RU199199U1

RU199199U1 - HYDRAULIC WRENCH FOR BREWING AND UNLOCKING PIPES

Info

Publication number: RU199199U1
Application number: RU2020110473U
Authority: RU
Inventors: Азат Варисович Яхин; Андрей Сергеевич Токарев; Денис Владимирович Каретников; Елена Александровна Удалова
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2020-08-21

Abstract

Полезная модель относится к области гидрофицированного (гидроприводного) нефтяного технологического оборудования и может быть использована для механизации процессов соединения (свинчивания) и разъединения (развинчивания) бурильных и насосно-компрессорных труб (НКТ) при капитальном и подземном ремонте скважин.Задачей полезной модели является создание нового гидравлического ключа для свинчивания и развинчивания труб с достижением следующего технического результата: упрощение конструкции и уменьшение габаритов устройства, возможность получения бесступенчатого и более широкого диапазона скоростей (крутящих моментов) на выходе и возможность плавного страгивания из неподвижного состояния выходного вала с последующим увеличением скорости и крутящего момента.Указанная задача решается тем, в гидравлическом ключе для свинчивания и развинчивания труб, содержащем гидромотор с выходным валом, гидрораспределителем, выполненным с возможностью позиционирования золотника в положениях "прямой ход" и "обратный ход", кинематически связанные редуктор и ротор с трубозажимным механизмом, а также кинематически связанные стопор и компенсатор, согласно полезной модели, гидромотор и гидрораспределитель выполнены односекционными, при этом гидромотор применяют аксиально-поршневой.The utility model relates to the field of hydraulically driven (hydraulically driven) oil processing equipment and can be used to mechanize the processes of connecting (making up) and disconnecting (unscrewing) drill pipes and tubing during capital and underground workover of wells. The task of the utility model is to create a new hydraulic wrench for screwing and unscrewing pipes with the achievement of the following technical result: simplifying the design and reducing the size of the device, the possibility of obtaining a stepless and wider range of speeds (torques) at the output and the possibility of smooth starting from a stationary state of the output shaft with a subsequent increase in speed and torque . The specified problem is solved by the fact that in a hydraulic wrench for screwing and unscrewing pipes, containing a hydraulic motor with an output shaft, a hydraulic distributor made with the possibility of positioning the spool in the "forward stroke" and "about return stroke ", a kinematically connected gearbox and a rotor with a pipe clamping mechanism, as well as a kinematically connected stopper and compensator, according to the utility model, the hydraulic motor and hydraulic distributor are made single-section, while the hydraulic motor is used as an axial piston.

Description

Полезная модель относится к области гидрофицированного (гидроприводного) нефтяного технологического оборудования и может быть использована для механизации процессов соединения (свинчивания) и разъединения (развинчивания) бурильных и насосно-компрессорных труб (НКТ) при капитальном и подземном ремонте скважин.The utility model relates to the field of hydraulic (hydraulically driven) oil processing equipment and can be used to mechanize the processes of connecting (making up) and disconnecting (unscrewing) drill pipes and tubing during capital and underground workover of wells.

Известен гидравлический ключ для свинчивания и развинчивания труб [Авторское свидетельство СССР №832041, МПК Ε21В 19/16. БИ, 1981, №19.], содержащий односекционный гидромотор с выходным валом, кинематически связанным с трубозажимным механизмом, гидрораспределитель с первой и второй секциями, выполненными с возможностью позиционирования золотников в положениях «прямой ход», «обратный ход» и «холостой ход», компенсатор, выполненный на основе гидроцилиндра и кинематически связанный с трубозажимным механизмом, соединенные последовательно предохранительный и обратный клапаны и включенный параллельно им подпорный клапан, при этом первая секция гидрораспределителя соединена с напорной и сливной магистралями и магистралями гидромотора, вторая секция гидрораспределителя подключена к напорной и сливной магистралям и магистрали гидроцилиндра, а подпорный клапан включен между напорной магистралью и магистралью гидроцилиндра.Known hydraulic wrench for screwing and unscrewing pipes [USSR author's certificate No. 832041, IPC 21B 19/16. BI, 1981, No. 19.], containing a single-section hydraulic motor with an output shaft, kinematically connected with a pipe clamping mechanism, a hydraulic valve with the first and second sections, made with the possibility of positioning the spools in the positions of "forward travel", "reverse travel" and "idle travel" , a compensator made on the basis of a hydraulic cylinder and kinematically connected to a pipe clamping mechanism, a safety valve and a check valve connected in series and a pressure valve connected in parallel to them, while the first section of the hydraulic distributor is connected to the pressure and return lines and the hydraulic motor lines, the second section of the hydraulic valve is connected to the pressure and drain lines and lines of the hydraulic cylinder, and the back-up valve is connected between the pressure line and the line of the hydraulic cylinder.

