SU1350325A1 - Автоматический ключ дл свинчивани и развинчивани насосных штанг - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области бурени  скважин. Цель изобретени  - повышение надежности устр-ва в работе за счет повышени  надежности захвата насосных штанг. Ключ включает разрезной корпус 11 с упором 19, разрезную рабочую шестерню (РШ) 14 с захватным и установочным механизмами и привод механизмов. Захватный механизм содержит установленные в направл юш,их 27 обоймы 26 и расположенные между ними ползуны 28 с жестА 38 - Г jQ 31 28 39 зи i (Л САЭ сл о со rsD СП 40 «/

Description

ко закрепленными на них пальцами 30 и 31 соответственно. В обоймах 26 с возможностью радиального перемещени  установлены подпружиненные пружиной 38 пакеты пластин (ПП) 37 и клинь  39, контактирующие с ПП 37 и ползунами 28. Установочный механизм содержит стопор 21, размещенный в пазу РШ 14 с возможностью радиального перемещени , и жестко св занный с ним палец 22. С обоймами 26, ползуном 28 и стопором 21 посредством пальцев 22, 30, 31 св зано подвижно установленное на РШ 14 храповое колесо (ХК) 24. Пальцы 22, 30 и 31 размещены соответственно в фигурных пазах 33 и 34 разрезного храпового кольца 25, установленного на ХК 24 с возможностью

1

Изобретение относитс  к области бурени  скважин, а именно к устройствам дл  свинчивани  и развинчивани  насосных штанг.

Цель изобретени  - повыщение надежности работы устройства за счет повышени  надежности захвата насосных щтанг.

На фиг. 1 изображен ключ, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Автоматический ключ дл  свинчивани  и развинчивани  насосных штанг состоит из основани  1 и установленных на нем стопорного ключа 2, редуктора 3 с реверсивным приводом 4, выполненным гидравлическим . Стопорный ключ 2 имеет гидроцилиндр 5 и челюсти 6, кинематически св занные между собой.

Редуктор 3 крепитс  на основании 1 с помощью колонок 7 и направл ющих 8 с регулировочными гайками 9. Между редуктором 3 и гайками 9 установлены пружины 10.

Редуктор 3 содержит разрезной корпус 11, в котором расположены св занна  с реверсивным приводом 4 ведуща  шестерн  12, промежуточные шестерни 13 и ведома  разрезна  рабоча  шестерн  14 с захватным механизмом 15 дл  захвата н.танг 16. Рабоча  шестерн  14 установлена на роликах 17. На корпусе 11 с помощью оси 18 закреплен упор 19.

В рабочей шестерне 14 выполнен паз 20, в котором размещен стопор 21 с жестко св занным с ним пальцем 22, образующие установочный механизм 23. На рабочей щес- терне 14 посредством Т-образной направл ющей соосно установлено храповое колесо 24 с разрезным кольцом 25.

поворота. При этом ХК 24 с собачкой 46, подвижно установленной на корпусе 11 и св занной с ХК 24 гидроцилиндром 48, образует привод. Собачка 46 выполнена в виде двух подпружиненных двуплечих рычагов 43. Стопор т колонну щтанг. При по- д-аче давлени  в гидроцилиндр 48 его шток воздействует на рычаги 43 и поворачивает их вместе с ХК 24. При этом кольцо 25 поворачиваетс , стопор 21 перемещаетс  и отходит от упора 19 внутрь РШ 14. Обоймы 26 с ПП 37 надвигаютс  на квадрат щтанги. Ползуны 28 перемещаютс , ПП 37 взаимодействуют с гран ми щтанги , перераспредел ютс  и охватывают квадрат штанги. Клинь  39 фиксируют ПП 37. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Захватный механизм 15 содержит обоймы 26, установленные в выполненньЕх в рабочей шестерне 14 направл ющих 27, и ползуны 28, имеющие участки 29 с клиновым профилем и раз.мещенные между

обоймами 26 и направл ющими 27. На обоймах 26 и ползунах 28 жестко закреплены пальцы 30 и 3 соответственно. Храповое колесо 24 имеет зев 32, совпадающий с разрезом кольца 25.

