Конструкция приспособления механического действия для удерживания сменного инструмента в системе соединения оборудования подводной добычи при эксплуатации
DESIGN OF MECHANICAL ACTION DEVICE FOR RETAINING REPLACEABLE TOOL IN SYSTEM FOR CONNECTING UNDERWATER PRODUCTION EQUIPMENT DURING OPERATION

Изобретение относится к приспособлению механического действия, а именно к его конструкции, обеспечивающей удержание сменного инструмента в системе соединения оборудования подводной добычи при эксплуатации.
Известна система глубоководной добычи нефти, включающая устройства для объединения оборудования при подводной добыче, RU №2655011 С2, Е21В 43/01, Е21В 43/36, 23.05.2018.
В известной системе устройства, аналогичного заявляемому приспособлению, не предусмотрено.
Известна конструкция фиксирующего устройства, выполненная в виде скобы, устанавливаемой на объект поджатия (предположительно трубы), с центральной частью, повторяющей конфигурацию поверхности объекта, US 2012/0201607 A1, Е21В 43/01, F16L 1/26, 09.08.2012.
Известное фиксирующее устройство предназначено для опускания или, в качестве альтернативы, последующего извлечения конца трубопровода, который снабжен соединительной частью для сопряжения и соединения с первой соединительной частью на морском дне, устройство содержит центральную подъемную раму, направляющую часть, образующую продолжение подъемной рамы, и подъемную скобу, а также захватные механизмы, которые, в одной стороны, приводятся в действие, чтобы частично ограничивать и удерживать конец трубопровода, а с другой - они могут быть сняты, чтобы освободить конец трубопровода от подъемной рамы, и не относится к области использования заявляемого приспособления.
Ближайший аналог конструкции приспособления механического действия для удерживания сменного инструмента в системе соединения оборудования подводной добычи - не найден.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей создать новое приспособление с высокими конструктивными качествами для удержания сменного инструмента при надежной эксплуатации системы соединения оборудования в условиях подводной добычи.
Технический результат настоящего изобретения заключается:
- в блокировании вертикального перемещения сменного инструмента, благодаря конструкции приспособления, состоящего из рукояток, фиксаторов и шатунных механизмов, связывающих каждую рукоятку с фиксатором;
- в выполнении приспособления с конструктивными элементами механического действия при одновременной их автоматической фиксации и автоматического восстановления их исходного положения за счет веса самого сменного инструмента при транспортировке и установке, а при снятии нагрузки от веса сменного инструмента - возвращение рукояток в исходное положение;
- в надежной фиксации сменного инструмента за счет выдвижения за пределы корпуса фиксаторов с заходом их в пазы, расположенные на раме сопряжения, посредством шатунного механизма;
- в снижении стоимости за счет уменьшения металлоемкости конструкции приспособления, в повышении технологичности за счет упрощения конструктивных элементов, в обеспечении автоматического режима только от механического взаимодействия узлов и деталей в приспособлении в целом, а также в повышении безопасности и безотказности при подводной добыче.
Согласно изобретению конструкция приспособления механического действия выполнена с возможностью удерживания сменного инструмента в системе соединения оборудования подводной добычи при эксплуатации. Сменный инструмент размещен в корпусе с верхней планкой. Система соединения оборудования ограничена рамой сопряжения для фиксации сменного инструмента с возможностью блокировки его вертикального перемещения. Рама сопряжения выполнена с пазами.
Конструкция приспособления механического действия имеет не меньше двух рукояток, размещенных на верхней планке, на торце каждой из рукояток закреплены ползуны с возможностью выдвижения вверх и удлинения рукояток. Ползуны имеют возможность движения внутри направляющих втулок, закрепленных на верхней планке с возможностью движения вверх ползунов внутри них. Внутренние контактные поверхности направляющих втулок выполнены со вставками из полимерного материала, жестко закрепленными на верхней планке и обеспечивающими скольжение ползунов.
