing the parallelogram mechanism , turns on fast speed clutch 33 and turns off slow speed clutch 34. Electromagnetic coil 40 when connecting it to the mains attracts the plate 41 and, overcoming the resistance of the spring 39, turns off the clutch 33 and turns on the clutch 34. The rotor shaft of the electric motor 27 is resting on two ball

кулачка при торможении, либо при принудительном повороте держател  относительно корпуса посредством фрикционного соединени , причем, дл  отвода кулачков они снабжены зубцами, которые вход т в канавки корпуса.when the cam is braked or when the holder is forced to rotate relative to the housing by means of a friction connection, moreover, to remove the cams, they are provided with teeth that enter the grooves of the housing.

№ 80677- 4 вращателе помещен верхний держатель 76 имеющий три квадратных окна , в которых помещены кулачки 17, снабженные клинь ми 78. Тыльна  часть кулачков входит в нрорези во вращателе 75, которые выполнены в полном соответствии с прорез ми в корнусе 70. Держатель 76 в нижней своей части оканчиваетс  фланцем, на котором свободно вращаетс  диск, соединенный фрикционной накладкой 81. На вращателе 75 и верхнем держателе 76 установлены клапаны 82, которые пружинами прижимаютс  к фрикционной накладке 81. В исходном положении ключ спускаетс  вдоль колонны 83 и в нижнее положение, а кулачки 68 и 77 наход тс  в разведенном состо нии таким образом, что через них свободно проход т замки бурильных труб. Клинь  69 и 78 под действием силы собственного веса наход тс  в нижнем положении относительно кулачков 68 и 77.No. 80677- 4 rotator placed upper holder 76 having three square windows in which cams 17 are placed, equipped with wedges 78. The rear part of cams enters the cutter in rotator 75, which are made in full accordance with the slots in the root 70. Holder 76 in its lower part ends with a flange on which the disk freely connected by the friction lining 81. On the rotator 75 and the upper holder 76 are mounted valves 82, which are pressed by springs to the friction lining 81. In the initial position, the key goes down along the column 83 and in the lower position, and the cams 68 and 77 are in a divorced state in such a way that the drill pipe locks pass freely through them. The wedges 69 and 78 under the action of the force of its own weight are in the lower position relative to the cams 68 and 77.

Ниже приводитс  процес отворачивани  и заворачивани  труб.Below is the process of unscrewing and wrapping the pipes.

Вс  система поднимаетс  вдоль колонки S3 и становитс  на уровне замков труб. Включают вращатель 75. Вл1есте с ни.м начинает также поворачиватьс  держатель 76 и вследствие того, что клапаны 82 прижимаютс  к накладке 81, они увлекают за собой фланец 80 и держатель 67.The entire system rises along column S3 and becomes level with the pipe locks. The rotator 75 is turned on. Vl1este the holder 76 also starts to turn from the bottom and due to the fact that the valves 82 are pressed against the plate 81, they carry the flange 80 and the holder 67 behind them.

При повороте нижнего держател  относительно корпуса 70 кулачки 6с выдвигаютс  и зажимают замок нижней трубы. При этом поворот держател  67 останавливаетс . Вместе с ним останавливаетс  поворот фланца 80 и верхнего держател  76- Вращатель 75 продолжает поворачиватьс  благодар  пробуксовке его клапанов относительно накладки (5/ и выдвигает кулачки 77, которые зажимают замок верхней трубы.When the lower holder is rotated relative to the body 70, the cams 6c extend and clamp the lock of the lower pipe. At this time, the rotation of the holder 67 stops. Together with it, the rotation of the flange 80 and the upper holder 76 is stopped. The rotator 75 continues to rotate due to the slipping of its valves relative to the lining (5 / and pulls out the cams 77, which clamp the upper pipe lock.

При дальнейщем повороте вращател  75 происходит заворачивание или отворачивание труб.With further rotation of the rotator 75 is wrapping or unscrewing pipes.

Предмет изобретени Subject invention

1.Механический ключ дл  развертывани  и свертывани  бурилцных и обсадных труб, состо щий из -двух расположенных друг над другом трубозажимных устройств с неразъемными корпусами, с приводом or двух двигателей, из которых один служит дл  развертывани  и свертывани  труб, а другой дл  раскреплени  и закреплени  их резьбы, отличающийс  тем, что один из двигателей вращает верхнее трубозажимное устройство, а другой может поворачивать верхнее трубозажимное устройство на некоторый угол относительно нижнего, причем, с целью автоматического переключени  двигателей, их статоры в зависимости от нагрузки поворачиваютс  вокруг своей оси и хвостовиком, укрепленным на статоре, воздействуют на приборы управлени  электродвигател ми .1. A mechanical key for deploying and collapsing drill and casing pipes, consisting of two tube-clamping devices arranged one above another with one-piece bodies, driven by or two motors, one of which serves to unfold and collapse pipes and the other to unfasten and fasten their threads, characterized in that one of the motors rotates the upper pipe clamping device, and the other can rotate the upper pipe clamping device at some angle relative to the lower one, moreover, in order to automatically The keys of the motors, their stators, depending on the load, rotate around their own axis and the shank mounted on the stator acts on the control devices of the electric motors.

2.Видоизменение ключа но п, 1, от л и ч а ю щ е ее,  тем, что дл  осуществлени  привода ключа от одного двигател  с качающимс  статором привод его осуществл етс  через двухскоростную коробку передач .2.Video change of the key but n, 1, from her and hers, so that in order to drive a key from one motor with a rocking stator, it is driven through a two-speed gearbox.

3.Видоизменение ключа по пп. 1, 2, отличающеес  тем, что, с целью осуществлени  привода ключа от ротора, привод верхнего трубозажимного устройства производитс  от нижнего трубозажимного устройства при помощи двухскоростной щестеренчатой передачи.3. Key change on PP. 1, 2, characterized in that, in order to drive the key from the rotor, the drive of the upper pipe clamping device is produced from the lower pipe clamping device using a two-speed gear train.

4. Форма выполнени  трубозажимного устройства дл  ключа по пп. 1, 2, 3, отличающа с  тем, что, с целью подвода помещенных в прорези держател  зажимных кулачков к трубе, в корпусе устройства имеютс  кривые поверхности дл  перемещени  по ним тыльной стороны4. The form of the pipe clamping device for the key PP. 1, 2, 3, characterized in that, in order to supply the clamping cams placed in the recesses of the holder to the pipe, in the device case there are curved surfaces for moving the back side through them

Б- ВBB

./ /ад 150./ / hell 150