универсальный гидравлический подвесной трубный ключ

Формула изобретения

Универсальный гидравлический подвесной трубный ключ, содержащий корпус с двумя откидывающимися створками, вращательное зажимное устройство, расположенное в корпусе и состоящее из ротора, рабочей и центрирующих челюстей с плашками, тормозное устройство, гидрораспределитель и гидромотор, отличающийся тем, что между челюстями и плашками установлены регулировочные клинья, в которых выполнены пазы, челюсти выполнены с зубьями, взаимодействующими с указанными пазами регулировочных клиньев, причем упомянутые пазы клиньев и зубья челюстей выполнены с одинаковыми размером и шагом, а регулировочные клинья закреплены от выпадения фиксаторами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для свинчивания и развинчивания обсадных труб нефтяного сортамента в процессе спуско-подъемных операций при бурении нефтяных и газовых скважин.

Известен гидромеханический ключ для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений, содержащий корпус с двумя откидывающимися створками, вращательное зажимное устройство, расположенное в корпусе, состоящее из ротора и челюстей, гидросистему, состоящую из гидромотора, гидрораспределителя, напорной и сливной магистрали, тормозное устройство (см. патент США №6082224).

Известен также ключ для свинчивания и равзинчивания резьбовых соединений, содержащий разъемный корпус с двумя откидывающимися створками, вращательное зажимное устройство, расположенное в корпусе, состоящее из ротора и челюстей с плашками, тормозным устройством в виде резинового ролика на рабочей челюсти, гидросистему, состоящую из гидромотора и гидрораспределителя с напорной и сливной магистралями (см. патент РФ № 2243351 - прототип).

Недостатками прототипа, а также вышеописанного ключа, является потеря работоспособности зажимного устройства из-за увеличения зазора между плашками и обсадными трубами, имеющими предельные отклонения диаметров от номинальных значений за счет полей допусков при наличии естественного износа контактирующих поверхностей плашек, челюстей, ротора, роликов, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик ключа и снижению производительности его работы.

Задачей предложенного технического решения является повышение производительности ключа и улучшение эксплуатационных характеристик.

Поставленная задача решается тем, что в универсальном гидравлическом подвесном трубном ключе, содержащим корпус с двумя откидывающимися створками, вращательное зажимное устройство, расположенное в корпусе, состоящее из ротора, рабочей и центрирующей челюстей с плашками, тормозное устройство, гидрораспределитель и годромотор, причем между челюстями и плашками установлены регулировочные клинья, в которых выполнены пазы, а челюсти снабжены зубьями, взаимодействующими с указанными пазами, одинакового размера и шага, при этом регулировочные клинья закреплены от выпадения фиксаторами.

Заявляемая конструкция поясняется чертежами:

Фиг.1 - общий вид ключа (вид сверху - с раскрытыми створками);

Фиг.2 - вид на ротор с установленными челюстями и плашками с закрытыми секторами (вид снизу);

Фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1;

Фиг.4 - сечение В-В на фиг.3.

Ключ содержит корпус 1 с двумя откидывающимися створками 2, которые после наведения ключа на трубу (на чертеже не показано) закрываются и фиксируются в месте их соединения замком 3.

На корпусе 1 установлены гидромотр 4, являющийся приводом ключа, и гидрораспределитель 5 для управления гидромотором 4 (фиг.1).

В ключе имеется зажимное устройство (фиг.2), состоящее из ротора 6, двух центрирующих челюстей 7 и рабочей челюсти 8, которая постоянно взаимодействует с ротором 6 через ролик 9. На челюстях установлены регулировочные клинья 10 и плашки 11 (фиг.1).

Регулировочные клинья 10 устанавливаются между челюстями 7, 8 и плашками 11 (фиг.1), сопрягаемые поверхности челюстей 7, 8 и клиньев 10 имеют наклонную плоскость с зубьями 12 и пазами 13 (фиг.3, фиг.4) одинакового размера и шага, от выпадения клинья 10 удерживаются фиксаторами 14.

Тормозное устройство ключа (фиг.2) представляет собой ролик 15 из твердой резины, установленной в центральной части рабочей челюсти 8, концевики 16, установленные на внутренней стенке корпуса 1 по обе стороны относительно ролика 15.

Ключ работает следующим образом.

Ключ с раскрытыми створками 2 наводится на подготовленную к свинчиванию (или развинчиванию) трубу (на чертеже не показано).

Рукояткой гидрораспределителя 5 смещается его золотник и поток жидкости (масла) от насосной станции (на чертеже не показано) через гидрораспределитель 5 направляется в напорную магистраль гидромотора 4, приводя его в действие, в результате чего крутящий момент от гидромотора 4 передается на ротор 6, челюсти 7 (центрирующие) и 8 (рабочая).

Рабочая челюсть 8 после накатывания ролика 15 на грань концевика 16 притормаживается и начинает перемещаться к трубе, затем ролик 9, взаимодействуя с дугообразным участком на ободе ротора 6, перемещает рабочую челюсть 8 в радиальном направлении к трубе до момента прижатия трубы к центрирующим челюстям 7.

Вследствие износа взаимодействующих поверхностей плашек 11, ролика 9, дугообразного профиля обода ротора 6, обсадной трубы и разброса полей допусков на ее диаметр, зазор между плашками 11 и обсадной трубой может быть увеличен до такой величины, что кривизны дугообразного профиля обода ротора 6, обеспечивающей радиальное перемещение рабочей челюсти 8, может быть недостаточно и зажимное устройство не сработает.

В этом случае вращение ротора 6 останавливается, створки 2 ключа открываются и регулировочные клинья 10 на рабочей 8, 7 и центрирующих челюстях переставляются вниз на необходимое количество зубьев, тем самым уменьшая радиальный зазор между плашками 11 и обсадной трубой до величины, при которой механизм зажима обсадной трубы сработает.

Створки ключа 2 закрываются, и работы по заворачиванию (отворачиванию) обсадной трубы продолжаются. При необходимости перемещения плашек 11 с помощью регулировочных клиньев 10 повторяются.

При достижении заданного момента затяжки трубы рукоятка гидрораспределителя 5 переводится в нейтральное положение, вращение ротора 6 и челюстей приостанавливается.

Для развинчивания трубы рукоятка гидрораспределителя 5 смещается в противоположную сторону, и после начала вращения ротора 6 ролик накатывается на грань другого концевика 16, благодаря чему происходит торможение рабочей челюсти 8 относительно ротора 6, что позволяет включить механизм захвата и начать отворачивание с последующим освобождением трубы от охвата ее челюстями.

Если механизм зажима будет проскальзывать, операцию по радиальному перемещению плашек 11 с помощью регулировочных клиньев 10 повторяют.

Таким образом, предложенное техническое решение позволит повысить производительность ключа и улучшить эксплуатационные характеристики за счет регулировочных клиньев, обеспечивающих компенсацию чрезмерного зазора между плашками и обсадной трубой для надежного срабатывания механизма зажима.