Также ползуны имеют возможность ограничения движения посредством стаканов, закрепленных на каждом ползуне и выполненных с пружиной сжатия. Пружина сжатия расположена между стаканом и верхней планкой корпуса.
Внутри корпуса расположены шатунные механизмы и фиксаторы. Каждый шатунный механизм состоит из спаренных шатунов. Каждый фиксатор закреплен на оси внутри корпуса для сменных инструментов.
При этом на нижнем конце каждого ползуна посредством оси и ограничивающих втулок закреплены спаренные шатуны с одной их стороны, а с другой их стороны спаренные шатуны посредством оси закреплены к фиксатору, а фиксатор посредством оси и ограничивающих втулок закреплен внутри корпуса, обеспечивая возможности поворота вокруг оси посредством спаренных шатунов и возможности входа в корпус и/или выхода за пределы корпуса при движении ползунов. Кроме того, посредством спаренных шатунов фиксатор имеет возможность поворота на оси и входа в пазы рамы сопряжения при автоматическом восстановлении пружиной сжатия исходного положения.
Кроме того, в качестве полимерного материала для вставок направляющих втулок использован капролон.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичную настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».
За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.
Конструктивное выполнение приспособления из рукояток, фиксаторов шатунных механизмов, конструктивных элементов механического действия с одновременным обеспечением автоматического режима только от механического взаимодействия его узлов и деталей позволяет создать новое приспособление с высокими конструктивными качествами для удержания сменного инструмента в системе соединения оборудования в условиях подводной добычи.
Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
на фиг. 1 - Конструкция приспособления механического действия для удерживания сменного инструмента в системе соединения оборудования подводной добычи при эксплуатации, транспортное положение, разрез;
на фиг. 2 - Конструкция приспособления механического действия для удерживания сменного инструмента в системе соединения оборудования подводной добычи при эксплуатации, Разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - Конструкция приспособления механического действия для удерживания сменного инструмента в системе соединения оборудования подводной добычи при эксплуатации, Разрез Б-Б на фиг. 1;
на фиг. 4 - Конструкция приспособления механического действия для удерживания сменного инструмента в системе соединения оборудования подводной добычи при эксплуатации, рабочее положение, разрез;
на фиг. 5 - Конструкция приспособления механического действия для удерживания сменного инструмента в системе соединения оборудования подводной добычи при эксплуатации, Разрез В-В на фиг. 4.
На фиг. 1-5 изображено:
Сменный инструмент - 1,
корпус (инструмента 1) - 2,
верхняя планка (корпуса 2) - 3.
Система соединения оборудования - 4,
рама сопряжения (системы 4 для установки и блокировки вертикального перемещения инструмента 1) - 5,
пазы (в раме 5) - 6.
Рукоятки (размещены на планке 3) - 7,
ползуны (закреплены к торцу каждой из рукояток 7) - 8,
направляющие втулки (для ползунов закреплены на планке 3) - 9,
вставки из полимерного материала, например, капролона (на внутренних контактных поверхностях втулок 9 и жестко закрепленные на планке 3) - 10,
стаканы (закреплены на каждом ползуне 8 под планкой 3) - 11,
пружина сжатия (расположена между стаканом 11 и планкой 3) - 12.
Шатунные механизмы (внутри корпуса 2) - 13,
спаренные шатуны (в каждом механизме 13) - 14.
Фиксаторы (внутри корпуса 2) - 15.
Ось (для крепления шатунов 14 с одной их стороны на нижнем конце каждого ползуна 8) - 16,
ограничивающие втулки (для крепления шатунов 14 с одной их стороны на нижнем конце каждого ползуна 8) - 17.
Ось (расположена внутри корпуса 2 для крепления шатунов 14 с другой их стороны к фиксатору 15) - 18.
