ЭЛЕВАТОР Российский патент 2003 года по МПК E21B19/06 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию, применяемому при подземном ремонте нефтяных и газовых скважин, и используется для захвата колонны насосно-компрессорных труб и удержания их на весу в процессе спуско-подъемных операций.

Известен элеватор трубный для захвата и удержания на весу колонны насосно-компрессорных труб (см. , например, Патент РФ 2099503, М.кл. Е 21 В 19/06, опубл. 1997), содержащий корпус с серьгой, поворотные сегментные захваты, рукоятку управления, выполненную в виде подвижной тяги с фиксатором, выполненным в виде стержня, установленного с возможностью вертикального перемещения в закрытом положении рукоятки управления.

Недостатками известного элеватора являются низкие эксплуатационные качества и надежность работы. Одна из причин указанных недостатков обусловлена конструктивными особенностями устройства, а именно отсутствием стопорения фиксаторов от самопроизвольного их срабатывания, что снижает степень надежности закрытия захвата.

Известен также принятый за прототип элеватор (См. патент РФ 2108480, М. кл. 6 Е 21 В 19/06, опубл. 10.04.98, БИ 10), содержащий сменные захваты, имеющие шток с пазом, корпус с пазом для прохода сменных захватов и стойку со скосом, расположенную на центральной оси элеватора, причем на стойке расстояние "h" от центральной оси элеватора до края стойки равно длине прохождения постоянно поджатого к плоскости стойки фиксатора от положения открытия до положения закрытия элеватора, к корпусу шарнирно прикреплены серьга и рукоятка, ось которой совпадает с центральной осью элеватора в положении его открытия, взаимодействующий со стойкой подпружиненный фиксатор, установленный в рукоятке, и выступ в рукоятке, взаимодействующий с пазом штока.

Недостатком известного элеватора являются низкие эксплуатационные качества и надежность, ограниченные эксплуатационные возможности, снижающие производительность труда и технику безопасности.

Эти недостатки обусловлены неоптимальными размерами элементов конструкции элеватора, а именно расположением вертикальной рабочей стойки, ее длины и ширины, ненадежной фиксацией при эксплуатации элеватора, поскольку при попадании масляных продуктов на поверхность стойки или во время работы в ненастную погоду возможен самопроизвольный выход грани рукоятки в положение "открыто" подпружиненного фиксатора за границы нерабочей зоны вертикальной опорной стойки.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является улучшение эксплуатационных качеств, повышение надежности фиксации, безопасности работы обслуживающего персонала, снижение себестоимости, увеличение эксплуатационных возможностей.

Для достижения указанного технического результата в известном элеваторе, содержащем сменные захваты, имеющие шток с пазом, корпус с пазом для прохода сменных захватов и вертикальную опорную стойку, шарнирно прикрепленные к корпусу серьгу и поворотную рукоятку, взаимодействующий с вертикальной опорной стойкой подпружиненный фиксатор, установленный в поворотной рукоятке, и выступ в поворотной рукоятке, взаимодействующий с пазом штока, согласно изобретению сменные захваты выполнены в форме поворотных сегментов, отношение диаметра внутренней окружности корпуса элеватора "D" к внутреннему диаметру "d" сменных захватов составляет 1,1-1,4, вертикальная опорная стойка имеет рабочую грань, по которой проходит путь подпружиненного фиксатора от положения "открыто" до положения "закрыто", и нерабочую грань, соприкасающуюся с подпружиненным фиксатором в положении "открыто", причем длина рабочей грани, по которой проходит путь подпружиненного фиксатора от положения "открыто" до положения "закрыто", находится в пределах от D/5 до D/2, а нерабочая грань вертикальной опорной стойки, соприкасающаяся с подпружиненным фиксатором в положении "открыто", заканчивается упором, препятствующим выходу подпружиненного фиксатора в положении "открыто" за пределы вертикальной опорной стойки, выполненным в виде стальной прямоугольной пластины, причем ширина стальной прямоугольной пластины превышает ширину вертикальной опорной стойки.

Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

В отличие от аналогов и прототипа выполнение сменных захватов в форме поворотных сегментов и соблюдение в размерах поворотных сегментов отношений диаметра внутренней окружности корпуса элеватора "D" к внутреннему диаметру "d" упомянутых сменных захватов, выполненных в форме поворотных сегментов, составляющих 1,1-4,1, дает возможность получить оптимальную конструкцию элеватора, обеспечивающую надежность элеватора в целом, надежность фиксации насосно-компрессорных треб, удобство и безопасность работы обслуживающего персонала. Оптимальное значение длины рабочей грани вертикальной опорной стойки, по которой проходит путь подпружиненного фиксатора от положения "открыто" до положения "закрыто", находящееся в пределах от D/5 до D/2, и выполнение нерабочей грани, заканчивающейся упором, препятствующим выходу подпружиненного фиксатора в положении "открыто" за пределы вертикальной опорной стойки, выполненным в виде стальной прямоугольной пластины, ширина которой превышает ширину вертикальной опорной стойки, обеспечивает точное закрытие и открытие элеватора, повышает удобство работы и его эксплуатационные качества, а также технику безопасности.

