НАПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ ИЛИ ТРОСА Российский патент 2003 года по МПК E21B47/00 B66D1/36 

Изобретение относится к подъемно-транспортным механизмам, а именно к усовершенствованию их узлов, и может быть использовано для обслуживания скважин в отраслях добывающей промышленности для спуска и подъема различных скважинных приборов и устройств при гидродинамических и геофизических исследованиях.

Известно направляющее устройство для кабелей, тросов - блок-баланс [Справочник геофизика. Т. 2, Москва, 1961, с. 679, 687, 690], служащий для направления геофизического кабеля в скважину. Он состоит из ролика, по которому кабель направляется в скважину, и рамы-подвески для ролика, устанавливаемой над устьем скважины и состоящей из опоры для оси ролика, основания, щек - боковых ограничителей для ролика, обоймы, удерживающей ось ролика, кронштейна для крепления датчика натяжения кабеля.

Недостатками приведенного устройства являются громоздкость и массивность. Его габариты 1400 х 670 мм.

Известны также устройства, применяющиеся в грузоподъемной и транспортной технике [патент RU 2149820, МПК В 66 С 23/88; учебник для техникумов. Грузоподъемные и транспортные устройства, Москва: Машиностроение, 1967, с. 23-27; Энциклопедический справочник. Машиностроение. Т. 9, M.: Машиностроительная литература, 1950, с. 794; патент US 5645269 А, МПК B 66 D 1/00]. Данные устройства служат для поддержания тросов, канатов, кабелей и направления их движения и имеют несущую раму или корпус, один или более заключенных в обоймы роликов-блоков с кольцевыми канавками-ручьями на ободах роликов для надежного размещения троса, каната, кабеля, оси, подшипники качения.

Недостатками приведенных устройств являются сложность конструкции и обслуживания, громоздкость, металлоемкость и большая масса.

Известно также направляющее устройство из системы роликов, помещенное в конструкцию [патент RU 2173365, МПК D 07 B 7/12]. В этой конструкции система роликов обеспечивает движение стального каната по переменной криволинейной траектории. Направляющие - опорные ролики размещены по периферии круглых роторов и огибаются перемещаемым канатом.

Недостатком данного устройства являются крупные габариты и сложность конструкции.

Известно также направляющее устройство из системы роликов, помещенное в установку [патент RU 2150025, МПК F 04 B 47/02], предназначенное для подъема нефти из скважин. Оно состоит из двух направляющих роликов, расположенных на стойке крепления, неподвижно смонтированной на фундаменте.

Недостатком устройства являются большие габариты и металлоемкость.

Известно также направляющее устройство канатов [патент RU 2120911, МПК B 66 D 1/36] , относящееся к подъемно-транспортным механизмам. Направляющее устройство канатов содержит раму, на которой смонтированы две пары роликов, расположенных друг над другом. На опорных поверхностях роликов выполнена канавка.

К недостаткам устройства относится массивность конструкции.

Известны также устройства для направления, подачи тросов, кабелей. канатов и других протяженных длинномерных тел [патент US 5573226, МПК B 66 D 3/08; патент GB 2296230, МПК B 66 F 19/00]. Устройства содержат узлы с несколькими опорными направляющими роликами, объединенные в обоймы, укрепленные на несущей раме или корпусе.

Недостатками конструкций в приведенных примерах также являются громоздкость, массивность и ограничения по выполнению опорных или несущих функций.

Наиболее близким к заявляемому устройству для направления кабелей или тросов является устройство [Ролик направляющий верхний МР-001,5В. Паспорт. Изготовитель ЗАО "Геофизическая компания ДЕЛЬТА-ЛОТ", г. Саратов, 1999 г.], состоящее из несущей рамы-основания, на которой смонтированы опора роликового типа с одним опорным роликом и сформированной на его опорной поверхности канавкой-ручьем в качестве бокового ограничителя кабеля, ось с подшипниками, узел держателя-подвески, вертикальный ограничитель кабеля, узел очистки ручья ролика. При движении тягового элемента по ролику осуществляется его перемещение без нежелательного смещения влево или вправо.

Данное направляющее устройство достаточно громоздко и имеет большую массу (порядка 50 кг), что осложняет работу узлов грузоподъемных машин и механизмов на высоте, когда ответственный узел размещен в верхней части грузоподъемного устройства, что заставляет принимать дополнительные меры по надежности всего грузоподъемного оборудования в целом. Это значительно удорожает работу и снижает степень ее безопасности. Кроме того, выполнение устройства технологически сложно.

Устройство, кроме того, металлоемко. Опорный ролик выполнен литым и представляет собой габаритную цельную массивную опорную конструкцию, масса которой, например, для ролика с длиной окружности 1,5 метра составляет величину порядка 25 кг.