Ось (для крепления фиксатора 15 внутри корпуса 2 и возможности поворота фиксатора 15 посредством спаренных шатунов 14 для возможности входа фиксатора 15 в корпус 2 и выхода его за пределы корпуса 2 при движении ползуна 8, а также входа фиксатора 15 в пазы 6 рамы сопряжения 5 при автоматическом восстановлении пружины сжатия 12 в исходное положение) - 19,
ограничивающие втулки (для крепления фиксатора 15 внутри корпуса 2) - 20.
Конструкция приспособления механического действия для удерживания сменного инструмента 1 в системе соединения оборудования 4 подводной добычи при эксплуатации выполнена с возможностью удерживания сменного инструмента 1, размещенного в корпусе 2 с верхней планкой 3, в системе соединения оборудования 4.
Система соединения оборудования 4 ограничена рамой сопряжения 5 для фиксации сменного инструмента 1 с возможностью блокировки его вертикального перемещения, выполненной с пазами 6 в ней.
Конструкция приспособления имеет не меньше двух рукояток 7, размещенных на верхней планке 3.
На торце каждой из рукояток 7 закреплены ползуны 8 с возможностью выдвижения вверх и удлинения рукояток 7.
Ползуны 8 имеют возможность движения внутри направляющих втулок 9.
Направляющие втулки 9 закреплены на верхней планке 3 с возможностью движения вверх ползунов 8 внутри них.
Причем внутренние контактные поверхности направляющих втулок 9 выполнены со вставками 10 из полимерного материала, жестко закрепленными на верхней планке 3 и обеспечивающими скольжение ползунов 8.
В качестве полимерного материала для вставок 10 направляющих втулок 9 использован капролон.
Также ползуны 8 имеют возможность ограничения движения посредством стаканов 11, закрепленных на каждом ползуне 8 и выполненных с пружиной сжатия 12, расположенной между стаканом 11 и верхней планкой 3 корпуса 2.
Внутри корпуса 2 расположены шатунные механизмы 13, каждый из которых состоит из спаренных шатунов 14.
Внутри корпуса 2 расположены фиксаторы 15, каждый из которых закреплен на оси 18 внутри корпуса 2 для сменных инструментов 1.
При этом на нижнем конце каждого ползуна 8 посредством оси 16 и ограничивающих втулок 17 закреплены спаренные шатуны 14 с одной их стороны, а с другой их стороны спаренные шатуны 14 посредством оси 18 закреплены к фиксатору 15.
Фиксатор 15 посредством оси 19 и ограничивающих втулок 20 закреплен внутри корпуса 2, обеспечивая возможности поворота вокруг оси 19 посредством спаренных шатунов 14 и возможности входа в корпус 2 и/или выхода за пределы корпуса 2 при движении ползунов 8.
Кроме того, посредством спаренных шатунов 14 фиксатор 15 имеет возможность поворота на оси 19 и входа в пазы 6 рамы сопряжения 5 при автоматическом восстановлении пружиной сжатия 12 исходного положения.
Использование приспособления.
Приспособление механического действия для удерживания сменного инструмента 1 в системе соединения оборудования 4 обеспечивает фиксацию его в раме сопряжения 5 системы соединения оборудования 4 с возможностью блокировки сменного инструмента 1 от вертикального перемещения в условиях подводной добычи.
Для установки сменного инструмента 1 в раму сопряжения 5 его транспортируют грузоподъемным механизмом, как минимум, за две рукоятки 7, размещенные на верхней планке 3 корпуса 2.
При подъеме сменного инструмента 1 грузоподъемным механизмом за рукоятки 7, он под собственным весом удлиняет рукоятки 7 за счет выдвижения вверх закрепленного к торцу каждой из рукояток 7 ползуна 8.
Движение ползуна 8 вверх при этом осуществляется внутри направляющей втулки 9, закрепленной на верхней планке 3 корпуса 2.
Внутренняя контактная поверхность направляющей втулки 9, выполненная со вставками 10 из полимерного материала, обеспечивает скольжение ползунов 8.
Также ползуны 8 имеют возможность ограничения движения посредством стаканов 11.
