EA014978B1 - Крутильный инструмент и способ затягивания или ослабления соединения с использованием этого инструмента - Google Patents

Abstract

Крутильный инструмент для затягивания или ослабления соединений, таких как резьбовые соединения, включающий ведущий элемент, установленный с возможностью поворота вокруг оси (А) инструмента, предназначенный для зацепления с поворотной деталью соединения (1), такой как гайка, и поворота этой детали в направлении затягивания или ослабления соединения; гидравлический привод, который содержит цилиндр (12) с поршнем (13), входящий в состав стационарной части, причем шток (14) поршня (13) выполнен с возможностью соединения с ведущим элементом для обеспечения поворота ведущего элемента на неполный ход; противодействующий элемент, который выполнен с возможностью входить в зацепление с неповоротной деталью соединения и нейтрализации противодействующей силы, возникающей во время поворота поворотной детали; и удерживающий механизм типа храпового механизма для удерживания стационарной части и противодействующего элемента неподвижно относительно друг друга во время полного рабочего хода ведущего элемента, выполненный таким образом, что он допускает движение стационарной части относительно противодействующего элемента во время нерабочего хода, когда шток (14) перемещается в направлении ведущего элемента. Применение крутильного инструмента и способа затягивания или ослабления соединений с его использованием согласно данному изобретению позволяет облегчить осуществление надежного, безопасного и эффективного затягивания или ослабления резьбовых соединений в местах ограниченного доступа к ним.

Description

Настоящее изобретение относится к крутильному инструменту для затягивания или ослабления соединений, таких как резьбовые соединения, а также к способу их затягивания или ослабления.

Как известно затягивание и ослабление соединений, таких как резьбовые соединения на газовых турбинах или газопроводах, обычно производится с использованием ручных гайковертов. Обычно используются два вида гайковертов, один с удерживанием монтируемой поверхности на месте, и другой гайковерт используется для затягивания или ослабления болта (КН 2104146).

При обычном применении сила, которая должна прикладываться с помощью обычного ручного гайковерта, недостаточна как для затягивания, так и ослабления промышленного болта. Кроме того, такие болтовые соединения часто недоступны или окружены другим промышленным оборудованием, таким как трубы, измерительные приборы, электрооборудование и тому подобное. Такое окружающее оборудование и трубы затрудняют безопасное и свободное манипулирование ручными гайковертами на примыкающих участках.

Кроме того, во многих случаях из-за окружающего оборудования и тому подобного невозможно манипулировать ручным гайковертом в непосредственной близости к болту, который нужно вращать. В таких ситуациях необходимо удлинять гайковерты, например, насаживая на рукоятку инструмента трубу, которая эффективно удлиняет инструмент.

Таким образом, в обычной практике для затягивания или ослабления болтов иногда приходится манипулировать ручными гайковертами, пропуская их удлиненные, как сказано выше, рукоятки через окружающее оборудование.

Такая процедура трудна, утомительна, а также потенциально опасна ввиду возможного нанесения вреда окружающему оборудованию, такому как трубопроводы, электрооборудование и т.п.

Таким образом, очевидна целесообразность обеспечения улучшенного инструмента и способа затягивания и ослабления резьбовых соединений.

Краткое описание изобретения

Соответственно целью данного изобретения является обеспечение крутильного инструмента для затягивания или ослабления соединений, таких как резьбовые соединения, а также способа их затягивания или ослабления, которые позволят избежать недостатки известных аналогов.

В соответствии с указанными целями изобретения и другими, которые станут очевидны из последующего описания, одним из объектов данного изобретения является, в кратком изложении, крутильный инструмент для затягивания или ослабления соединений, таких как резьбовые соединения, включающий ведущий элемент, установленный с возможностью поворота вокруг оси инструмента, предназначенный для зацепления с поворотной деталью соединения, такой как гайка, и поворота этой детали в направлении затягивания или ослабления соединения; и механический привод конфигурации, позволяющей ему воздействовать на вышеуказанный ведущий элемент для обеспечения поворота вышеуказанного ведущего элемента и, следовательно, поворота поворотной детали соединения на неполный ход с образованием зазора между вышеуказанным приводом и вышеуказанным ведущим элементом, и после перемещения на величину вышеуказанного зазора в направлении вышеуказанного ведущего элемента вновь воздействовать на вышеуказанный ведущий элемент для поворота вышеуказанного ведущего элемента и, следовательно, поворота далее поворотной детали соединения на следующий неполный ход.

