ОПОРНЫЙ УЗЕЛ РОТОРА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО КЛЮЧА

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к техническому оборудованию для капитального ремонта скважин, в том числе к устройствам для свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных труб.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является ключ трубный, выбранный в качестве прототипа, в котором содержится опорный узел ротора гидравлического ключа, включающий расположенные в корпусе ключа опорные элементы, контактирующие с торцевой поверхностью зубчатого венца и цилиндрической наружной поверхностью разрезной шестерни ротора (патент RU №2328587, МПК E21B 19/16, опубл. 10.07.2008 г.). Опорные элементы в прототипе представляют собой ролики с проходящей сквозь них осью, установленные в корпусе гидравлического ключа с применением подшипников качения для возможности их свободного вращения относительно пальца. Ролики контактируют с наружной цилиндрической поверхностью и торцевой поверхностью зубчатого венца разрезной шестерни, удерживая ее от вертикальных и горизонтальных перемещений. При вращении, передаваемом от вала гидромотора, кинематически через механическую передачу разрезной шестерни, свободно вращающиеся ролики имеют возможность перекатываться по ее поверхности.
Недостатками этого технического решения являются частый выход из строя роликов (поломка осей), сложность и высокая стоимость их изготовления и замены.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства и уменьшение эксплуатационных затрат за счет исключения поломок опорных элементов.
Техническая задача достигается за счет того, что в опорном узле ротора гидравлического ключа, включающем расположенные внутри корпуса ключа опорные элементы, контактирующие с торцевой поверхностью зубчатого венца и цилиндрической наружной поверхностью разрезной шестерни ротора, согласно полезной модели:
- каждый из опорных элементов выполнен в виде жесткого пальца, жестко соединяющего между собой крышку и корпус гидравлического ключа, при этом диаметр внутренней части пальца, расположенной между крышкой и корпусом ключа, больше диаметров частей пальца, взаимодействующих с отверстиями в крышке и корпусе;
- на внутренней части пальца выполнены верхний и нижний опорные буртики для опирания на них подшипников, один из которых установлен между верхним буртиком и корпусом ключа, а другой между нижним буртиком и крышкой ключа;
- каждый из подшипников установлен в жесткой чашке с центральным отверстием в ее дне, при этом чашка имеет возможность вращения относительно пальца опорного элемента;
- поверхность дна чашки выступает над опорным буртиком на заданную высоту;
- между поверхностями подшипников, обращенными к корпусу и крышке ключа установлены опорные шайбы;
- торцевая поверхность зубчатого венца и цилиндрическая наружная поверхность разрезной шестерни ротора контактирует соответственно с поверхностью дна и с цилиндрической поверхностью чашек.
Технический результат заключается в повышении надежности работы гидравлического ключа и снижении затрат при его эксплуатации за счет исключения поломок пальцев опорных элементов.
Выполнение опорных элементов в виде жестких пальцев с увеличенным диаметром внутренней части и установленных на концах пальцев подшипников в чашках существенно повышает прочностные характеристики пальцев при воздействии нагрузок от вращающейся разрезной шестерни ротора, что, в свою очередь, увеличивает ресурс работы опорных элементов и гидравлического ключа в целом и снижает эксплуатационные расходы за счет исключения поломок пальцев опорных элементов.
Приведенные выше отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому полезная модель соответствует критерию «новизна».
Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется на фиг. 1, на которой приведен опорный элемент, и на фиг. 2, на которой показан опорный узел ротора гидравлического ключа в разрезе.
Опорный элемент (см. фиг. 1) выполнен в виде жесткого пальца 1, жестко соединяющего корпус 2 и крышку 3 ключа, например, посредством самоконтрящихся гаек 4. Диаметр внутренней части пальца 1, расположенный внутри корпуса ключа между корпусом 2 и крышкой 3, больше диаметров частей 5 пальца 1, взаимодействующих с отверстиями 6 в крышке 3 и корпусе 2. На пальце 1 выполнены верхний 7 и нижний 8 опорные буртики, например, цилиндрической формы для опирания на них подшипников 9, которые устанавливаются в чашках 10 с цилиндрической поверхностью 18 и с центральными отверстиями 11 в их дне 12, при этом чашки 10 имеют возможность вращения относительно пальца 1 благодаря наличию подшипников 9, насаженных на палец 1. Поверхность дна 12 чашек 10 выступает над опорными буртиками 7 и 8 на заданную высоту, например, на (0,5-0,7) мм, что необходимо для исключения касания торцевой поверхностью 16 зубчатого венца поверхности буртиков 7 и 8. Между поверхностями подшипников 9, обращенными к корпусу 2 и крышке 3 ключа, установлены опорные шайбы 13.
Таким образом, палец 1 жестко соединяет корпус 2 и крышку 3 гидравлического ключа, а чашки 10 имеют возможность свободно вращаться вокруг пальца 1 благодаря наличию подшипников 9. На фиг. 2 изображен опорный узел ротора гидравлического ключа в разрезе, который содержит разрезную шестерню приводного ротора 14 с зубчатым венцом 17, при этом разрезная шестерня соединена с разрезной втулкой 20, с челюстями 21 с плашками 22. Разрезная шестерня ротора 14 удерживается посредством опорных элементов 23, конструкция которых приведена на фиг.1, при этом цилиндрическая поверхность 18 чашек 10 контактирует с цилиндрической наружной поверхностью 15 разрезной шестерни ротора 14, а поверхность дна 12 чашек 10 контактирует с торцевой поверхностью 16 зубчатого венца 17. Движение от гидромотора на разрезную шестерню ротора 14 передается через механическую передачу (на фиг. 2 не показана).
Устройство работает следующим образом. Гидравлический ключ подвешивается над устьем скважины и подводится к колонне труб. Гидравлическая энергия масла, поданного в гидромотор, преобразуется в механическую энергию, которая от вала гидромотора через механическую передачу передается на разрезную шестерню приводного ротора 14, установленного внутри корпуса ключа с помощью опорных элементов 23, при этом шестерня приводного ротора 14 начинает вращаться, контактируя своими поверхностями 15 и 16 соответственно с поверхностями 18 и 12 чашек 10. Далее движение передается на разрезную втулку 20 с челюстями 21 с плашками 22. Происходит захват трубы (не показана) и дальнейший процесс свинчивания или развинчивания трубы.
Предлагаемое техническое решение повышает надежность работы гидравлического ключа за счет исключения поломок опорных элементов, поскольку в них применены пальцы с большим, чем у оси ролика прототипа диаметром. Кроме этого, применение чашек позволяет устанавливать в них подшипники большего, чем в прототипе, размера, что также увеличивает надежность работы опорного узла ротора гидравлического ключа, поскольку позволяет воспринимать большие, чем в прототипе, нагрузки на опорные элементы. Наконец, применение закрытых подшипников позволяет исключить ежедневные процедуры их смазки при эксплуатации гидравлического ключа.
Учитывая изложенное, заявитель считает, что предлагаемое техническое решение, обладающее новизной и промышленной применимостью, может быть защищено патентом на полезную модель.