МЕХАНИЧЕСКИЙ ТРУБНЫЙ КЛЮЧ Российский патент 1997 года по МПК B23P19/06 B25B13/50 B25B21/00 

Изобретение относится к стационарному инструменту для свинчивания-развинчивания труб нефтяного сортамента и деталей турбобуров в условиях ремонтных баз.

Известен механический трубный ключ, содержащий раму и расположенные на ней задвижку, привод, редуктор, на выходном валу которого размещен патрон с самозажимными эксцентриковыми кулачками, соединенными зубчатым венцом с внутренними зубьями, кулачки выполнены в виде секторов (их в патроне три), равномерно расположенных по окружности [1]
Этот ключ имеет следующие недостатки: мала жесткость кулачков, так как они имеют консольную опору; возможна большая радиальная деформация, что позволяет свинчивать тонкостенные трубы; мал диапазон зажимаемых деталей, так как кулачок выполнен в виде сектора.

Известен механический ключ, содержащий раму, размещенные на ней держатель и привод с редуктором, на первом выходном валу которого расположены эксцентриковые кулачки, кинематически связанные с зубчатыми передачами и первым тормозом, а также средство возврата выходного вала в исходное положение. Эксцентриковые кулачки выполнены в виде сменных секторов [2]
Этот ключ имеет следующие недостатки, которые снижают его технологические возможности: мала жесткость кулачков, так как они имеют консольную опору; возможна большая радиальная деформация, что не позволяет свинчивать тонкостенные трубы и детали; мал диапазон зажимаемых деталей, а для его расширения требуется большая номенклатура сменных кулачков.

Уменьшить деформацию можно было бы путем увеличения числа кулачков, однако из-за неточности изготовления свинчиваемых деталей и самих кулачков равномерно нагруженными могут быть только три кулачка, более того, возникает проблема размещения их по окружности.

Цель изобретения расширение технологических возможностей механического ключа.

Цель достигается тем, что в известном механическом ключе, содержащем раму, размещенные на ней держатель и привод с редуктором, на первом выходном валу которого расположены эксцентриковые кулачки, кинематически связанные между собой зубчатыми передачами и с первым тормозом, а также средство возврата выходного вала в исходное положение, он снабжен дифференциальным механизмом и вторым тормозом, а редуктор снабжен вторым выходным валом с эксцентриковыми кулачками, аналогично связанными между собой вторым тормозом, при этом выходные валы редуктора соосны и кинематически связаны с дифференциальным механизмом.

На фиг. 1 изображен механический ключ, общий вид; на фиг. 2 разрез В-В на фиг.1, показан держатель в разрезе; на фиг. 3 разрез А-А на фиг.1, показан редуктор в разрезе; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг.3, показан поперечный разрез редуктора с кулачками.

Механический трубный ключ содержит раму 1, держатель 2 на подвижной тележке 3, привод 4, редуктор 5. Привод 4 включает в себя электродвигатель 6, шкивы 7 и 8.

Редуктор 5 содержит два выходных вала 9, которые выполнены вместе с зубчатым колесом 10. На колеса 10 жестко установлены обоймы 11 с гнездами для эксцентриковых кулачков 12. Выходные валы 9 расположены на подшипниках-опорах 13. На опоре 13 выполнена резьба 14, шейка 15 и шлицы 16. На резьбе 14 расположены гайки 17, одна из которых имеет рукоятку 18, другая застопорена винтом 19. На шейках 15 установлены зубчатые венцы 20 с внутренним зубом, на шлицах 16 свободно сидят тормозные диски 21.

На обойме 11 установлен механизм возврата 22 валов 9 в исходное угловое положение. Механизм возврата содержит корпус 23, ползун 24 с пальцем 25, ползун 24 подпружинен пружинами 26, а палец 25 входит в паз 27 на обойме 11. На оси 28 расположены блоки шестерни с венцами 29 и 30. Венец 30 зацеплен с шестерней-полуосью 31 дифференциальной передачи 32. Дифференциальная передача 32 состоит из вала-шестерни 33, зубчатого конического колеса 32 и расположенных на нем сателлитов 35.

Эксцентриковый кулачок 12 выполнен в виде диска с эксцентриситетом "e" и снабжен цапфами 36 и 37, опоры которых расположены на колесе 10 и в обойме 11.

На кулачок 12 насажена шестерня 38. Кулачков в ряду три. Один ряд кулачков относительно другого в исходном положении развернут на 60^o.