Другим объектом данного изобретения является, в кратком изложении, способ затягивания или ослабления соединений, таких как резьбовые соединения, включающий сцепление ведущего элемента с поворотной деталью соединения для поворота этой детали в направлении затягивания или ослабления соединения; воздействие механического привода на вышеуказанный ведущий элемент для поворота вышеуказанного ведущего элемента и, следовательно, поворота поворотной детали соединения на неполный ход с образованием зазора между вышеуказанным приводом и вышеуказанным ведущим элементом; перемещение вышеуказанного привода на величину вышеуказанного зазора в направлении вышеуказанного ведущего элемента и новое воздействие вышеуказанного привода на вышеуказанный ведущий элемент для поворота вышеуказанного ведущего элемента и, следовательно, дальнейшего поворота поворотной детали соединения на следующий неполный ход.

Применение крутильного инструмента и способа затягивания или ослабления соединений с его использованием согласно данному изобретению позволяет облегчить осуществление надежного, безопасного и эффективного затягивания или ослабления резьбовых соединений на, например, газовых линиях на газовых турбинах или т.п.

Новые отличительные признаки, характеризующие данное изобретение, изложены, в частности, в прилагаемой формуле изобретения. Однако само изобретение как в отношении конструкции устройства, так и способа реализации назначения данного устройства, совместно с его дополнительными целями и преимуществами, станет более понятным из последующего описания конкретных вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схематический вид трубной арматуры для затягивания или ослабления с помощью крутильного инструмента и способа согласно данному изобретению;

- 1 014978 фиг. 2 - вид сбоку крутильного инструмента для затягивания или ослабления соединений согласно данному изобретению;

фиг. 3 - вид с торца крутильного инструмента для затягивания или ослабления соединений согласно данному изобретению;

фиг. 4 - схематический вид крутильного инструмента для затягивания или ослабления соединений согласно данному изобретению в приложении к трубной арматуре для ее затягивания или ослабления;

фиг. 5а и 5Ь - вид сбоку и с торца пластины привода крутильного инструмента согласно данному изобретению;

фиг. 6а и 6Ь - вид сбоку и с торца пластины привода крутильного инструмента согласно данному изобретению;

фиг. 7а и 7Ь - вид сбоку и с торца противодействующей пластины крутильного инструмента согласно данному изобретению и фиг. 8а и 8Ь - вид сбоку и с торца удерживающей собачки крутильного инструмента согласно данному изобретению.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Крутильный инструмент для затягивания или ослабления соединений, таких как резьбовые соединения, и способ их затягивания или ослабления согласно данному изобретению могут быть использованы, например, для затягивания или ослабления резьбовых соединений трубной арматуры, показанной на фиг. 1 и идентифицированной позицией 1. Трубная арматура содержит трубный элемент 2, снабженный неповоротной фасонной деталью, изготовленной, например, в виде шестиугольной детали 3, и головкой 4, имеющей наружную резьбу 5, и гайку 6 с внутренней резьбой 7, затягиваемую на головке 4 путем накручивания на последнюю.

Крутильный инструмент согласно данному изобретению содержит привод, который идентифицируется в целом позицией 11 и может быть выполнен как гидравлический привод, содержащий цилиндр 12 с поршнем 13, причем шток 14 поршня 13 движется в цилиндре. Привод 11 стационарно соединен с двумя боковыми пластинами 15. Цилиндр 12, поршень 13 привода 11 и боковые пластины 15 совместно образуют стационарную часть крутильного инструмента, которая остается неподвижной при повороте гайки 6 трубной арматуры 1.

Ведущий элемент крутильного инструмента выполнен в виде, например, пластины 16 привода, которая расположена между боковыми пластинами 15 и может поворачиваться вокруг оси А инструмента под действием штока 14 поршня 13 привода 11, который передает действующую силу на пластину 16 привода, когда шток 14 поршня 13 выходит из цилиндра 12 привода 11.

Крутильный инструмент содержит также противодействующий элемент, который может входить в зацепление с неповоротной деталью соединения, в частности с деталью 3, для нейтрализации противодействующей силы, возникающей во время поворота поворотной детали 6 данного соединения ведущей пластиной 16 и, следовательно, предотвращения поворота инструмента в направлении, обратном направлению поворота гайки 6. Противодействующий элемент выполнен в виде, например, противодействующей пластины 17, которая взаимодействует с удерживающей собачкой 18. Удерживающая собачка 18 закреплена с возможностью вращения на детали стационарной части крутильного инструмента. Например, по одной такой удерживающей собачке 18 может быть установлено на каждой боковой пластине 15. Каждая удерживающая собачка 18 смещается пружиной 19 в направлении противодействующей пластины 17.

Как показано на фиг. 5а и 5Ь, каждая боковая пластина 15 имеет канавку 21, которая выполнена на одной стороне боковой пластины вкруговую вокруг оси А инструмента на некоторый угол. Выступ 22, соответствующий форме канавки 21 пластины 16 привода, путем скольжения входит в канавку 21 боковой пластины 15.

