Моментомер для машинного ключа Советский патент 1992 года по МПК B25B23/14 

ФигЛ.

давление, которое измеряется манометром. Кольцевой выступ 7 штока 5 контактирует через шарики 8 и втулку 4с внутренней поверхностью корпуса 3. Осевое перемещение штока 5 ограничивается буртиком 30,

расположенным на внутренней поверхности корпуса 3. Наличие рабочей жидкости в полости 19 контролируется с помощью кольцевой риски 29, выполненной на штоке 5. 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию для измерения крутящего момента.4Цель изобретения - повышение точности измерения и повышение надежности за счет ограничения перемещения штока. В процессе свинчивания колонны труб сила, создающая крутящий момент, действует через штокб на поршень 14 и создает в заполненной рабо-. чей жидкостью подпоршневой полости 19

Изобретение относится к оборудованию для измерения крутящего момента и может быть использовано при свинчивании машинным ключом трубных колонн над устьем скважины.

Известен датчик момента свинчивания нефтепромысловых труб над устьем скважины, представляющий собой гидравлический цилиндр с поршнем, одна силовыводящая прпушина которого крепится шарнирно к машинному ключу, другая - к приводному тросу.

Отличительной особенностью датчика является наличие внутреннего цилиндрического корпуса, соединенного с внешним корпусом через проушины.

Наиболее близким к заявленному устройству является моментомер для машинного ключа, содержащий корпус с отверстием, размещенный в последнем направляющий механизм, включающий втулку, шток с серьгой на конце и размещенный между ними сепаратор с шариками, и преобразователь усилий, кинематически связанный со свободным концом штока и корпусом.

Недостатком известного моментомера является сложность конструкции, связанная с необходимостью преобразования направления осевого усилия на противоположное.

Целью изобретения является повышение точности измерения и повышение на дежности за счет ограничения перемещения штока.

Поставленная цель достигается за счет того, что в моментомере для машинного ключа, содержащем корпус с отверстием, размещенный в последнем направляющий механизм, включающий втулку, штоке серьгой на конце и размещенный между ними сепаратор с шариками, и преобразователь усилий, кинематически связанный со свободным концом штока и корпусом, на внутренней поверхности корпуса, ограничивающей отверстие, выполнен буртик, на штоке - кольцевой выступ, расположенный в его средней части напротив сепаратора, торец которого предназначен для взаимодействия с буртиком, и кольцевая риска, расположенная между кольцевым выступом и серьгой, преобразователь

усилия выполнен в виде закрепленной на корпусе соосно с его отверстием втулки с центральным ступенчатым по длине отверстием и радиальным каналом, размещенного во втулке поршня со штоком, имеющим центральное ступенчатое по длине отверстие и образующим с втулкой герметичную полость, заполненную жидкостью, а свободный конец штока размещён с возможностью

вращения в отверстии поршня.

На фиг. 1 изображен моментомер для машинного ключа, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг, 4 - схема действия сил при

изменении положения рычага ключа. Моментомер содержит рычаг 1, на котором жестко закреплен с помощью пластин 2 корпус 3 моментомера, так что оси рычага 1 и корпуса 3 взаимно перпендикулярны. В

отверстии корпуса 3 размещен направляющий механизм, включающий цилиндрическую втулку 4 и шток 5 с серьгой 6 для присоединения натяжного троса ключа. В средней части штока 5 выполнен кольцевой

выступ 7, контактирующий с многорядной подшипниковой опорой, шарики 8 которой установлены в сепараторе 9 и взаимодействуют с втулкой 4. На верхней части штока 5, заканчивающейся резьбой, установлены

гайка 10 и подшипник 11.

К корпусу 3 болтами 12 крепится втулка 13, в которой с возможностью осевого перемещения размещен поршень 14 со штоком 15.

В поршне 14 размещены уплотнитель- ные элементы 16, а в штоке 15 - уплотнм- т.ельные элементы 17.

Между втулкой 13 и многорядной подшипниковой опорой направляющего механизма установлена сальниковая шайба 18.

Подпоршневая полость 19 втулки 13 заполнена рабочей жидкостью и через трубку 20 соединена с манометром 21.

В нижней части втулки 13 имеется радиальное отверстие 22 для заправки рабочей жидкостью, закрытое пробкой 23.

Втулка 13 с размещенным в ней поршнем 14 со штоком 15, образующими совместно подпоршневую полость 19, и жидкость, заполняющая последнюю, образуют преобразователь усилия.

Верхняя надпоршневая часть корпуса закрыта крышкой 24 с отверстием 25.

Корпус 3 также имеет радиальное ot- верстие 26, служащее для вытекания рабочей жидкости, просочившейся через уплотнения 17.