Недостатком указанного технического решения является невозможность получения на выходном валу гидромотора различных по величине скоростей вращения и крутящих моментов, которые необходимы при выполнении операций свинчивания и развинчивания НКТ.The disadvantage of this technical solution is the impossibility of obtaining on the output shaft of the hydraulic motor different in magnitude of the speed of rotation and torque, which are necessary when performing the operations of make-up and breakout of tubing.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является гидравлический ключ для свинчивания и развинчивания труб [Пат. РФ №39638, опубл. 2004.08.10], содержащий первую секцию гидромотора с выходным валом, гидрораспределитель с первой секцией, выполненной с возможностью позиционирования золотника в положениях "прямой ход" и "обратный ход" и соединенной через первый канал высокого давления, первый дренажный канал и первую пару рабочих каналов соответственно с напорной и сливной магистралями и магистралями первой секции гидромотора, предохранительный клапан, соединяющий напорную и сливную магистрали, кинематически связанные редуктор и ротор с трубозажимным механизмом, а также кинематически связанные стопор и компенсатор, при этом гидромотор и гидрораспределитель снабжены соответствующими вторыми секциями, причем вторая секция гидромотора размещена на выходном валу первой секции гидромотора и выполнена с рабочим объемом, отличным от рабочего объема первой секции гидромотора, вторая секция гидрораспределителя через второй канал высокого давления, второй дренажный канал и вторую пару рабочих каналов соединена соответственно с первым каналом высокого давления, первым дренажным каналом и магистралями второй секции гидромотора, при этом первая и вторая секции гидрораспределителя выполнены с возможностью дополнительного позиционирования золотников в промежуточном положении "холостой ход" и через включенные последовательно пропускные каналы соединены с напорной и сливной магистралями, а редуктор кинематически связан с выходным валом первой секции гидромотора.The closest in technical essence and the achieved result is a hydraulic tong for screwing and unscrewing pipes [US Pat. RF No. 39638, publ. 2004.08.10], containing the first section of a hydraulic motor with an output shaft, a hydraulic valve with a first section configured to position the spool in the forward and reverse positions and connected through the first high pressure channel, the first drainage channel and the first pair of working channels respectively with the pressure and drain lines and lines of the first section of the hydraulic motor, a safety valve connecting the pressure and drain lines, a kinematically connected reducer and a rotor with a pipe clamping mechanism, as well as a kinematically connected stopper and compensator, while the hydraulic motor and hydraulic distributor are equipped with corresponding second sections, the second the section of the hydraulic motor is located on the output shaft of the first section of the hydraulic motor and is made with a working volume different from the working volume of the first section of the hydraulic motor, the second section of the hydraulic valve through the second high pressure channel, the second drainage channel and the second pair of working channels are connected respectively to the first high pressure channel, the first drainage channel and the lines of the second section of the hydraulic motor, while the first and second sections of the hydraulic valve are made with the possibility of additional positioning of the spools in the intermediate position "idle" and through the flow channels connected in series are connected to the pressure and drain lines, and the gearbox is kinematically connected to the output shaft of the first section of the hydraulic motor.

Недостатками указанного технического решения являются сложность конструкции и большие габариты устройства, ограниченный диапазон скоростей (крутящих моментов) на выходе и невозможность плавного страгивания из неподвижного состояния выходного вала с последующим увеличением скорости и крутящего момента.The disadvantages of this technical solution are the complexity of the design and large dimensions of the device, a limited range of speeds (torques) at the output and the impossibility of smooth starting from a stationary state of the output shaft with a subsequent increase in speed and torque.

Задачей полезной модели является создание нового гидравлического ключа для свинчивания и развинчивания труб с достижением следующего технического результата: упрощение конструкции и уменьшение габаритов устройства, возможность получения бесступенчатого и более широкого диапазона скоростей (крутящих моментов) на выходе и возможность плавного страгивания из неподвижного состояния выходного вала с последующим увеличением скорости и крутящего момента.The task of the utility model is to create a new hydraulic tong for screwing and unscrewing pipes with the achievement of the following technical result: simplifying the design and reducing the dimensions of the device, the possibility of obtaining a stepless and wider range of speeds (torques) at the output and the possibility of smooth starting from a stationary state of the output shaft with subsequent increase in speed and torque.

Указанная задача решается тем, в гидравлическом ключе для свинчивания и развинчивания труб, содержащем гидромотор с выходным валом, гидрораспределителем, выполненным с возможностью позиционирования золотника в положениях "прямой ход" и "обратный ход", кинематически связанные редуктор и ротор с трубозажимным механизмом, а также кинематически связанные стопор и компенсатор, согласно полезной модели, гидромотор и гидрораспределитель выполнены односекционными, при этом гидромотор применяют аксиально-поршневой.This problem is solved by the fact that in a hydraulic wrench for screwing and unscrewing pipes, containing a hydraulic motor with an output shaft, a hydraulic distributor made with the possibility of positioning the spool in the "forward" and "reverse" positions, a kinematically connected gearbox and a rotor with a pipe clamping mechanism, and the kinematically connected stopper and compensator, according to the utility model, the hydraulic motor and the hydraulic valve are made single-section, while the hydraulic motor is used axial-piston.

