SU80677A1 - Механический ключ дл развертывани и свертывани бурильных и обсадных труб - 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.

В предлагаемом ключе этот недостаток устранен наличием автоматического контрол  процесса свинчивани  и развинчивани  при по мощи начинающегос  статора двигател , с.лужащего дл  привода ключа.

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.

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 во

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.

Процесс работы механизмом ключа протекает таким образом.

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 .

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.

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.

Трубозажимное устройство механического ключа выполнено следующим образом.

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 . Во

- 3 -ЛЬ 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. -

., 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.

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.

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.

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 шариковых

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.

№ 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.

Ниже приводитс  процес отворачивани  и заворачивани  труб.

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.

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.

При дальнейщем повороте вращател  75 происходит заворачивание или отворачивание труб.

Предмет изобретени 

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 .

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 .

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.

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 стороны

Б- В

./ /ад 150