Держатель 2 соединен с тележкой 3 шарниром 39. На тележке 3 размещено измерительное устройство для измерения момента (не показано).

Конструктивно держатель 2 выполнен почти так же, как и редуктор. В держателе отсутствует ось 28 с венцами 29 и 30. Он снабжен маховиком 40 для зажима-разжима трубы и кулачковой муфтой 41. Колесо 10 на держателе выполнено заодно с зубчатым венцом, тормозные диски отсутствуют.

Механический трубный ключ работает следующим образом. Включается электродвигатель 6, вращение через шкивы 7 и 8, дифференциальную передачу 32, шестерни-полуоси 31, зубчатые венцы 29,30 передается зубчатым колесам 10. Поворачивается рукоятка 18 с гайкой 17, которая, смещаясь по оси, прижимает тормозной диск 21 к колесу 10, колесо 10 смещается и выбирает зазор K (уменьшается), затормаживает диском 21 зубчатые венцы 20. Колесо 10 продолжает вращение и кулачки 12 одновременно разворачиваются. Так устанавливается необходимый диаметр. На держателе это делается вращением маховика 40.

Установив необходимый диаметр, вставляются трубы 42 и устанавливаются в осевом направлении (по длине).

В держателе зажим труб осуществляется маховиком 40, после чего он контрится муфтой 41.

Вручную обеспечивают заход резьбы, после чего включают электродвигатель на завинчивание и в первоначальный момент рукояткой 18 притормаживают зубчатые венцы 20 для самозатяжки трубы 42 кулачками.

Трение между тормозными дисками 21 и зубчатым венцом 20 во много раз(20-25 и более) больше, чем между колесами 10 и венцом 20 обеспечивается это конструктивно.

По достижении необходимого момента затяжки дают кратковременный реверс электродвигателя, чтобы освободить трубу из редуктора, затем маховиками 40 освобождают трубу из держателя.

Механизм возврата 22 выходных валов 9, а с ними заодно всех элементов, закрепленных и выполненных на валу, в нейтральном положении обеспечивает равномерное расположение всех шести кулачков под 60^o, или, что то же самое, смещение одного ряда относительно другого под 60^o.

При разнице моментов на колесах 10 этот угол может изменяться за счет податливости пружин 26 в пределах ± до 8^o.

В каждом ряду нагрузка между кулачками распределяется равномерно. Из-за неточности изготовления трубы 42 или какого-либо другого дефекта (например, местная вмятина и пр.) кулачки какого-либо ряда будут малозагружены, т.е. на них будет меньший момент, тогда этот ряд начнет вращаться быстрее (угол 60^o изменится) и кулачки моментально сойдутся момент вырoвнится за счет дифференциальной передачи.

В результате оба ряда будут нагружены равномерно, а труба будет сжата в шести точках, почти равномерно распределенных. Радиальная нагрузка на сжатие трубы уменьшится вдвое, а деформация в 10 раз. Опасность остаточных деформаций исключается.

Наличие двух цапф на кулачке увеличивает его жесткость, да еще уменьшается и нагрузка на него в 2 раза, все это позволяет увеличить эксцентриситет кулачка и расширить диапазон свинчиваемых труб, что значительно расширяет технологические возможности ключа, делает его более выгодным в сравнении с существующими, позволяет работать с тонкостенными трубами и деталями.

Изобретение относится к стационарному инструменту для свинчивания-развинчивания труб нефтяного сортамента и деталей турбобуров в условиях ремонтных баз. Механический ключ содержит раму 1, размещенные на ней привод 4 и редуктор 5, на выходном валу которого размещен ряд кулачков, соединенных зубчатым венцом, снабженным тормозом. Редуктор имеет два соосных вала, соединенных дифференциальной передачей и механизмом возврата валов в исходное угловое положение, при этом каждый выходной вал снабжен рядом эксцентриковых кулачков. 4 ил.

Механический трубный ключ, содержащий раму, размещенные на ней держатель и привод с редуктором, на первом выходном валу которого расположены эксцентриковые кулачки, кинематически связанные между собой зубчатыми передачами и с первым тормозом, а также средство возврата выходного вала в исходное положение, отличающийся тем, что он снабжен дифференциальным механизмом и вторым тормозом, а редуктор снабжен вторым выходным валом с эксцентриковыми кулачками, аналогично связанными между собой и со вторым тормозом, при этом выходные валы редуктора соосны и кинематически связаны с дифференциальным механизмом.