Отказ от вторых секций гидромотора и гидрораспределителя позволяет упростить конструкцию и уменьшить габариты устройства. Замена гидромотора на аксиально-поршневой позволяет получать широкий диапазон скорости и момента вращения на выходном валу без необходимости снабжения устройства вторыми секциями гидромотора и гидрораспределителя.The rejection of the second sections of the hydraulic motor and hydraulic valve allows to simplify the design and reduce the dimensions of the device. Replacing the hydraulic motor with an axial piston motor allows obtaining a wide range of speed and torque on the output shaft without the need to supply the device with second sections of the hydraulic motor and hydraulic valve.

На фиг. 1 представлена гидравлическая схема гидравлического ключа для свинчивания и развинчивания труб.FIG. 1 shows a hydraulic diagram of a hydraulic tong for screwing and unscrewing pipes.

На фиг. 2 представлена функциональная схема (схема передачи усилий) гидравлического ключа для свинчивания и развинчивания труб.FIG. 2 shows a functional diagram (diagram of the transfer of forces) of a hydraulic tong for screwing and unscrewing pipes.

Гидравлический ключ для свинчивания и развинчивания труб состоит из аксиально-поршневого регулируемого гидромотора 1 с механизмом управления 2, гидрораспределителя 3, редуктора 4, ротора 5, трубозажимного механизма 6, компенсатора 7, стопора 8, валика управления 9, рычага управления 10, предохранительного 11 и редукционного 12 клапанов, нагнетателя 13, приемника 14 рабочей жидкости.The hydraulic wrench for screwing and unscrewing pipes consists of an axial-piston variable hydraulic motor 1 with control mechanism 2, hydraulic valve 3, gearbox 4, rotor 5, pipe clamping mechanism 6, compensator 7, stopper 8, control shaft 9, control lever 10, safety 11 and 12 reducing valves, 13 supercharger, 14 working fluid receiver.

Гидравлический ключ работает следующим образом.The hydraulic wrench works as follows.

Гидравлический ключ подвешивается на вышке или мачте на канате (на чертеже не показаны) и подводится к трубам 15 и 16 (не входят в состав гидравлического ключа). Приемник рабочей жидкости 14 служит для забора рабочей жидкости. Внешний нагнетатель 13 нагнетает поток рабочей жидкости в напорную магистраль. Энергия потока рабочей жидкости, направленная через гидрораспределитель 3, преобразуется гидромотором 1 во вращательное движение его выходного вала. Вал через редуктор 4 приводит в движение ротор 5, трубозажимный механизм 6 которого обеспечивает захват трубы 15. Другая труба 16 фиксируется посредством стопора 8 гидроключа. Гидрораспределитель 3 управляется позиционированием соответствующего золотника в различных положениях с помощью рычага 10. Рычаг 10 управляет соответствующей секцией гидрораспределителя 3 и, соответственно, гидромотором 1. Гидромотор 1, в зависимости от регулируемого механизмом управления 2 рабочего объема, имеет возможность получения различных скоростей (моментов) вращения ротора 5 с трубозажимным механизмом 6 в одну сторону и аналогично в противоположную сторону.The hydraulic tong is suspended from a tower or mast on a rope (not shown in the drawing) and is fed to pipes 15 and 16 (not included in the hydraulic tong). The receiver of the working fluid 14 serves to take the working fluid. An external blower 13 injects a flow of working fluid into the pressure line. The energy of the flow of the working fluid directed through the hydraulic valve 3 is converted by the hydraulic motor 1 into the rotary motion of its output shaft. The shaft through the gearbox 4 drives the rotor 5, the pipe clamping mechanism 6 of which provides the grip of the pipe 15. The other pipe 16 is fixed by means of the stopper 8 of the hydraulic tong. Hydraulic distributor 3 is controlled by positioning the corresponding spool in different positions using the lever 10. Lever 10 controls the corresponding section of the valve 3 and, accordingly, the hydraulic motor 1. The hydraulic motor 1, depending on the working volume regulated by the control mechanism 2, has the ability to obtain different speeds (moments) of rotation rotor 5 with pipe clamping mechanism 6 in one direction and similarly in the opposite direction.

Claims

A hydraulic wrench for screwing and unscrewing pipes, containing a hydraulic motor with an output shaft, a hydraulic valve made with the possibility of positioning the spool in the forward and reverse positions, a kinematically connected gearbox and a rotor with a pipe clamping mechanism, as well as a kinematically connected stopper and compensator, characterized in that the hydraulic motor and hydraulic valve are made single-section, while the hydraulic motor is used axial-piston.