Ключ для свинчивания и развинчивания замкового соединения бурильных труб Советский патент 1983 года по МПК E21B19/10 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к трубным ключам.

Известен ключ для свинчивания и развинчивания замкрвого соединения бурильных труб, включающий планшайбу, поворотный корпус, кинематически связанный с захватами, и неподвижный корпус fl.

Наиболее близким к предлагаемому является ключ для свинчивания и развинчивания замкового соединения бурильных труб, включающий планшайбуг поворотный корпус, кинематически связанный с захватами, неподвижный корпус и трансмиссию захватов 23Однако отсутствие контроля положения захватов в данных ключеис снижает надежность их работы, особенно в составе автоматизированных буровых установок.

Цель изобретения - повышение надежности работы ключа путем обеспечения контроля положения заисватов.

Поставленная цель достигается тем, что ключ для свинчивания и развинчивания замкового соединения бурильных труб, включающий планшайбу, поворотный корпус, кинематически связанный с захватами, неподвижный корпус и трансмиссию захватов, снабжен датчиком положения захватов и рычагом, а трансмиссия захватов выполнена в виде зубчатого дифференциала с приводом, установленного с возможностью зацепления с .планшайбой и поворотным корпусом, причем датчик положения зах- ватов установленна неподвижном корпусе, а рычаг - на валу дифференциала

10 с возможностью взаимодействия рычага с датчиком.

На фиг. 1 изображен к.гцоч, поперечный разрез на фиг. 2 - то же, вид сверху с частичными вырезами неподвижного корпуса; на фиг. 3 - разрез

15 А-А на фиг. 1 (по приводу вращения и механизму докрепления-раскрепления) .

Ключ для свинчивания-развинчивания замкового соединения состоит из

20 неподвижного корпуса 1, планшайбы 2, смонтированной на подшипниках 3, на опорных поверхностях планшайбы 2 установлен поворотный корпус 4, в расточках которого располагаются валы