В разрезном кольце 25 выполнены фигурные пазы 33 и 34. Пазы 34 имеют кольцевые участки 35 и профилированные участки 36. В паз 33 входит палец 22, а в пазы 34 вход т пальцы 30 и 31, образу  кинематическую св зь храпового ко леса 24 с обоймами 26, ползунами 28 и стопором 21, причем пальцы 31 ползунов 28 всегда наход тс  в профилированном участке 36, выполненном с углом подъема, меньшим угла трени .

0 В обоймах 26 размещены пакеты пластин 37, пружины 38 и клинь  39, контактирующие с пакетами пластин 37 и участками 29 с клиновым профилем ползунов 28. Клинь  39 и участки 29 ползунов 28 выполнены с углом наклона, меньшим угла трени .

В корпусе 1I концентрично храповому колесу 24 выполнен кольцевой паз 40 с зубь ми 41. В кольцевом пазу 40 установлен кольцевой ползун 42 с размещенными на нем двум  двуплечими рычагами 43, одни из плеч которых имеют форму вилки , а другие - шарнирно св заны .между собой т гой 44. Двуплечие рычаги 43 установлены на кольцевом ползуне 42 на рассто нии друг от друга, превышающе.м ширину зева 32 храпового колеса 24. С ры5

0

чагами 43 жестко св заны кулачки 45, вход щие во впадины зубьев 41. Двуплечие рычаги 43, св занные т гой 44, представл ют собой собачку 46 храпового механизма .

На кольцевом ползуне 42 -симметрично закреплены пружины 47, вторые концы которых св заны с плечами двуплечих рычагов 43. На корпусе 11 шарнирно закреплен гидроцилиндр 48, шток которого шарнирно св зан с т гой 44.

Гидроцилиндр 48, храповое колесо 24 и собачка храпового механизма образуют привод захватного 15 и установочного 23 механизмов .

Разрезное кольцо 25 закреплено с помощью стержней 49, жестко св занных с храповым колесом 24 и размещенных в радиальных пазах 50, выполненных в разрезном кольце 25.

Ключ работает следующим образом.

Перед работой автоматический ключ на-

ходитс  в исходном положении, при котором разрезы корпуса 11 и рабочей шестерни 14-, зев 32 храпового колеса 24 и разрез кольца 25 совпадают, а реверсивный привод 4 выключен. Автоматический ключ надвигают на колонну штанг 16.

После этого включают гидроцилиндр 5 стопорного ключа 2. При этом челюсти 6 закрываютс  и стопор т колонну штанг 16.

Одновременно подают давление в штоко- вую полость гидроцилиндра 48, шток которого воздействует через т гу 44 на двуплечие рычаги 43 и поворачивает их, преодолева  усилие пружины 47. Усилие гидроцилиндра 48 передаетс  и на кольцевой ползун 42, который удерживаетс  от перемещени  кулачками 45, вход щими во впадины зубьев 41.

При повороте двуплечих рычагов 43 их плечи, имеющие форму вилки, вход т во впадины зубьев храпового колеса 24. Вместе с двуплечими рычагами 43 поворачиваютс  св занные с ними кулачки 45, выход  из впадин зубьев 41 кольцевого паза 40.

После этого кольцевой ползун 42 имеет возможность перемещатьс  в кольцевом пазу 40. Во врем  дальнейшего движени  штока гидроцилиндра 48 происходит перемещение кольцевого ползуна 42 с размещенными на нем двуплечими рычагами 43, наход щимис  в зацеплении с храповым колесом 24, которое в результате поворачиваетс  в Т-образной направл ющей.

При повороте храпового колеса 24 поворачиваетс  закрепленное на нем разрезное кольцо 25, в результате чего посредством пальца 22, вход щего в паз 33,

25

30

35

40

45

50

Так как угол наклона клиньев 39 и участков 29 ползунов 28 меньше угла трени , то обеспечиваетс  самоторможение ползунов 28 и надежна  фиксаци  пакетов пластин 37 относительно граней квадрата штанги 16. Дополнительным условием надежной фиксации захватного механизма 15 служит выполнение профилированных участков 36 с углом подъема, меньшим угла трени .

