КЛЮЧ ТРУБНЫЙ ДВУХСКОРОСТНОЙ

Полезная модель относится к буровому оборудованию, а именно к буровым ключам для свинчивания и развинчивания бурильных труб и может быть использована на буровых установках для механизации спускоподъемных операций при сборке или разборке бурильных, обсадных колонн и насосно-компрессорных труб.
Известен автоматический стационарный буровой ключ (патент РФ №2188297, МПК7 E21B 19/16, опубликовано 27.08.2002 г.), который содержит корпус, смонтированные в нем верхнее и нижнее трубозажимные устройства, редуктор, приводной двигатель, коробку передач, планетарный редуктор и моментомер. Коробка передач расположена над редуктором, а соосно с тихоходным валом коробки передач смонтирован планетарный редуктор, корпус которого выполнен плавающим относительно тихоходного вала. Моментомер ключа имеет рычажный механизм, передвижной упор настройки крутящего момента и систему клапанов для автоматического отключения приводного двигателя после достижения установленного крутящего момента свинчивания.
Основным недостатком известного бурового ключа является сложность конструкции коробки передач, расположенной на корпусе редуктора и трудоемкость ее изготовления, а также ключ имеет большие габаритные размеры и массу. Сложность конструкции коробки передач заключается наличием в ее составе большого числа образующих его составных частей (узлов).
Технической задачей решаемой полезной моделью является упрощение конструкции ключа и уменьшение габаритных размеров и массы ключа.
Поставленная задача достигается тем, что ключ трубный двухскоростной, содержащий корпус, смонтированные в нем верхнее и нижнее трубозажимные устройства, редуктор, приводной двигатель, механизм для ступенчатого изменения передаточного числа, расположенный и закрепленный на корпусе редуктора, согласно полезной модели он снабжен вторым приводным двигателем, а механизм для ступенчатого изменения передаточного числа выполнен в виде планетарного механизма, при этом вал второго приводного двигателя установлен параллельно оси вала планетарного механизма и кинематически связан посредством вала - шестерни с подвижным корончатым колесом планетарного механизма.
За счет исключения планетарного редуктора, установленного соосно с тихоходным валом коробки передач из состава ключа и конструктивного изменения коробки передач (механизма для ступенчатого изменения передаточного числа), и применения упрощенной измененной кинематической схемы в заявляемом техническом решении, состоящей из планетарного механизма и двух приводных двигателей, становится возможным уменьшить габаритные размеры и массу ключа.
А также благодаря наличию второго приводного двигателя и использованию планетарного механизма в качестве механизма для ступенчатого изменения передаточного числа в составе ключа появляется возможность оптимально подобрать выходные характеристики исполнительного механизма и достичь запланированных выходных характеристик с максимальным КПД ключа.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид двухскоростного трубного ключа, на фиг.2 представлен механизм для ступенчатого изменения передаточного числа.
Трубный двухскоростной ключ содержит основной редуктор 1, верхнее и нижнее трубозажимные устройства 2, 3, планетарный механизм 4, приводной двигатель медленной передачи 5, приводной двигатель быстрой передачи 6, установленный параллельно оси планетарного механизма 4, пневматическое тормозное устройство 7. Корпус планетарного механизма 4 смонтирован на основном редукторе 1 неподвижно. Планетарный механизм 4, установлен соосно с основным редуктором 1 ключа и жестко закреплен на промежуточном фланце 8. Планетарный механизм 4 состоит из корпуса 11, крышки 12, ведущего вала быстрой передачи 13, ведущего вала медленной передачи 14, выходного вала 15, сателлитов 16 и корончатого колеса 17.
Работа трубного ключа осуществляется следующим образом.
Нижнее трубозажимное устройство 3 зажимает нижнюю трубу (на фиг. не показано), а верхнее трубозажимное устройство 2 обеспечивает вращение захватной части вокруг верхней трубы (на фиг. не показано). При свинчивании резьбового трубного соединения верхнее и нижнее трубозажимные устройства 2, 3 обеспечивают захват верхней и нижней трубы соответственно. Оператор включает гидродвигатель 6 быстрой передачи (БП), при этом гидродвигатель 5 медленной передачи (МП) за счет наличия в нем жидкости удерживает неподвижным ведущий вал 14 медленной передачи. Ведущий вал 13 БП, вращая корончатое колесо 17, передает крутящий момент через сателлиты 16 на выходной вал 15. При этом планетарный механизм 4 работает в режиме мультипликатора, т.е. скорость выходного вала 15 больше скорости ведущего вала БП 13. После прекращения вращения верхней трубы отключается гидродвигатель 6 БП. Затем включается гидродвигатель 5 МП, при этом гидродвигатель 6 БП за счет наличия в нем жидкости удерживает в неподвижном состоянии корончатое колесо 17. Ведущий вал 14 МП передает крутящий момент через сателлиты 16 на выходной вал 15. При этом планетарный механизм 4 работает как классический планетарный редуктор, т.е. скорость выходного вала 15 меньше ведущего вала 14. Происходит докрепление трубы и приводной гидродвигатель 5 МП отключается при достижении необходимого крутящего момента.
Процесс развинчивания происходит в обратном порядке. Сначала включается гидродвигатель 5 МП, верхняя труба проворачивается на 1/2-1 оборот, до снятия усилия затяжки. Затем гидродвигатель 5 МП выключается, включается гидродвигатель 6 БП, труба вращается до полного разъединения труб.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет упростить конструкцию ключа за счет замены сложного механизма переключения передач упрощенной конструкцией указанного механизма, характеризуюегося меньшим количеством его составных частей и деталей и соответственно уменьшить его габаритные размеры и массу. Вследствие этого повышается эксплуатационную надежность. Кроме того, конструктивные особенности позволили достичь максимального КПД, тем самым обеспечили повышение производительности.