Ключ для сборки резьбовых соединений труб (варианты)
KEY FOR ASSEMBLY OF PIPE THREADED CONNECTIONS (VERSIONS)

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к стационарным устройствам для свинчивания-развинчивания резьбовых соединений труб, в том числе, труб нефтяного сортамента.
Известен механический трубный ключ для свинчивания-развинчивания труб нефтяного сортамента и деталей турбобуров в условиях ремонтных баз (патент РФ №2086384, МПК B23P 19/06, B25B 13/50, B25B 21/00, опубл. 10.08.1997). Устройство содержит раму, размещенные на ней привод и редуктор, на выходном валу которого размещен ряд кулачков, соединенных зубчатым венцом, снабженным тормозом. Редуктор имеет два соосных вала, соединенных дифференциальной передачей и механизмом возврата валов в исходное угловое положение, при этом каждый выходной вал снабжен рядом эксцентриковых кулачков.
Указанный ключ имеет сложную конструкцию и недостаточно надежен в работе.
Известен также механический трубный ключ, предназначенный для свинчивания труб и деталей турбобуров в условиях ремонтных баз (патент РФ №2114729, МПК B25B 21/00, опубл. 10.07.1998). Ключ содержит раму, размещенные на ней привод, редуктор и патрон. В корпусе патрона расположены радиальные ползуны, кинематически связанные между собой и установленные попарно в ползунах. Кинематическая связь между кулачками в каждой паре выполнена в виде шатуна с фиксатором исходного положения кулачков.
К недостаткам устройства следует отнести наличие множества узлов и деталей, значительную массу, а также необходимость осуществления сведения в ручном режиме профильных кулачков до контакта с обрабатываемой деталью.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является ключ для сборки резьбовых соединений (патент РФ №2244620, МПК B25B 13/50, опубл. 20.01.2005) Ключ содержит корпус с внутренней профилированной поверхностью, выполняющей роль кулачка, с которой контактируют ролики. Оси роликов связаны с зажимами, имеющими фиксирующие вкладыши. Корпус через подшипник скольжения установлен на основании. Основание имеет торцевой выступ с пазами, в которых установлены, с возможностью перемещения, зажимы, размещенные напротив друг друга и соединенные при помощи двух направляющих, представляющих стержни круглого сечения. На направляющих установлены возвратные пружины.
Основным недостатком технического решения является сложность изготовления корпуса с внутренней профилированной поверхностью и достаточно громоздких вкладышей, а неизбежное, при эксплуатации, загрязнение внутренней профилированной поверхности корпуса снижает надежность и усложняет обслуживание устройства. Также количество зажимов и их расположение не позволяет надежно закреплять и позиционировать детали в устройстве.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение конструкции устройства для свинчивания-развинчивания труб, улучшение центровки при работе с трубами, имеющими искривления продольной оси.
Технический результат, обеспечиваемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в повышении технологичности и надежности устройства для свинчивания-развинчивания труб в условиях ремонтных баз.
Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в ключе для сборки резьбовых соединений труб, содержащем корпус, размещенные в нем блок зажима с фиксирующими вкладышами и возвратными пружинами, зажимные ролики, контактирующие с блоком зажима, и тормоз, блок зажима выполнен с возможностью вращения и включает в свой состав несколько радиально перемещающихся профилированных кулачков с фиксирующими вкладышами, снабженными сменными сухарями, при этом в корпусе выполнены пазы, с возможностью установки в них фиксатора, который связывает корпус и блок зажима.
Кроме того, в корпусе дополнительно установлены контактирующие с кулачками ролики предварительного сведения кулачков.
Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что в ключе для сборки резьбовых соединений труб, содержащем корпус, размещенные в нем блок зажима с фиксирующими вкладышами, зажимные ролики, контактирующие с блоком зажима, и тормоз, блок зажима выполнен с возможностью вращения, и включает в свой состав несколько радиально перемещающихся профилированных кулачков с фиксирующими вкладышами, снабженными сменными сухарями, а также рычагами сведения и разведения кулачков, при этом в корпусе выполнены пазы, с возможностью установки в них фиксатора, который связывает корпус и блок зажима.
Выполнение блока зажима с возможностью вращения позволяет существенно упростить конструкцию устройства.
Благодаря тому, что движение кулачков происходит радиально, в отличие от станков, имеющих поворотные кулачки, блок зажима надежно удерживает трубу даже в случае отклонения диаметра трубы от номинального или износа рабочих поверхностей зажимающих элементов.
Сменные изнашиваемые элементы (сухари) более технологичны в изготовлении, а также надежны и удобны в эксплуатации.
Переход от режима свинчивания в режим развинчивания производится перестановкой фиксатора путем его установки в соответствующий паз, выполненный в корпусе ключа, что упрощает процесс смены режима и, соответственно, увеличивает технологичность данного технического решения.
По второму варианту блок зажима оснащен рычагами сведения и разведения кулачков, что существенно увеличивает ход кулачков при тех же габаритах блока зажима, а также повышает надежность работы благодаря исключению возможного перекоса кулачков и отказа от пружин для их разведения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 - ключ для сборки резьбовых соединений по первому варианту;
на фиг. 2 - ключ для сборки резьбовых соединений по первому варианту с роликами предварительного сведения кулачков;
на фиг. 3 - ключ для сборки резьбовых соединений по второму варианту;
на фиг. 4 - ключ для сборки резьбовых соединений в режиме развинчивания;
на фиг. 5 - ключ для сборки резьбовых соединений в режиме свинчивания.