Вследствие того, что детали автоматического ключа имеют отклонени  размеров в пределах допуска на их изготовление, то одновременного заклинивани  ползунов 28 может не произойти. Дл  исключени  этого  влени  предусмотрено самоцентрирование разрезного кольца 25 в пределах радиальных пазов 50. После, контактировани  одного из ползунов 28 с клином 39 происходит смещение в радиальном направлении разрезного кольца 25 и его самоустановка , обеспечива  взаимодействие ползунов 28 с клинь ми 39.

После охвата квадрата щтанги 16 пакетами пластин 37 и фиксации захватного механизма 15 полости гидроцилиндра 48 соедин ютс  со сливом. Под действием симметрично закрепленных пружин 47 двуплечие рычаги 43 поворачиваютс  и устанавливаютс  в положение, при котором их плечи, имеющие форму вилки, выход т из зацеплени  с зубь ми храпового колеса 24, а кулачки 45 вход т во впадины зубьев 41.

Затем включают реверсивный привод 4, который посредством ведущей шестерни 12 и промежуточных шестерен 13 приводит во вращение рабочую щестерню 14 с захватным механизмом 15 в соответствующем

происходит перемещение стопора 21 и отход55 направлении и производ т свинчивание или

его от упора 19 вовнутрь рабочей шее-развинчивание штанг 16.

терни 14, а посредством пальцев 30 и 31,В процессе свинчивани  или развинчивавход щих в профилированные участки 36ни  редуктор 3 перемещаетс  на колон0

5

0 терни 14.

пазов 34, происходит надвигание обоймы 26 с пакетами пластин 37 на квадрат штанги 16 и перемещение ползунов 28. При этом пластины 37 взаимодействуют с гран ми произвольно ориентированного квадрата штанги 16, перераспредел ютс  и охватывают квадрат штанги 16, сжима  пружины 38.

В дальнейшем пальцы 30 вход т в кольцевые участки 35 пазов 34 и обоймы 26 с пакетами пластин 37 и клинь ми 39 прекращают движение, остава сь в выдвинутом положении, а пальцы 31, наход щиес  по-прежнему в профилированных участках 36, продолжают перемещать ползуны 28 до взаимодействи  их участков 29 с клиновым профилем с клинь ми 39. В результате происходит заклинивание пакетов пластин 37, охватывающих грани квадрата штанги 16, а также заклинивание обойм 26 и ползу- юв 28 в направл ющих 27 рабочей шес0 терни 14.

5

0

5

0

5

0

Так как угол наклона клиньев 39 и участков 29 ползунов 28 меньше угла трени , то обеспечиваетс  самоторможение ползунов 28 и надежна  фиксаци  пакетов пластин 37 относительно граней квадрата штанги 16. Дополнительным условием надежной фиксации захватного механизма 15 служит выполнение профилированных участков 36 с углом подъема, меньшим угла трени .

Вследствие того, что детали автоматического ключа имеют отклонени  размеров в пределах допуска на их изготовление, то одновременного заклинивани  ползунов 28 может не произойти. Дл  исключени  этого  влени  предусмотрено самоцентрирование разрезного кольца 25 в пределах радиальных пазов 50. После, контактировани  одного из ползунов 28 с клином 39 происходит смещение в радиальном направлении разрезного кольца 25 и его самоустановка , обеспечива  взаимодействие ползунов 28 с клинь ми 39.

После охвата квадрата щтанги 16 пакетами пластин 37 и фиксации захватного механизма 15 полости гидроцилиндра 48 соедин ютс  со сливом. Под действием симметрично закрепленных пружин 47 двуплечие рычаги 43 поворачиваютс  и устанавливаютс  в положение, при котором их плечи, имеющие форму вилки, выход т из зацеплени  с зубь ми храпового колеса 24, а кулачки 45 вход т во впадины зубьев 41.

Затем включают реверсивный привод 4, который посредством ведущей шестерни 12 и промежуточных шестерен 13 приводит во вращение рабочую щестерню 14 с захватным механизмом 15 в соответствующем

5 направлении и производ т свинчивание или

ках 7, наход щихс  в направл ющих 8, соответственно сжима  или разжима  пружины 10. Необходимое рассто ние между захватным механизмом 15 и челюст ми 6 стопорного ключа 2 заранее устанавливаетс  регулировочными гайками 9.

