Ключ реверсивный трубный гидравлический

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к техническому оборудованию для капитального ремонта скважин, а именно к устройствам для свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных труб.
Известен трубный ключ, описанный в изобретении России №2328587, опубликованном 10.07.2008 г., состоящий из корпуса с шестернями для передачи вращения к разрезной шестерни - ротору от центральной шестерни, гидромотор, планетарный редуктор, узел передачи вращения от гидромотора к планетарному редуктору, привод переключения передач, включающий связанный с осью рычаг переключения передач. От вала гидромотора вращение передается на отцентрированный переходной вал узла передачи вращения к планетарному редуктору. Далее вращение через кинематическую цепь шестерен, центральную шестерню и две дополнительные шестерни передается к узлу ротора гидравлического ключа, удаленным от разреза зубьям разрезной шестерни - ротору с роликами. От разрезной шестерни - ротора вращение передается, контактирующему с тормозной лентой, внутреннему разрезному кольцу и закрепленной на ней разрезной втулке - челюсти с двумя плашками и челюсти с одной плашкой. При начале вращения разрезной шестерни - ротора плашки обжимают трубу и производят ее ЗАВИНЧИВАНИЕ, для ОТВИНЧИВАНИЯ трубы ключ останавливают, частично разбирают, меняют местами разрезную втулку с двумя плашками с челюстью с одной плашкой и производят ОТВИНЧИВАНИЕ.
Недостатком узла ротора гидравлического в ключе трубном в эксплуатации является то, что требуется менять местами комплект челюсть с плашкой - втулка с двумя плашками для работ при ЗАВИНЧИВАНИИ и при ОТВИНЧИВАНИИ труб, что существенно усложняет технологический процесс, а также невысокая надежность зацепления трубы.
Известен ключ реверсивный трубный, описанный в патенте на изобретение России №2475619, опубликованном 20.02.2013 г., в котором описан узел ротора гидравлического ключа, содержащий расположенный в корпусе ключа приводной ротор, имеющий разъем, ролики, контактирующие с приводным ротором и с разрезной втулкой с установленными в ней челюстями с плашками, узел снабжен двумя подвижными челюстями с плашками, зеркально расположенными симметрично относительно оси разрезной втулки с неподвижной челюстью, причем подвижные челюсти имеют профильные криволинейные выгнутые и вогнутые поверхности, контактирующие с роликами.
Ключ реверсивный трубный гидравлический повышает производительность за счет уменьшения количества перенастроек при работе с трубами с одновременным упрощением в эксплуатации, но большим недостатком является то, что при работе узла не обеспечивается быстрый и надежный зажим трубы и равномерное распределение по всем выступам зубчатых поверхностей плашек силовых нагрузок от передающего на трубу крутящего момента, а наиболее нагруженные кромки продольных выступов подвержены интенсивному износу и выкрашиванию, а труба - деформации.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является патент на полезную модель России №186153, опубликованный 11.01.2019 г., в котором описан ключ реверсивный трубный гидравлический с узлом ротора гидравлического ключа, содержащего расположенный в корпусе ключа приводной ротор, имеющий разъем, ролики, контактирующие с приводным ротором и с разрезным кольцом с установленными в нем двумя подвижными челюстями с плашками, зеркально расположенными симметрично относительно оси разрезного кольца, причем подвижные челюсти имеют профильные криволинейные выгнутые и вогнутые поверхности, контактирующие с роликами, подвижные челюсти выполнены с двумя плашками каждая, размещенными под углом 90 градусов друг к другу
Технической задачей заявляемого ключа реверсивного трубного гидравлического является повышение надежности работы ключей с заявленными челюстями и плашками узла ротора, в которых уменьшен износ зубчатых поверхностей плашек и уменьшена деформация поверхности труб любого диаметра при максимальном усилии в виде сосредоточенного равнозначного давления на поверхности трубы, как на ЗАВИНЧИВАНИЕ, так и на ОТВИНЧИВАНИЕ.