Манометр 21 монтируется на монтажной пластине 2 через амортизатор 27. :

При сборке многорядная подшипниковая опора смазывается консистентной смазкой, которая удерживается сальниковой шайбой 18 и нижним сальником 28,

Наличие рабочей жидкости в полости 19 контролируется с помощью риски 29, выполненной на штоке 5..

Устройство выполнено с таким соотношением размеров, что высота li подпоршнё- вой полости 19 втулки 13 преобразователя превышает ход з штока 5 для создания в, ней минимального необходимого резерва рабочей жидкости.

Для ограничения перемещения штока.5 на внутренней поверхности корпуса 3, ограничивающей отверстие, выполнен буртик 30. Моментомер работает следующим образом.

Машинный ключ устанавливают на соединительную муфту трубной колонны(непоказана) и прикладывают к рычагу 1 усилие Р с помощью натяжного троса (не показан).

После установки машинного ключа впо- ложение 1 (фиг, 4) при свинчивании сила Р действует под углом а к оси рычага 1 машинного ключа и раскладывается на две со- ставляющие: силу Рм, создающую вращающий момент М, и силу Р0 действующую вдоль оси рычага 1.

Разложение силы Р в предлагаемом мо- ментомере происходит в многорядной шариковой опоре причем сила. Р0 через корпус 3 передается на рычаг 1, а сила Рм действует через шток 5 на поршень 14 и создает давление в полости 19, измеряемое манометром 21... .

В положении II (фиг. 4) направление натяжного троса перпендикулярно оси рычага 1.. :/. . . В положении III вновь имеет местб несовпадение Рм и Р. : ;

Величина методической погрешности измерения силы Рм, создающей крутящий, момент от изменения положения рычага 1 машинного ключа, во всех случаях равна 0. (фиг. 4).:..-. :; i-/

В предлагаемом устройстве предусяяот- рена компенсация погрешностей из-за температурных колебаний рабочей жидкости и ее утечки. За счет изменения температуры происходит изменение обьема рабочей жидкости. Однако поскольку надпоршнее 0

полость втулки 13 сообщается с атмосферой через отверстие 25 в крышке 24, поршень 14 занимает положение, определяемое только измеряемым давлением, Утечка рабочей

5 жидкости может возникать из-за износа уплотнений 16 и 17. Поскольку поршень 14 не вращается, а вертикальные перемещения незначительны, срок службы указанных уплотнений достаточно велик. Тем не менее

0 при утечке жидкости происходит изменение положения поршня 14, что не влияет на погрешность. Жидкость, просочившись через уплотнение 17, будет капать через отверстие 2б в корпусе 3, что сразу будет индици5 ровать неисправность.

Кроме того, в устройстве предусмотрены специальные меры против сверхнормативного вытекания жидкости.

Для этого ход И поршня 14, определяе0 мый расстоянием от нижнего торца его рабочей части до торца втулки 13, выполняется большим, чем ход г штока 15, ограниченный расстоянием от торца его кольцевого выступа 7 до буртика 30 корпуса 3. Таким обра5 зом, если шток 5 упрется в буртик 30 корпуса 3, манометр 21 не будет реагировать на усилие, а диска 29 на штоке 5 расположится над торцом корпуса 3. Это в совокупности сигнализирует о необходимо0 сти заправки рабочей жидкости.

Буртик 30 корпуса 3 выполняет также предохранительные функции: в случае поломки шток 5 не выскочит из корпуса 3, поскольку торец кольцевого выступа 7 што5 ка 5 упрется в буртик 30.

Формула изобретения Моментомер для машинного ключа, содержащий корпус с отверстием, размещен0 ный в последнем направляющий механизм, включающий втулку, шток с серьгой на конце и размещенный между ними сепаратор с шариками, и преобразователь усилий,кинематически связанный со свободным концом

5 штока и корпусом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и повышения надежности за счет ограничения перемещения штока, на внутренней поверхности корпуса, ограничи0 вакщей отверстие, выполнен буртик, на штоке - кольцевой выступ, расположенный в его средней части напротив сепаратора, торец которого предназначен для взаимодействия с буртиком, и кольцевая риска,

5 расположенная между кольцевым выступом и серьгой, преобразователь усилия выполнен в виде закрепленной на корпусе соосно с его отверстием втулки с центральным ступенчатым по длине отверстием и радиальным каналом, размещенного во втулке

поршня со штоком, имеющим центральное ненную жидкостью, а свободный конец што- ступенчатое по длине отверстие и образую- ка размещен с возможностью вращений в щим с втулкой герметичную полость, запол- Отверстии поршня,

фиг. /

4

flc-P U