Боковая пластина 15 имеет также выступ 23, выполненный на противоположной к канавке стороне вкруговую вокруг оси А в виде дуги. Выступ 23 боковой пластины 15 входит путем скольжения в соответствующую канавку 24, выполненную в противодействующей пластине 17. Боковые пластины 15 стационарно соединены с приводом 11, например, канавкой 25, выполненной в каждой боковой пластине 15, и выступом 26, выполненным на приводе 11.

Пластина 16 привода 11 имеет участок 27, который взаимодействует со штоком 14 поршня 13 привода 11 для поворота пластины 16 привода 11 во время рабочего хода инструмента. Она также имеет противоположно расположенную зацепляющую часть 28, которая снабжена многоугольным держателем, выполненным, например, в виде 12-точечного держателя. Зацепляющая часть 28 с многоугольным держателем входит в зацепление с гайкой 6 соединения, которая должна быть затянута или ослаблена.

Противодействующая пластина 17 имеет участок 29 с внутренним многоугольным держателем, выполненным, например, в виде близкого к шестиугольному держателю с губками. Во время работы участок 29 накладывается (накидывается) своим шестиугольным держателем на неповоротную деталь 3 соединения для создания противодействия, как будет объяснено ниже.

На внешнем краю противодействующая пластина 17 имеет два набора образований, выполненных, например, в виде наклонных зубьев 30' и 30. Удерживающая собачка 18 имеет зацепляющую часть 31,

- 2 014978 которая может входить в зацепление с зубьями 30' или 30 для удерживания противодействующей пластинки 17 от поворота во время рабочего хода крутильного инструмента, и может осуществлять свободный ход над зубьями противодействующей пластины 17 во время нерабочего хода крутильного инструмента.

Две собачки 18, расположенные на противоположных боковых пластинах 15, могут быть соединены с ними с возможностью вращения, например, с помощью шпильки, которая проходит через соответствующие отверстия, выполненные в удерживающих собачках 18 и в боковых пластинах 15.

Крутильный инструмент имеет также систему подачи жидкости, предназначенную для гидравлического привода 11 и идентифицированную в целом позицией 32.

Крутильный инструмент для затягивания или ослабления соединений, таких как резьбовые соединения, согласно настоящему изобретению работает в соответствии с изложенным ниже способом для затягивания или ослабления соединений.

Когда необходимо повернуть гайку 6, например, для затягивания гайки 6 на детали 4 соединения 1 в гидравлический привод 11 подается жидкость, поршень 13 перемещается так, что шток 14 поршня 13 выдвигается, шток 14 поршня 13 действует с силой на пластину 16 привода 11, например, толкая пластину 16 привода 11, и поворачивает пластину 16 привода 11, которая своей деталью 28 поворачивает гайку 6.

В процессе вращения пластины 16 привода 11 удерживающая собачка 18, расположенная на стационарной части инструмента, например на боковой пластине 15, входит в зацепление с соответствующими зубьями противодействующей пластины 17, так что когда действующая сила передается пластиной привода 11 на гайку 6, противодействующая сила, возникающая во время поворота, передается через боковую пластину 15, удерживающую собачку 18 и противодействующую пластину 17 на неповоротную деталь 3 соединения для предотвращения поворота крутильного инструмента в противоположном направлении.

Пластина 16 привода 11 и соответственно гайка 6 совершают неполный ход, и гайка 6 поворачивается на предварительно установленный угол, например, 20-30°. Для дальнейшего поворота гайки 6 стационарная часть данного инструмента, например цилиндр 12 привода 11 и боковые пластины 15 перемещаются в направлении пластины 16 привода 11. Во время этого перемещения удерживающая собачка 18 свободно проходит над соответствующими зубьями противодействующей пластины 17.

Затем привод 11 вновь активируется и шток 14 поршня 13 выдвигается из цилиндра 12, вновь воздействует на пластину 16 привода 11 и поворачивает пластину 16 привода 11 в следующем ходе на последующий угол. Во время этой стадии имеет место ранее описанный процесс, а именно действующая сила от привода 11 прикладывается пластиной 16 привода 11 к гайке 6 соединения, тогда как противодействующая сила передается через боковую пластину 15, собачку 18 и противодействующую пластину на неповоротную деталь 3 данного соединения.

Противодействующая пластина 17 может сниматься с соответствующей боковой пластины. Она может быть расположена на одной продольной стороне боковых пластинок 15, как показано на фиг. 4, например, для затягивания данного соединения. Затем она может быть снята и помещена на противоположную сторону боковых пластин 15 для, например, ослабления соединения. В первом положении удерживающая собачка 18 взаимодействует с одним набором зубьев, например зубьев 30' противодействующей пластины 17, во втором положении, когда противодействующая пластина помещена на противоположную сторону боковых пластин 15, собачка 18 взаимодействует с другим набором зубьев, например зубьев 30 противодействующей пластины 17. Зубья 30' и 30 могут быть выполнены с наклоном для обеспечения удерживания противодействующей пластины 17 собачкой 18 во время поворота гайки 6 и свободного хода собачки 18 над зубьями во время перемещения цилиндра 12 привода 11 с боковыми пластинами 15 в направлении пластины 16 привода 11.