25 5 с зубчатыми колесами и захватами 7 в виде сгёкторов, где зубчатые колеса 6 входят в зацепление с зубчатым венцом внутреннего зацепления планшайбы 2. В неподвижном корпусе J смонтирован зубчатый дифференциал (выполненный по схеме планетарного механизма 2K-h), включающий вал 8, закрепленные на нем зубчатые колеса 9 и 10, водило 11, сателлиты 12, центральный обод 13. Сателлиты 12 смонтированы на осях 14, входящих в расточки водила 11, и находятся в зацеплении с зубчатым колесом 9 и центральным ободом 13. Водило 11 зубчатого дифференциала находится в зацеплении с поворотным корпусом 4, а центральный обод 13 - с планшайбой 2. Зубчатый дифференциал снабжен приводом поворота 15, выполненным, например, в виде реечного гидроцилиндра, смонтированного в неподвижном корпусе 1. Рейка 16 реечного гидроцилиндра привода поворота 15 входит в зацепление с зубчатым колес 10, закрепленным на валу 8 зубчатог дифференциала. В верхней части вала 8 закреплен рычаг 17, а на неподвижном корпусе установлен датчик 18 (например путе вой переключатель). . Параметры зацепления зубчатого колеса 9, водила 11. сателлитов 12, центрального обода 13, внешнего зацепления планшайбы 2 и поворотного корпуса 4 выбраны таким образом, чтобы обеспечить передаточное отношение от планшайбы 2 к поворотному корпусу 4, равное 1 при неподвижном валу 8 (неподвижной рейке 16), Зубчатый дифференциал и привод поворота 15 образуют трансмиссию захватов Поворотный корпус 4 имеет внутре нюю расточку, обеспечивающую проход бурильных труб, элеватора или бурового снаряда. Для обеспечения вращения планшай бы 2 при свинчивании-развинчивании замкового соединения бурильных труб ключ снабжен приводом вращения, выполненным в виде гидромотора 19, ус тановленного на неподвижном корпусе 1 муфты 20 и вала-шестерни 21, уста новленной в расточках неподвижного корпуса 1 (фиг. 3). Для получения и снятия натяга в резьбе замкового соединения ключ имеет механизм докрепления-раскрепления, включающий встроенный в не-подвижный корпус 1 реэчный гидроцилиндр 22, снабженный рейкой 23 (фиг. 2), зубчатое колесо 24, входя щее в зацепление с рейкой 23, сцепную управляющую муфту 25 и вал-шестерню 26, установленную в расточка корпуса 1. В неподвижном корпусе 1 смонтиро вана центральная вал-шестерня 27, связывающая вал-шестерни 21 и 26 с планшайбой 2. Рабочая часть каждого из секторо 7 имеет по две контактные поверхнос ти, выполненные по профилю, обеспечивающему самозаклинку секторов 7 на замко ом соединении в процессе свин чивания или развинчивания. Ключ установлен на механизме удержания бурового инструмента (не показано) . Замковое соединение бурильной трубы, состоящее из ниппеля 28 и муфты 29, при работе ключа останавливается в проходном отверстии ключа таким образом чтобы зона работы секторов 7 приходилась на ниппель 28 замкового соединения. В процессе свинчивания или развинчивания замкового соединения муфта 29 от поворота удерживается механизмом удержания буровогб инструмента. Работа ключа происходит в двух режимах: свинчивание замкового соединения и развинчивание замкового соединения. Развинчивание замкового соединения проводится следующим образом. Исходное положение ключа следующее . Рейка 16 реечного гидроцилиндра привода поворота 15 дифференциала находится в крайнем положении, соответствующем развороту секторов 7 по часовой стрелке (показано штрихпунктирными линиями на фиг. 2) . Сцеп- ная управляемая муфта 25 соединяет зубчатое колесо 24 с валом-шестерней 26 (фиг. 3). Рычаг 17 воздействует на датчик 18, который при этом выдает сигнал о положении секторов 7. Рейка 23 реечного гидроцилиндра 22 механизма докрепления-раскрепления находится в крайнем положении, обеспечивающем поворот планшайбы 2 против часовой стрелки. Для развинчивания замкового соединения рабочая жидкость подается в реечный гидроцилиндр привода поворота 15 дифференциала, при этом рейка 16 перемещается и поворачивает зубчатое колесо 10, вал 8 и зубчатое колесо 9. Сателлиты 12, обкатываясь по центральному ободу 13, поворачивают, водило 11, которое поворачивает поворотный корпус 4 с расположенными на нем валами 5, при этом зубчатые колеса 6, обкатываясь по зубчатому венцу внутреннего зацепления планшайбы 2, разворачивают секторы 7 против часовой стрелки до соприкосновения их с наружной поверхностью ниппеля 28 згьмкового соединения. После этого подается рабочая жидкость в реечный гидроцилиндр 22 механизма докрепления-раскрепления, при это рейка 23 перемещается, пово-рачивает зубчатое колесо 24 и через сцепную управляемую муфту 25 поворачивает вал-шестерню 26, которая вращает вал-шестерню 27. Далее вращающий момент передается планшайбе 2, которая через центральный обод 13, сателлиты 12, оси 14 и водило 11 вращает поворотныйкорпус 4, при это происходит синхронное (с одинаковой угловой скоростью) вращение планшайбы 2 и поворотного корпуса 4 против часовой стрелки. Секторы 7, вращаясь вместе с планшайбой 2 и поворотным корпусом 4, производят поворот ниппеля 28 замкового соединения до выбора хода рейкой -23, обеспечивая снятие натяга в резьбе замкового соединения. Окончательное развинчивание замкового соединенная производится разъединением сцепной управляемой муфты 25 и подачей рабочей жидкости в гид: ромотор 19 привода вращения. Вращающий момент от гидромотора 19 через муфту 20, вал-шестерню 21 и централь ную вал-шестерню 27 передается планшайбе 2. Вращение от планшайбы 2 через центральный обод 13, сателлиты 12, оси 14 и водило 11 передается поворотному корпусу 4, при этом секторы 7, вращаясь вместе с планшайбой 2 и поворотным корпусом 4, производят вращение ниппеля 28 до полного развинчивания замкового соединения .. По окончании развинчивания при остановленном гидромоторе 19 рабочая Ч J. Cmui3jic;n nv/l о. f - - .АЛ ЖИДКОСТЬ подается в реечный гадроцилиндр привода поворота 15 дифференциала. Рейка 16, перемещаясь, вращает зубчатое колесо 10, вал 8 и зубчатое колесо 9. Сателлиты 12, обкатываясь по цен гральному ободу 13, поворачивают водило 11, которое поворачивает поворотный корпус 4 с рас положенными на нем Всшами 5, при этом зубчатые колеса 6, обкатываясь по зубчатому венцу внутреннего зацепления планшайбы 2 разворачивают секторы 7 по часовой стрелке, одновременно рычаг 17 воздействует на датчик 18, который вьчрабатывает сигнал об освобождении прохода в ключе По окончании операции развинчивания производится возврат в исходное положение рейки 23 реечного гидроцклиндра 22 и сцепной управляемой муф ты 25. Свинчивание замковых соединений производится аналогичным образом, но последовательность работы механизма докрепЛения-раскрепления и привода вращения обратная, работают другие контактные поверхности секторов 7, и вращение планшайбы 2 осуществляется по часовой стрелке. Обеспечение контроля освобождения прохода в ключе для элеватора или бурового снар;зда исключает возникновение аварийных ситуаций, связанных с неразведением секто в, при прове- денйи спуско-подъемных операций на автоматизированной буровой установке. Формула изобретения Ключ для свинчивания и развинчивания залосового соединения бурильных труб, включающий планшайбу, поворотный корпус, кинематически связанный с захватами, неподвижный корпус и трансмиссию захватов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы ключа путем обеспечения контроля положения захватов, он снабжен датчи « « -в -- . v 1.ъ« ком положения захватов и рычагом, а трансмиссия захватов выполнена в виде зубчатого дифференциала с приводом, установленного с возможностью зацепления с планшайбой и поворотным корпусом, причем датчик положения захватов установлен на неподвижном корпусе, а рычаг - на валу дифференциала с возможностью взаимодействия рычага с датчиком. Источни ки информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Котляров A.M. Автоматизация буровых агрегатов. М., Недра, 1971, с. 38. 2.Патент СССР 627769, кл. Е 21 В 19/00, 1972 (прототип).