Технический результат достигается тем, что в ключе реверсивном трубном гидравлическом с узлом ротора гидравлического ключа, содержащего расположенный в корпусе ключа приводной ротор, выполненный в виде подвижной шестерни, имеющий разъем в виде паза, ролики, контактирующие с приводным ротором, разрезное кольцо с установленными в нем двумя подвижными челюстями с двумя плашками каждая, размещенными под углом 90 градусов друг к другу, и зеркально расположенными симметрично относительно оси разрезного кольца, согласно полезной модели челюсти представляют собой установленные на осях рычаги, по выпуклой стороне которых выполнены пазы, внутри каждого на оси смонтирован нажимной ролик, ротор в виде разрезной подвижной шестерни выполнен с установленными на ней симметрично оси паза двумя сухарями, с наружными радиусными поверхностями и с внутренними криволинейными поверхностями для перемещения нажимных роликов.
За счет того, что в заявляемом ключе реверсивном трубном гидравлическом, челюсти представляют собой установленные на осях рычаги, по выпуклой стороне которых выполнены пазы, внутри каждого на оси смонтирован нажимной ролик, ротор в виде разрезной подвижной шестерни выполнен с установленными на ней симметрично оси паза двумя сухарями, с наружными радиусными поверхностями и с внутренними криволинейными поверхностями для перемещения нажимных роликов, повышается надежность работы ключей с заявленными челюстями и плашками узла ротора, в которых уменьшен износ зубчатых поверхностей плашек и уменьшена деформация поверхности труб любого диаметра при максимальном усилии в виде сосредоточенного равнозначного давления на поверхности трубы, как на ЗАВИНЧИВАНИЕ, так и на ОТВИНЧИВАНИЕ.
Приведенные выше отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому полезная модель соответствует критерию «новизна».
Патентные исследования показали, что в изученном уровне техники отсутствуют аналогичные технические решения, т.е. заявляемое техническое решение не следует явным образом из изученного уровня техники и, таким образом, соответствует критерию «изобретательский уровень».
Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых показан ключ реверсивный трубный гидравлический и узел ротора гидравлического ключа.
На фиг. 1 - ключ реверсивный трубный гидравлический, вид сверху в исходном положении;
На фиг. 2 - узел ротора гидравлического ключа реверсивного трубного гидравлического, вид сверху в исходном положении;
На фиг. 3 - то же, вид сверху в разрезе, в исходном положении;
На фиг. 4 - то же, челюсть;
На фиг. 5 - то же, сухарь.
Ключ реверсивный трубный гидравлический содержит корпус 1 с размещенными в нем шестернями 2 редуктора для передачи вращения от гидромотора (на фиг. 1 не показан) к узлу ротора 3 ключа реверсивного трубного гидравлического. Ротор 3 выполнен в виде разрезной подвижной шестерни с пазом в центре, с установленными на ней симметрично оси паза двумя сухарями 4, 5 с упорным переключателем 6 и внутренним разрезным кольцом 7, в котором на осях 8, 9 установлены подвижные челюсти 10, 11 и фиксатор 12 переключателя 6, также на кольце имеется шейка под тормозную ленту (одна или две) (на фиг. не показана). Челюсти 10, 11 представляют собой рычаги с пазами 13, 14, внутри которых на осях 15, 16 смонтированы нажимные ролики 17, 18, кроме того, в них выполнены отверстия под оси 8, 9. В каждой челюсти 10, 11 на сторонах, противоположных сторонам с пазами 13, 14, установлено по две плашки 19, 20, 21, 22, при этом плашки 19 и 20, 21 и 22 размещены под углом 90 градусов друг к другу. Сухарь 4 выполнен с наружной радиусной поверхностью и с внутренней криволинейной поверхностью 23, по которой катается нажимной ролик 17, установлен сухарь 4 на осях 25, 26. Сухарь 5 выполнен с наружной радиусной поверхностью и с внутренней криволинейной поверхностью 24, по которой катается нажимной ролик 18, установлен сухарь 5 на осях 27, 28.
От гидромотора через цепь зубчатых передач вращение передается на узел ротора 3 ключа реверсивного трубного гидравлического.
