ЭЛЕВАТОР
ELEVATOR

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для спускоподъёмных операций с трубами при бурении и капитальном ремонте скважин.
Известен элеватор для труб, включающий корпус и створку, соединенную шарниром с корпусом. Корпус представляет из себя цельнометаллическую конструкцию С-образной формы [Бухаленко Е.И., Бухаленко В.Е. «Оборудование и инструмент для ремонта скважин». - М.: Недра, 1991. - С.162-163].
Недостатком данного элеватора для труб является монолитность конструкции корпуса с консолью для штроп, что при полной нагрузке на элеватор изгибающий момент может привести к разрушению конструкции, а также технологическая сложность изготовления.
В качестве прототипа выбран элеватор для труб, включающий корпус и створку, которая связана с корпусом шарниром [патент РФ №1286729],
Недостатками прототипа являются технологические сложности изготовления монолитного корпуса элеватора с консолью.
При изготовлении корпуса элеватора методом литья наиболее дефектным местом являются консоли, в которых при превышении концентрации газовых раковин от допустимого, при полной нагрузке возникает большая вероятность разрушения конструкции (при ультразвуковой дефектоскопии происходит отбраковка всего изделия). А существующая форма консоли может привести к заклиниванию штроп и поломке как консоли, так и штроп.
При изготовления корпуса элеватора с консолями методом штамповки оснастка обходится значительно дороже из-за сложности формы корпуса, а также существуют технологические ограничения по весу и размерам штампованных корпусов.
Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции элеватора путём изготовления корпуса элеватора штамповкой или методом литья без консолей, что также позволяет изготовлять корпус элеватора из листовой стали. Крепление консолей к корпусу как отдельных конструктивных элементов приводит к значительному уменьшению изгибающего момента как на консоли, так и на корпус, причём консоли имеют конструктивную особенность, которая не позволяет штропам заклинивать под силой тяжести в консолях при подъёме труб, лежащих на стелажах, и одновременно иметь три степени свободы движения до того как они будут полностью подвешены на штропах. Кроме этого, снижаются затраты на механическую обработку из-за уменьшения металлоемкости и изготовления специальной оснастки для штамповки.
Все это в конечном итоге ведёт к уменьшению себестоимости конечной продукции и увеличению надёжности конструкции, что повышает ресурс работы элеватора.
Элеватор состоит из корпуса и створки. Створка крепится к корпусу шарнирным соединением. Корпус является основным элементом устройства, принимающим на себя большую часть нагрузок. Он выполнен из листовой стали в виде скобы со вставными проушинами, передающими тяговые усилия на штропы.
Основными деталями элеватора являются корпус 1 и створка 2 (Фиг.1).
Корпус является силовым элементом и может изготавливаться из гнутой листовой стали ковкой или литьем. Он воспринимает основные нагрузки при работе элеватора и имеет С-образную форму. Корпус передает тяговое усилие на штропы через вставные консоли 3 (Фиг.2 и 3). Они фиксируются в корпусе с помощью штифтов 4, вставленных в отверстия полученных сверлением состыкованных корпуса и консолей. В корпусе элеватора выполнены два отверстия переходной посадки консолей в корпус, закрепленными болтовыми соединениями с дополнительной фиксацией штифтом 4.
Створка 2 (Фиг.1) является запорным устройством и фиксирует трубу в корпусе элеватора. Она представляет собой консольную балку и крепится шарнирно к корпусу посредством оси 5 (Фиг.1) Для поворота вокруг оси створка снабжена рукояткой с зацепом 9. Фиксация трубы обеспечивается механизмом запирания.
Механизм запирания состоит из кронштейна 6, оси 7, пружины 8, рукоятки с зацепом 9 (Фиг.3) и собачки 10 (Фиг.5). Кронштейн 6 крепится к створке 2 с помощью винтов. Пружина кручения 8 (Фиг.3) служит для фиксации створки в запертом положении. От осевого смещения ось предохраняет стопорное кольцо 14 и шплинт с шайбой 15 (Фиг.3).
Собачка 10 закреплена в корпусе при помощи штифта 11 (Фиг.5). Через вставку 12 собачка соединена с пружиной растяжения 13 (Фиг.5), задача которой обеспечивать плотное прижатие собачки к корпусу, а также закрытие и надежную фиксацию створки элеватора.
Стяжки 13 (Фиг.3) предназначены для предотвращения выпадения штроп, а также являются дополнительными силовыми элементами, работающими совместно с консолями.
Основным конструктивным отличием элеватора со съемными консолями является частичная передача нагрузок с консолей на корпус и уменьшение изгибающего момента.
Консоли, в верхней части соприкасающиеся с корпусом, изготавливаются со специальным буртиком, имеющим форму эллипса, и запираются снизу штифтом 4 (Фиг.4).
Нагрузка от штропа передается на корпус через составляющие реакции R1 и R2 (Фиг.6). Напряженно-деформированное состояние корпуса зависит от векторного отношения составляющих реакций штропа R1 и R2 и условной базы L, где L - расстояние между точкой касания реакции R2 поверхности консоли до линии действия реакции R1
экв
σ={R1, R2}/L.
В случае отсутствия буртика и запирающего штифта значения реакций и условной базы являются переменными от угла наклона β° и плеча приложения сил Р-b, которые, в свою очередь, зависят от коэффициента трения материала штропа о материал корпуса, уровня вибраций системы, прочих факторов, снижающих полезное действие нагрузки. Наличие буртика и запирающего штифта увеличивает условную базу L до фиксированного значения. Распределяют нагрузку между штропом и корпусом таким образом, что реакции R1 и R2 имеют преобладающую горизонтальную составляющую, а влияние коэффициента трения сводят к минимуму. Для обеспечения лучшего взаимодействия поверхности корпуса и консолей, в случае отсутствия буртика и запирающего штифта, необходима посадка с натягом. Это требует локального нагрева части корпуса в районе посадки консоли, а это, в свою очередь, повышает трудоемкость производства и требует дополнительных затрат. При наличии буртика и запирающего штифта достаточно обеспечить переходную посадку между консолями и корпусом.
Введение новых конструктивных и технологических решений позволяет:
1. Увеличить несущую способность корпуса элеватора в 2-3 раза.
2. Повысить технологичность сборки изделия.
3. Снизить себестоимость продукции.
4. Обеспечить повышение надёжности работы устройства путём снижения изгибающего момента при работе элеватора за счёт частичной передачи нагрузок с консолей на корпус.