Задачей заявляемого решения является повышение технологичности изготовления направляющего узла при совершенствовании его габаритов и веса - уменьшения металлоемкости в два и более раз.

Сущность изобретения заключается в том, что в направляющем устройстве для геофизического кабеля или троса, включающем несущий элемент, боковые ограничители, вертикальный ограничитель кабеля, узел держателя-подвески, опору роликового типа с канавками на наружной поверхности роликов и ручей, опора выполнена в виде ряда роликовых пакетов, каждый из которых - ось-подшипник-ролик, размещенных по ходу движения кабеля или троса по криволинейной траектории типа "подъем-спуск", а ручей выполнен в виде паза, образованного щеками боковых ограничителей и опорными поверхностями роликовых пакетов, причем несущий элемент служит одновременно боковыми ограничителями, форма которых - верхняя часть периферии полукруга, вдоль протяженности которых по центральной их части выполнены монтажные отверстия под роликовые пакеты.

Кроме того, заявляется направляющее устройство для геофизического кабеля или троса, отличие которого - в наличии, по крайней мере, одного датчика натяжения кабеля или троса при сохранении всех признаков заявляемого устройства.

Еще одним усовершенствованием заявляемого направляющего устройства является соединение вышеназванного датчика натяжения, по крайней мере, с одним из упруго установленных роликовых пакетов.

Кроме того, заявляется вариант усовершенствования направляющего устройства для геофизического кабеля или троса за счет наличия, по крайней мере, одного датчика линейного перемещения кабеля или троса, соединенного с роликовым пакетом.

Описание заявляемого решения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид направляющего устройства, на фиг.2 - оно же со снятым боковым ограничителем и условным разрезом, где 1 - корпус, 2 - узел держателя-подвески, 3 - боковой ограничитель корпуса, 4 - роликовый пакет ось-подшипник-опорный ролик, 5 - ось роликового пакета, 6 - подшипник, 7 - опорный ролик, 8 - кабель, трос, 9 - узел очистки ручья ролика, 10 - вертикальный ограничитель кабеля, троса, 11 - щека бокового ограничителя, 12 - монтажные отверстия, 13 - датчик линейных перемещений, 14 - датчик натяжения, 15 - болтовое соединение.

Заявляемое устройство состоит из металлического корпуса 1, составленного из боковых ограничителей 3 со щеками 11 для предотвращения боковых смещений перемещающегося троса или кабеля. Вертикальный ограничитель кабеля 10 предотвращает выпадение кабеля из направляющего паза. На корпусе жестко закреплен узел держателя-подвески 2, как правило, сверху, соединяющий направляющее устройство, например, с вышкой-подъемником, роторным столом и т.д. Крепеж элементов корпуса направляющего устройства осуществляют стандартными болтовыми соединениями 15 через монтажные отверстия 12. Роликовые пакеты 4 расставлены таким образом, чтобы обеспечить плавное перемещение кабеля или троса 8 без его резкого излишнего перегиба по пазу - ручью, который образовывают щеки боковых ограничителей 11, расположенные друг напротив друга с боковых сторон, и опорные поверхности роликовых пакетов снизу. Узел держателя-подвески размещен по оси симметрии направляющего устройства и вынесен за пределы рабочей зоны перематываемого объекта (кабеля, троса и т.д.). Для удаления загрязнений с опорных поверхностей роликовых пакетов рядом с каждым пакетом на боковых ограничителях закреплены узлы очистки 9, механически удаляющие грязь. Датчик линейных перемещений 13 и датчик натяжения 14 устанавливаются с наружной стороны боковых ограничителей.

Внутри корпуса размещена обойма роликовых пакетов 4, состоящих из оси 5, подшипников качения 6 и опорных роликов 7, число которых, как правило, 3 или более. Опорные ролики выполнены из коррозионно-стойких высокопрочных сплавов и имеют канавки на рабочей части для удержания перематываемого объекта. Подшипники качения выполнены герметичными для защиты от загрязнения. Число пакетов диктуется конкретными условиями работы в конкретных эксплутационных условиях, в том числе весовой нагрузкой на кабель, механическими характеристиками кабеля и т.д. Крепление роликовых пакетов в системе направляющего устройства осуществляется посредством осей, число которых равно числу роликов, размещенных по окружности внутри и ориентированных по протяженной центральной части между боковыми ограничителями. Формирование пакета ось-подшипник-ролик осуществляется до монтажа в направляющее устройство, в котором данные пакеты устанавливают в монтажные отверстия 12, находящиеся в боковых ограничителях корпуса. Отверстия предусматривают, как правило, с одинаковым шагом вдоль поверхности боковых ограничителей и одинаковым диаметром.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Тяговый орган - кабель или трос укладывают в паз - ручей направляющего устройства. Устройство закрепляют с помощью узла держателя-подвески, например, на подъемной вышке. Перемещение кабеля или троса производится, например, лебедкой. При этом кабель или трос передвигается по опорным поверхностям свободно вращающихся роликовых пакетов вдоль паза - ручья, плавно изменяя направление своего движения.