Следует понимать, что каждый из элементов, описанных выше, или два, или несколько вместе, могут также найти полезное применение в других типах конструкций, отличающихся от типа, описанного выше.

Хотя данное изобретение проиллюстрировано и описано в виде вариантов осуществления крутильного инструмента для затягивания или ослабления соединения, такого как резьбовое соединение, а также способа его затягивания или ослабления, не предполагается, что оно ограничивается приведенными деталями, поскольку могут быть разработаны разные модификации и конструкционные вариации без какого-либо отхода от существа данного изобретения.

Предшествующее описание, как представляется, столь полно раскрывает суть данного изобретения, что другие специалисты без дополнительного анализа с использованием современных знаний легко адаптируют его к различным видам применения, не упустив отличительных признаков, которые с точки зрения предыдущего уровня техники в данной отрасли справедливо составляют существенные черты общих или конкретных аспектов данного изобретения.

Новые заявленные материалы, которые предполагается защитить патентом, изложены в прилагаемой формуле изобретения.

Claims (6)

1. Крутильный инструмент для затягивания или ослабления соединения, такого как резьбовое соединение, включающий ведущий элемент, установленный с возможностью поворота вокруг оси (А) инструмента, предназначенный для зацепления с поворотной деталью соединения (1), такой как гайка, и поворота этой детали в направлении затягивания или ослабления соединения;

гидравлический привод, который содержит цилиндр (12) с поршнем (13), входящий в состав стационарной части инструмента, причем шток (14) поршня (13) выполнен с возможностью соединения с ведущим элементом для обеспечения поворота ведущего элемента на неполный ход;

противодействующий элемент, который выполнен с возможностью входить в зацепление с неповоротной деталью соединения и нейтрализации противодействующей силы, возникающей во время поворота поворотной детали; и удерживающий механизм типа храпового механизма для удерживания стационарной части и противодействующего элемента неподвижно относительно друг друга во время полного рабочего хода ведущего элемента, выполненный таким образом, что он допускает движение стационарной части относительно противодействующего элемента во время нерабочего хода, когда шток (14) перемещается в направлении ведущего элемента.

2. Крутильный инструмент по п.1, отличающийся тем, что удерживающий механизм представляет собой храповой механизм, включающий удерживающую собачку (18), закрепленную с возможностью вращения на стационарной части, и зубья (30', 30), выполненные по внешнему краю противодействующего элемента, причем храповой механизм выполнен с возможностью зацепления удерживающей собачки (18) с зубьями (30', 30) для удерживания стационарной части и противодействующего элемента неподвижно относительно друг друга во время полного хода ведущего элемента и свободного хода удерживающей собачки (18) над зубчатыми средствами (30', 30) при перемещении штока (14) в направлении ведущего элемента во время нерабочего хода.

3. Крутильный инструмент по п.1, отличающийся тем, что противодействующий элемент выполнен съемным для обеспечения возможности размещения попеременно на одной продольной стороне стационарной части или на другой продольной стороне стационарной части.

4. Крутильный инструмент по п.1, отличающийся тем, что ведущий элемент и стационарная часть снабжены средствами, предназначенными для поворота ведущего элемента относительно стационарной части, причем указанные средства включают взаимодействующие выступы (22) и канавки (21), выполненные с возможностью зацепления друг с другом и скольжения относительно друг друга вокруг указанной оси А.

5. Крутильный инструмент по п.1, отличающийся тем, что стационарная часть и противодействующий элемент (17) имеют средства, предназначенные для поворота стационарной части относительно противодействующего элемента и включающие взаимосцепляющиеся выступы (23) и канавки (24), выполненные с возможностью скольжения относительно друг друга вокруг указанной оси А.

6. Способ затягивания или ослабления соединения, такого как резьбовое соединение, осуществляемый с использованием инструмента по любому пп.1-5, включающий следующие стадии:

(a) сцепление ведущего элемента, установленного с возможностью поворота вокруг оси (А) инструмента, с поворотной деталью соединения (1), такой как гайка, для поворота этой детали в направлении затягивания или ослабления соединения;

(b) воздействие гидравлического привода на ведущий элемент для поворота поворотной детали соединения на неполный ход с образованием зазора между приводом и ведущим элементом и одновременно зацепление неповоротной детали соединения с противодействующим элементом для нейтрализации противодействующей силы, возникающей во время поворота поворотной детали;

(c) перемещение привода на величину зазора в направлении ведущего элемента и