При работе ключа на ЗАВИНЧИВАНИЕ, ротор 3 начинает вращение по часовой стрелке. Фиксатор 12 переключателя 6 находится в левом отверстии внутреннего разрезного кольца 7. При этом внутреннее разрезное кольцо 7 удерживается тормозной лентой (на фиг. не показано). Ротор 3 при этом вращается вокруг внутреннего разрезного кольца 7 и внутренними криволинейными поверхностями 23, 24 каждого сухаря 4, 5 набегает на нажимные ролики 17, 18 челюстей 10, 11, которые начинают поворачиваться вокруг своих осей 8, 9 и приближаться к трубе, происходит зажим трубы одновременно четырьмя плашками 19, 20, 21, 22 и роторный узел начинает вращаться как одно целое.
Когда усилие зажима превышает усилие тормозной ленты, внутреннее разрезное кольцо 7 начинает вращаться вместе с ротором 3 и вращает зажатую челюстями 10, 11 трубу. Происходит заворот и затяжка трубы. При достижении требуемого момента затяжки оператор меняет направление движения ротора 3. При этом тормозная лента удерживает внутреннее разрезное кольцо 7. Сухари 4, 5 отходят от нажимных роликов 17, 18 челюстей 10, 11 и труба освобождается. При дальнейшем повороте ротора 3, упорный переключатель 6 достигает фиксатора 12, установленного на внутреннем разрезном кольце 7. После этого роторный узел вращается как единое целое. При этом паз ротора 3 совмещен с пазом внутреннего разрезного кольца 7, что обеспечивает возможность вывести ключ с трубы и завести в дальнейшем на следующую трубу.
Для работы на ОТВИНЧИВАНИЕ трубы фиксатор 12 переключателя 6 переставляется в правое отверстие внутреннего разрезного кольца 7. Ротор 3 начинает вращение против часовой стрелки, при этом внутреннее разрезное кольцо 7 удерживается тормозной лентой. Ротор 3 при этом вращается вокруг внутреннего разрезного кольца 7 и внутренними криволинейными поверхностями 23, 24 каждого сухаря 4, 5 набегает на нажимные ролики 17, 18 подвижных челюстей 10, 11, которые начинают поворачиваться вокруг своих осей 8, 9 и приближаться к трубе, происходит зажим трубы одновременно четырьмя плашками 19, 20, 21, 22 и роторный узел начинает вращаться как одно целое. Когда усилие зажима превышает усилие тормозной ленты, внутреннее разрезное кольцо 7 начинает вращаться вместе с ротором 3 и вращает зажатую челюстями 10, 11 трубу. Происходит отворот трубы. По окончании отворота оператор меняет направление вращения ротора 3. При этом тормозная лента удерживает внутреннее разрезное кольцо 7. Сухари 4, 5 отходят от нажимных роликов 17, 18 челюстей 10, 11 и труба освобождается. При дальнейшем повороте ротора 3, упорный переключатель 6 достигает фиксатора 12, установленного на внутреннем разрезном кольце 7. После этого роторный узел вращается как единое целое. При этом паз ротора 3 совмещен с пазом внутреннего разрезного кольца 7, что обеспечивает возможность вывести ключ с трубы и завести в дальнейшем на следующую трубу.
Наличие двух подвижных челюстей 10, 11 обеспечивает захват трубы четырьмя плашками 19, 20, 21, 22, размещенными под углом 90 градусов друг к другу.
Предлагаемое устройство позволяет произвести надежный захват трубы при ЗАВИНЧИВАНИИ и ОТВИНЧИВАНИИ.
В заявляемом ключе реверсивном трубном гидравлическом повышается надежность работы ключей с заявленными челюстями и плашками узла ротора, в которых уменьшен износ зубчатых поверхностей плашек и уменьшена деформация поверхности труб любого диаметра при максимальном усилии в виде сосредоточенного равнозначного давления на поверхности трубы, как на ЗАВИНЧИВАНИЕ, так и на ОТВИНЧИВАНИЕ, за счет того, что челюсти представляют собой установленные на осях рычаги, по выпуклой стороне которых выполнены пазы, внутри каждого на оси смонтирован нажимной ролик, ротор в виде разрезной подвижной шестерни выполнен с установленными на ней симметрично оси паза двумя сухарями, с наружными радиусными поверхностями и с внутренними криволинейными поверхностями для перемещения нажимных роликов.