Учитывая, что шатунный механизм 13, закрепленный с одной стороны к нижней части ползуна 8 (фиг. 3), а с другой стороны с помощью оси 18 и крепежа закреплен к фиксатору 15, который также крепится на оси 19 с помощью крепежа и ограничивающих втулок 20 внутри корпуса 2 (фиг. 2), что позволяет фиксатору 15 проворачиваться вокруг данной оси 19 посредством шатунного механизма 13, выходить при этом за пределы корпуса 2 или входить обратно в корпус 2 при движении ползуна 8 вверх или вниз, соответственно.
После установки сменного инструмента 1 в раму сопряжения 5 и отпускания рукояток 7 ползун 8 за счет пружины сжатия 12, расположенной между стаканом 11 и верхней планкой 3 корпуса 2, (после снятия нагрузки с пружин сжатия 12 от собственного веса сменного инструмента 1) автоматически восстанавливается и занимает исходное положение.
При этом посредством шатунных механизмов 13 фиксаторы 15 поворачиваются каждый на оси 19 и входят в пазы 6 рамы сопряжения 5, оказываясь за пределами корпуса 2. При этом выступающая часть фиксатора 15 заходит в паз 6 и обеспечивает упор фиксатора 15 в верхнюю стенку паза 6, тем самым осуществляя автоматическую фиксацию сменного инструмента 1 от вертикального перемещения в раме сопряжения 5.
При извлечении сменного инструмента 1 из рамы сопряжения 5 фиксаторы 15 втягиваются в корпус 2, чтобы предотвратить заклинивание сменного инструмента 1 выступающими частями фиксатора 15 в раме сопряжения 5.
Следует иметь в виду, что при подъеме сменного инструмента 1 грузоподъемным механизмом за рукоятки 7 сменный инструмент 1 под собственным весом способствует удлинению каждой рукоятки 7 на величину L в пределах 10-100 мм, за счет выдвижения вверх, закрепленного к торцу каждой из рукояток 7 ползуна 8, для этого стакан 11 закреплен на ползуне 8 на расстоянии L в пределах 10-100 мм от верхней планки 3 корпуса 2 (фиг. 4, фиг. 5).
Следует иметь в виду, что после установки сменного инструмента 1 в раму сопряжения 5 и отпускания рукояток 7 ползун 8 за счет пружины сжатия 12 автоматически опускается в исходное положение, при этом посредством шатунного механизма 13 фиксаторы 15 входят в пазы 6 рамы сопряжения 5, оказываясь за пределами корпуса 2 на величину b в пределах 5-35 мм (фиг. 1).
Выборы предела 10-100 мм для расстояний L, а также предела 5-35 мм для величины b являются оптимальными и определены конструкцией предложенного приспособления.
Заявляемое изобретение обеспечивает удержание сменного инструмента относительно рамы сопряжения при его фиксации в ней. Конструктивное выполнение приспособления имеет возможность выполнения фиксации при механическом перемещении его элементов при одновременном автоматическом фиксировании и восстановлении их исходного положения.
Предложенная «Конструкция приспособления механического действия для удерживания сменного инструмента в системе соединения оборудования подводной добычи при эксплуатации» имеет возможность изготовления промышленным способом, что подтверждают проектно-конструкторские и технологические проработки ее конструктивных узлов, а испытания опытных образцов, изучение и обоснование эксплуатационных режимов предложенного технического решения обусловливает, по мнению заявителя, соответствие ее критерию «промышленная применимость».
Предложенное техническое решение позволяет:
- создать новое приспособление с высокими конструктивными качествами для удержания сменного инструмента при надежной эксплуатации системы соединения оборудования в условиях подводной добычи;
- в снижении стоимости за счет уменьшения металлоемкости конструкции приспособления;
- в повышении технологичности за счет упрощения конструктивных элементов;
- в обеспечении автоматического режима только от механического взаимодействия узлов и деталей в приспособлении в целом;
- в повышении безопасности и безотказности при подводной добыче.