ШТАНГОВЫЙ КЛЮЧ

Полезная модель относится к области добычи нефти, а именно к средствам механизации спуско-подъемных операций, связанных с насосными штангами.
Известен механизм для свинчивания и развинчивания штанг по а.с. СССР №810933, Е 21 В 19/16, 1981, содержащий штанговый захват, имеющий выступы на наружной поверхности и штанговый ключ, в котором, с целью обеспечения при свинчивании заданного момента затяжки резьбы, выполнены проточки. В другом устройстве для свинчивания и развинчивания насосных штанг по патенту РФ №2204010, Е 21 В 19/16, 2003, в котором наружные выступы штангового захвата выполнены самоустанавливающимися, а на участке между контрключом и наружными выступами штанговый захват снабжен поворотной наружной втулкой с внутренним центратором, которые имеют открытый зев под насосную штангу.
Выполнение проточек в штанговом ключе не обеспечивает отключение ключа при достижении заданного момента затяжки, технически конструкция является недоработанной.
В устройстве для свинчивания и развинчивания насосных штанг при спуско-подъемных операциях по патенту РФ №2243349, Е 21 В 19/16, 2004, являющемуся прототипом заявляемого технического решения, с целью обеспечения затяжки насосных штанг с заданным крутящим моментом, на штанговом захвате выполнены наружный и внутренний пояски различной формы, открытый поперечный паз переходит в продольные пазы, образуемые в результате поворота штангового захвата относительно расположения последней поворотной пары до совпадения осей ее составляющих, ограничитель крутящего момента содержит горизонтальный вал,
расположенный в отверстии водила. Один конец горизонтального вала снабжен зацепом под рукоятку штангового ключа, а другой - соответствующим рычагом, на конце которого имеется пружинно-шариковый узел предохранительной муфты.
В данном техническом решении срабатывание предохранительного механизма происходит по пружинно-шариковому узлу предохранительной муфты с продолжающимся вращением ключа, тогда как для удобства эксплуатации более целесообразен разрыв механической связи между водилом механического привода и ключом.
Техническим результатом полезной модели является улучшение условий эксплуатации и уменьшение вероятности аварийных ситуаций путем обеспечения разрыва механической связи между водилом и ключом при достижении заданного момента затяжки.
Технический результат достигается тем, что штанговый ключ содержит головку коробчатой формы с пазом под насосную штангу и монтажными отверстиями, рукоятку, взаимодействующую с водилом и соединенную с головкой, фиксатор положения захвата на насосной штанге и ограничитель крутящего момента при свинчивании штанг с регулятором крутящего момента, который содержит упругий стержень, жестко закрепленный на головке резьбовым соединением и установленный с эксцентриситетом относительно насосной штанги, на конце стержня выполнена угловая выемка, сопряженная по радиусу с торцем стержня, с которой контактирует ролик поворотной на рукоятке подпружиненной серьги в рабочем положении ключа, на головку установлена пластина-отсекатель, имеющая скос, обратный углу выемки на стержне, с которой в рабочем положении ключа контактирует упомянутый ролик серьги, рукоятка установлена на оси, расположенной в другом монтажном отверстии головки с эксцентриситетом относительно оси стержня и оси насосной штанги, при этом дополнительно:
регулятор крутящего момента содержит сменные шайбы, устанавливаемые на резьбу под упругий стержень;
ключ снабжен демпфером колебаний упругого стержня в виде подпружиненной серьги, установленной на оси в монтажном отверстии головки и снабженной подпружиненным упором, контактирующим со стержнем.
На фиг.1 и 2 чертежа показан ключ в двух проекциях.
1
2
2
1
2
1
Ключ содержит головку 1 коробчатой формы, к которой присоединена рукоятка 2. Ось 3 вращения рукоятки на головке установлена с экцентриситетом e относительно оси упругого стержня 4, жестко закрепленного на головке резьбовым соединением 5 с подкладной контровочной шайбой бис экцентриситетом e относительно оси насосной штанги 7 в сторону водила привода ключа, которое взаимодействует с рукояткой 2, а упругий стержень 4 установлен в головке 2 с экцентриситетом е относительно оси насосной штанги 7, причем векторы эксцентриситетов eи е направлены в одну сторону от оси стержня 4 к оси насосной штанги 7. На головке имеется фиксатор 8 захвата насосной штанги с осью 9. На конце упругого стержня 4 выполнена угловая под углом α выемка, сопряженная по радиусу г с торцем стержня, в которую упирается вращающийся на оси 10 ролик 11, установленный на серьге 12, которая установлена с возможностью вращения на оси 13, установленной на рукоятке 2. Серьга 12 подпружинена в сторону оси 3 рукоятки 2 пружиной 14.
2
1
На головке 1 установлена пластина-отсекатель 15, имеющая в месте угловой выемки на стержне скос, угол α которого является обратным углу *. Эти два угла ориентированы таким образом, что ролик 11 контактирует и с угловой выемкой, и со скосом пластины.
На головке ключа на оси 16 установлена серьга демпфера 17, подпружиненная пружиной 18 в любую сторону. На серьге 17 установлен упор 19, подпружиненный пружиной 20 к упругому стержню 4.
При работе ключа насосная штанга 7 заводится в паз головки и фиксируется. При вращении ключа водилом по стрелке 21 ролик 11 давит на стержень 4 в месте угловой выемки и одновременно на скос пластины-
отсекателя, который, по мере деформации стержня, отодвигается к торцу стержня, а при достижении заданного момента затяжки, который регулируется сменными шайбами 22, устанавливаемыми на резьбу под стержень 4 и регулирующими таким образом рабочую длину стержня и, соответственно, момент затяжки, ролик 11 начинает контактировать со скосом пластины-отсекателя и с радиусным сопряжением выемки с торцем пластины. По этому сопряжению ролик соскакивает со стержня, рукоятка ключа переходит в положение 23.
2
Поскольку радиус вращения рукоятки 2 на оси 3 меньше радиуса вращения рукоятки относительно центра насосной штанги на величину эксцентриситета е, то при продолжающемся вращении водила рукоятка выходит из зацепления с водилом, тем самым обеспечивая срабатывание предохранительного механизма ключа при достижении заданного момента затяжки.