Ключ для сборки резьбовых соединений труб по первому варианту состоит из корпуса (1), блока зажима (2), зажимных роликов (3). Блок зажима (2) состоит из трех кулачков (4), которые с помощью пружин (5) находятся в разведенном состоянии. Кулачки (4) имеют специально выполненный профиль, который обеспечивает увеличение усилия зажима соответственно приложенному моменту. В кулачках (4) установлены фиксирующие вкладыши (6), которые имеют сменные сухари (7), удерживающие тело трубы (муфты) (8). Все детали блока зажима (2) находятся в общем корпусе. Блок зажима (2) может поворачиваться относительно корпуса (1) ключа на 60° в одну или другую сторону благодаря наличию пазов (9) в корпусе (1) ключа и фиксатора (10), связанного с блоком зажима (2). Для регулировки положения блока зажима (2) относительно корпуса (1) устройство также оснащено тормозом (11).
Для увеличения свободного хода кулачков (4), с целью обеспечения большего свободного пространства в корпусе (1) ключа при работе с трубой, имеющей искривление продольной оси, на корпусе (1) установлены ролики (12) предварительного сведения кулачков, которые расположены таким образом, что после начала поворота блока зажима (2) относительно корпуса (1) сразу начинают смещать кулачки (4). К моменту когда зажимные ролики (3) начинают воздействовать на кулачки (4), ролики (12) предварительного сведения сходят с кулачков и в силовом зажиме трубы (муфты) участия не принимают. В данной конструкции сведение кулачков (4) происходит в два этапа, что дает возможность увеличить ход кулачков в 2 раза при тех же габаритах блока зажима (2) и обеспечивает больший зазор между сухарями (7) и трубой (8).
Ключ для сборки резьбовых соединений труб по второму варианту состоит из корпуса (1), блока зажима (2), зажимных роликов (3). Блок зажима (2) состоит из трех кулачков (4), которые кинематически соединены с корпусом блока зажима (2) с помощью рычагов (13) сведения и разведения кулачков. Кулачки (4) имеют специально выполненный профиль, который обеспечивает увеличение усилия зажима соответственно приложенному моменту. В кулачках (4) установлены фиксирующие вкладыши (6), которые имеют сменные сухари (7), удерживающие тело трубы (муфты) (8). Все детали блока зажима (2) находятся в общем корпусе. Блок зажима (2) может поворачиваться относительно корпуса (1) ключа на 60° в одну или другую сторону благодаря наличию пазов (9) в корпусе (1) ключа и фиксатора (10), связанного с блоком зажима (2). Для регулировки положения блока зажима (2) относительно корпуса (1) устройство также оснащено тормозом (11).
Устройство по первому и второму вариантам работает следующим образом.
В исходном положении зажимные ролики (3) не воздействуют на кулачки (4), которые под действием пружин (5) по первому варианту или рычагов (13) по второму варианту находятся в раскрытом положении и обеспечивают проход трубы (муфты) (8) внутрь блока зажима (2). Для зажатия трубы (муфты) (8) начинает вращаться корпус (1), при этом блок зажима (2) удерживается тормозом (11). Зажимные ролики (3), поворачиваясь вместе с корпусом (1), воздействуют на кулачки (4) по первому варианту или на рычаги (13) по второму варианту, таким образом производится смещение к центру блока зажима (2) фиксирующих вкладышей (6) с сухарями (7) и соответственно зажим трубы (муфты) (8). На каждом вкладыше (6) установлено по два сухаря (7), они обеспечивают 12 линий контакта с трубой, которые расположены равномерно по окружности трубы, что исключает смятие трубы.
Для освобождения трубы (муфты) (8) корпус (1) вращается в противоположную сторону, а блок зажима (2) удерживается тормозом (11), зажимные ролики (3) сходят с кулачков (4), которые под действием пружин (5) по первому варианту или рычагов (13) по второму варианту расходятся и освобождают трубу (муфту) (8). Останов зажимных роликов (3) в исходном положении происходит благодаря фиксатору (10), который ограничивает поворот блока зажима (2) относительно корпуса (1) на величину соответствующего паза (9).
Перевод ключа в режим развинчивания или свинчивания осуществляется перестановкой фиксатора (10) в соответствующий паз (9) корпуса (1) и изменением направления его вращения.
В качестве примера работы устройства можно рассмотреть рабочую схему, в которой используются два ключа для сборки резьбовых соединений труб с рычагами (13) сведения и разведения кулачков (4). Один ключ используется в режиме зажима трубы, а другой в режиме развинчивания, удерживая при этом муфту.
В исходном положении зажимные ролики (3) не воздействуют на кулачки (4), которые под действием рычагов (13) находятся в раскрытом положении и обеспечивают проход трубы (муфты) (8) внутрь блока зажима (2) обоих ключей. Далее для зажатия трубы начинает вращаться корпус (1), при этом блок зажима (2) удерживается тормозом (11). Зажимные ролики (3), поворачиваясь вместе с корпусом (1), воздействуют на рычаги (13), таким образом производится смещение к центру блока зажима (2) фиксирующих вкладышей (6) с сухарями (7) и, соответственно, зажим трубы в первом ключе. Во втором ключе таким же образом зажимается муфта, причем фиксатор (10) был установлен в соответствующем пазу (9) для обеспечения развинчивания. После зажима муфты, при дальнейшем вращении корпуса (1) второго ключа, преодолевается тормозной момент и происходит отвинчивание муфты.