По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения "элеватор" не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению заявителя, сущность заявляемого изобретения не следует главным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на достигаемый технический результат нового свойства объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения "элеватор" критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована в производстве элеваторов с получением технического результата, заключающегося в безопасной и надежной работе с высокими эксплуатационными качествами.

Сущность заявляемого изобретения поясняется примером конкретного выполнения, где
на фиг.1 изображен предлагаемый элеватор, вид сбоку;
на фиг.2 - то же, вид сверху.

Элеватор содержит единый несущий корпус 1 в виде полого цилиндра, выполненный с центральным вертикальным пазом 2 в передней его части по всей своей высоте для прохода сменных захватов, выполненных в форме поворотных сегментов 3. К сменным захватам, выполненным в форме поворотных сегментов 3, шарнирно прикреплен шток 4, выполненный с пазом 5, являющимся узлом подсоединения, который связан поворотной рукояткой 6, имеющей Г-образную форму. Поворотная рукоятка 6 имеет скругленную верхнюю часть, параллельные друг другу боковые грани вертикальной и горизонтальной частей. Единый несущий корпус 1 элеватора выполнен с вертикальной опорной стойкой 7 расположенной на противоположной стороне относительно центрального вертикального паза 2 и на одной стороне с пазом 5. Вертикальная опорная стойка 7 имеет рабочую грань 8, по которой проходит путь подпружиненного фиксатора от положения "открыто" до положения "закрыто". Отношение диаметра внутренней окружности корпуса элеватора D=136 мм к внутреннему диаметру d=60 мм упомянутых сменных захватов, выполненных в форме поворотных сегментов 3 D/d, составляет 2,6 мм. В верхней горизонтальной части поворотной рукоятки 6 установлен с возможностью перемещения его по рабочей грани 8 вертикальной опорной стойки 7 выполненный в виде цилиндра подпружиненный фиксатор 9, постоянно поджатый к вертикальной опорной стойке 7 с помощью пружины 10. К единому несущему корпусу 1 элеватора шарнирно прикреплена серьга 11 дугообразной формы, выполненная в виде цельнолитого элемента с параллельными цилиндрическими тягами, каждая из которых оканчивается двумя параллельными проушинами. С поворотной рукояткой 6 шарнирно связан рычаг 12, один конец которого свободно установлен в паз 13 подпружиненного фиксатора 9, а другой - свободно установлен в отверстии 14 поворотной рукоятки 6. Рычаг 12 постоянно поджат пружиной 15. В нижней части поворотной рукоятки 6 имеются отверстия 16 для установки штока 4 и выступ 17, взаимодействующий с пазом 5 штока 4. Длина "I" рабочей грани 8 вертикальной опорной стойки 7, по которой проходит путь подпружиненного фиксатора 9 от положения "открыто" до положения "закрыто", равна D/3=136/3=45,3 мм. Вертикальная опорная стойка 7 имеет также на стороне, противоположной расположению рабочей грани, нерабочую грань 8, соприкасающуюся с подпружиненным фиксатором 9 в положении "открыто" и заканчивающуюся упором 19, препятствующим выходу подпружиненного фиксатора в положении "открыто" за пределы вертикальной опорной стойки, выполненным в виде стальной прямоугольной пластины, причем ширина стальной прямоугольной пластины превышает ширину вертикальной опорной стойки 7. Поверхности рабочей грани 8 вертикальной опорной стойки 7 и рабочей грани 20 фиксатора 9 выполнены рифлеными. Для исключения заеданий и прихватов сменных захватов, выполненных в форме поворотных сегментов 3 в цилиндрической полости корпуса 1 элеватора, верхняя поверхность 21 подошвы элеватора 22 смазывается сезонной консистентной смазкой.

Элеватор работает следующим образом.