Устройство при необходимости выполняют с возможностью осуществления измерения натяжения кабеля или троса, а также с возможностью измерения их линейных перемещений.

Заявляемое устройство может выполняться, по крайней мере, с одним роликовым пакетом, взаимодействующим с установленным на корпусе датчиком натяжения, являющимся силоизмерительным элементом системы обработки и регистрации сигнала.

Возможно обеспечение заявляемого устройства другим датчиком, по крайней мере, одним, который кинематически соединен с одним из опорных роликов и служит для измерения линейных перемещений пропущенного через устройство направления кабеля или троса, считая число оборотов ролика.

Уменьшение металлоемкости устройства достигается и формой корпуса в виде криволинейных образующих поверхностей по периферии круга с большими вырезанными сегментами удаленных площадей и, следовательно, металла, между которыми помещен рабочий механизм перемещения в виде обоймы опорных роликов.

Высокие требования по прочности достигаются обычным образом - крепежными резьбовыми болтовыми элементами разных типоразмеров в зависимости от конкретных задач, грузоподъемности и требований надежности, а также выполнением из материалов, обеспечивающих высокую прочность в течение длительного периода эксплуатации в любых климатических условиях. Это достигается с помощью современных антикоррозийных и трудноистираемых покрытий на стальные и другие высокопрочные металлы и сплавы.

Достоинством заявляемой конструкции является простота осуществления при высокой технологичности и их высокой повторяемости, что обеспечивает соответствие требованиям стандарта. Это позволяет непосредственно в условиях эксплуатации в полевых условиях осуществить замену вышедшей из строя части, что невозможно при работе с направляющим устройством, получившим широкое распространение в настоящее время и в ряде регионов единственно известным, решающим эту задачу с одним опорным роликом.

Изобретение относится к подъемно-транспортным механизмам, а именно к усовершенствованию их узлов, и может быть использовано для обслуживания скважин в отраслях добывающей промышленности для спуска и подъема различных скважинных приборов и устройств при гидродинамических и геофизических исследованиях, а также в других отраслях, где используются подъемно-транспортные механизмы. Техническим результатом является повышение технологичности изготовления направляющего узла при совершенствовании его габаритов и веса, уменьшение металлоемкости в два и более раз. Для этого устройство включает несущий элемент, боковые ограничители, вертикальный ограничитель кабеля, узел держателя-подвески, опору роликового типа с канавками на наружной поверхности роликов и ручей. При этом опора выполнена в виде ряда роликовых пакетов, каждый из которых - ось-подшипник-ролик, размещенных по ходу движения кабеля или троса по криволинейной траектории типа "подъем-спуск", а ручей выполнен в виде паза, образованного щеками боковых ограничителей и опорными поверхностями роликовых пакетов. Причем несущий элемент служит одновременно боковыми ограничителями, форма которых - верхняя часть периферии полукруга, вдоль протяженности которых по центральной их части выполнены монтажные отверстия под роликовые пакеты. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Направляющее устройство для геофизического кабеля или троса, включающее несущий элемент, боковые ограничители, вертикальный ограничитель кабеля, узел держателя-подвески, опору роликового типа с канавками на наружной поверхности роликов и ручей, отличающееся тем, что опора выполнена в виде ряда роликовых пакетов, каждый из которых - ось-подшипник-ролик, размещенных по ходу движения кабеля или троса по криволинейной траектории типа "подъем-спуск", а ручей выполнен в виде паза, образованного щеками боковых ограничителей и опорными поверхностями роликовых пакетов, причем несущий элемент служит одновременно боковыми ограничителями, форма которых - верхняя часть периферии полукруга, вдоль протяженности которых, по центральной их части выполнены монтажные отверстия под роликовые пакеты. 2. Направляющее устройство для геофизического кабеля или троса по п.1, отличающееся тем, что оно имеет, по крайней мере, один датчик натяжения кабеля или троса. 3. Направляющее устройство для геофизического кабеля или троса по п.2, отличающееся тем, что датчик натяжения соединен, по крайней мере, с одним роликовым пакетом с возможностью упругого взаимодействия с ним. 4. Направляющее устройство для геофизического кабеля или троса по п.1, отличающееся тем, что в него введен, по крайней мере, один датчик линейного перемещения кабеля или троса, который выполнен соединенным с одним из роликовых пакетов.