Дл  отвода ключа после окончани  операции свинчивани  или развинчивани  и выключени  реверсивного привода 4 подают давление в поршневую полость гидроцилиндра 48, шток которого, выдвига сь, воздействует через т гу 44 на двуплечие рычаги 43 и, преодолева  усилие пружины 47, поворачивает их, ввод  в зацепление с зубь ми храпового колеса 24. После поворота двуплечих рычагов 43 кулачки 45 выход т из впадин зубьев 41 и кольцевой ползун 42 перемещаетс  в кольцевом пазу 40, поворачива  при этом посредством двуплечих рычагов 43 храповое колесо 24 с разрезным кольцом 25. Последнее воздействует на палец 22, вход щий в паз 33, и выдвигает стопор 21 из рабочей шестерни 14 дл  взаимодействи  с упором 19. Пальцы 30, вход щие в кольцевые участки 35 пазов 34, обоймы 26 не перемещают, а пальцы 31, наход щиес  в профилированных участках 36, отвод т ползуны 28 от клиньев 39, расклинива  пакеты пластин 37 и обоймы 26. Во врем  дальнейшего поворота разрезного кольца 25 пальцы 30 вход т в профилированные участки 36 пазов 34, и обоймы 26 с пакетами пластин 37 отвод тс  от штанги 16. Зев 32 храпового колеса 24 совмещаетс  с разрезом рабочей шестерни 14.

После этого полости гидроцилиндра 48 соедин ют со сливом. Под действием симметрично закрепленных пружин 47 двуплечие рычаги 43 поворачиваютс  и выход т из зацеплени  с храповым колесом 24, а кулачки 45 вход т во .впадины зубьев 41. Включают реверсивный привод 4, который приводит во вращение рабочую шестерню 14 с выдвинутым стопором 21. Вращение рабочей шестерни 14 происходит до момента контактировани  стопора 21 с упором 19. При этом вращение рабочей шестерни 14 прекращаетс , привод 4 включаетс , а разрез рабочей шестерни 14 совмещаетс  с разрезом корпуса 11. Посредством гидроцилиндра 5 раскрывают челюсти 6 стопорного ключа 2. Автоматический ключ отвод т от колонны штанг 16.

Claims (4)

1. Формула изобретени 

   . Автоматический ключ дл  свинчивани  и развинчивани  насосных штанг, включающий разрезной корпус с упором, разрезную рабочую щестерню с захватным и установочным механизмами и привод меха- низмов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы устройства, захватный механизм выполнен в виде установленных с возможностью радиального перемещени  обойм с пакетами подпружинен

   ных пластин и клинь ми и взаимодеист

   вующих ползунов с клинь ми, установленных с возможностью взаимодействи  с пластинами и фиксации их в рабочем положении , установочный механизм выполнен в виде стопора, размещенного в пазу ра- бочей шестерни с возможностью радиального перемещени , а привод выполнен в виде подвижно установленного на рабочей шестерне храпового колеса, кинематически св занного с обоймами, ползунами и стопором , и собачки, подвижно установленной в корпусе и св занной с ним посредством гидроцилиндра.
2. 2.Ключ по п. 1, отличающийс  тем, что храповое колесо св зано с обойма.ми, ползуном и стопором посредством пальцев,

   размещенных в фигурных пазах разрезного кольца, установленного на храпово.м колесе с возможностью поворота.
3. 3.Ключ по п. 1, отличающийс  тем, что собачка выполнена в виде двух подпружиненных двуплечих рычагов, одни из

   плеч которых имеют форму вилки дл  взаимодействи  с храповым колесом, а другие - шарнирно св заны между собой посредством т ги, соединенной с гидроцилиндром , причем двуплечие рычаги установлены на кольцевом ползуне на рассто НИИ друг от друга, превышающем ширину зева храпового колеса, и имеют жестко соединенные с ними кулачки, а корпус выполнен с кольцевым пазом под кольцевой ползун и зубь ми дл  взаимодействи  с кулачками двуплечих рычагов.
4. 4. Ключ по п. 1, отличающийс  тем, что углы наклона клиньев и ползунов и углы подъема фигурных пазов разрезного кольца выполнены меньшими, чем yrOvi трени .

   12

   2 Z52l20J

   / Л // С-

   игЛ

   2 9 50 25 30 37