В положении "открыто" элеватора подпружиненный фиксатор 9 постоянно поджат пружиной 10 к вертикальной опорной стойке 7. При наклоне элеватора к подхватываемой трубе сменные захваты, выполненные в форме поворотных сегментов 3, выходят по центральному пазу 2 из корпуса 1 элеватора. Сменные захваты, выполненные в форме поворотных сегментов 3, скользят по смазанной сезонной консистентной смазкой поверхности 21 подошвы 22 элеватора и расходятся. Раскрытые сменные захваты, выполненные в форме поворотных сегментов 3, заводятся на трубу, и корпус 1 элеватора опускается к трубе. При этом сменные захваты, выполненные в форме поворотных сегментов 3, охватывают трубу и двигаются вместе с ней во внутреннюю цилиндрическую полость корпуса 1 элеватора. При этом шток 4 заходит в отверстие 16. После этого рабочий - оператор поворачивает рукоятку 6 влево. Подпружиненный фиксатор 9 двигается по рабочей грани 8 вертикальной опорной стойки 7, скользя по ее поверхности. Пружина 10, постоянно поджимая подпружиненный фиксатор 9 к рабочей грани 8 вертикальной опорной стойки 7, выдвигает его из поворотной рукоятки и, пройдя расстояние до края рабочей грани 8 вертикальной опорной стойки 7, подпружиненный фиксатор максимально выталкивается и заходит за вертикальную опорную стойку 7. При этом выступ 17 рукоятки 6 заходит в паз 5 штока 4, препятствуя выходу сменных захватов, выполненных в форме поворотных сегментов 3, с трубой из корпуса 1, и происходит закрытие элеватора. Для открытия элеватора рычаг 12 нажимают и пружина 15 сжимается, при этом конец рычага 12 в пазу 13 сожмет пружину 10 фиксатора 9 и выведет его из-за вертикальной опорной стойки 7. В таком случае при перемещении поворотной рукоятки 6 вправо фиксатор 9 будет продвигаться по рабочей грани 8 опорной стойки 7. При перемещении подпружиненного фиксатора 9 от края рабочей грани вертикальной опорной стойки 7 выступ 17 постепенно выйдет из паза 5 штока 4, подпружиненный фиксатор 9 своей торцевой частью будет прижат пружиной 10 к нерабочей грани 18 вертикальной опорной стойки 7 и своей боковой частью к упору 19, выполненному в виде стальной прямоугольной пластины, ширина которой превышает ширину вертикальной опорной стойки, и произойдет открытие элеватора. После этого сменные захваты, выполненные в форме поворотных сегментов 3, выйдут из корпуса 1 и труба будет освобождена. Дальнейшие циклы зажатия и освобождения труб производятся аналогично.

Предложенный элеватор обладает улучшенными эксплуатационными качествами и повышенной надежностью фиксации, увеличенными эксплуатационными возможностями, кроме того, он имеет невысокую себестоимость, а также исключает несчастные случаи при его эксплуатации.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к оборудованию, применяемому при подземном ремонте нефтяных и газовых скважин, и используется для захвата насосно-компрессорных труб и удержания их на весу. Элеватор содержит корпус с пазом для прохода сменных захватов, выполненных в форме поворотных сегментов и имеющих шток. К корпусу шарнирно прикреплены серьга и поворотная рукоятка. Отношение диаметра внутренней окружности корпуса элеватора "D" к внутреннему диаметру "d" сменных захватов составляет 1,1 - 1,4. Рабочая грань вертикальной опорной стойки, по которой проходит путь подпружиненного фиксатора от положения "открыто" до положения "закрыто", имеет длину в пределах от D/5 до D/2. Нерабочая грань вертикальной опорной стойки, соприкасающаяся с подпружиненным фиксатором в положении "открыто", заканчивается упором. Этот упор препятствует выходу подпружиненного фиксатора в положении "открыто" за пределы вертикальной опорной стойки. В поворотной рукоятке установлен подпружиненный фиксатор, постоянно поджатый к вертикальной опорной стойке с помощью пружины. Улучшаются эксплуатационные качества элеватора, повышается надежность фиксации и как следствие безопасность работы обслуживающего персонала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Элеватор, содержащий сменные захваты, имеющие шток с пазом, корпус с пазом для прохода сменных захватов и вертикальную опорную стойку, шарнирно прикрепленные к корпусу серьгу и поворотную рукоятку, взаимодействующий с вертикальной опорной стойкой подпружиненный фиксатор, установленный в поворотной рукоятке, и выступ в поворотной рукоятке, взаимодействующий с пазом штока, отличающийся тем, что сменные захваты выполнены в форме поворотных сегментов, отношение диаметра внутренней окружности корпуса элеватора "D" к внутреннему диаметру "d" сменных захватов составляет 1,1 - 1,4, вертикальная опорная стойка имеет рабочую грань, по которой проходит путь подпружиненного фиксатора от положения "открыто" до положения "закрыто", и нерабочую грань, соприкасающуюся с подпружиненным фиксатором в положении "открыто", причем длина рабочей грани, по которой проходит путь подпружиненного фиксатора от положения "открыто" до положения "закрыто", находится в пределах от D/5 до D/2, а нерабочая грань вертикальной опорной стойки, соприкасающаяся с подпружиненным фиксатором в положении "открыто", заканчивается упором, препятствующим выходу подпружиненного фиксатора в положении "открыто" за пределы вертикальной опорной стойки. 2. Элеватор по п. 1, отличающийся тем, что упор выполнен в виде стальной прямоугольной пластины. 3. Элеватор по п. 2, отличающийся тем, что ширина стальной прямоугольной пластины превышает ширину вертикальной опорной стойки.