Ключ с электроинерционным приводом Советский патент 1993 года по МПК E21B19/16 

Изобретение относится к механизмам для ввинчивания-развинчивания труб нефтяного сортимента в процессе бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин.

Известны конструкции разрезных клю- чей, т.е. ключей, имеющих зев для ввода и вывода труб, например, ключи фирмы Еске1 (США), Farr (Канада), TSK (Япония), Weserford (ФРГ-США).

В ключах такого типа актуальной явля- ется задача совмещения зевов роторной шестерни и кбрТТус а при каждом цикле свин- чивания-развинчивания труб.

Для гидроприводных ключей с регулированием скорости вращения роторной ше- стерни путем дросселирования рабочей жидкости совмещение достаточно просто и безударно выполняется при визуальном контроле.

В ключах с пневмо- и электроприводом, имеющих в приводной цепи инерционные массы для повышения момента, операция совмещения представляет сложную задачу. В силу специфики процесса ее выполняют, останавливая роторную шестерню на под- водимом жестком упоре (см. Молчанов Г,В., Молчанов А. Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа, М., Недра, 1984 г.). Такое совмещение характеризуется большими динамическими нагрузками, приво- дящими к ускоренному выходу из строя ключа.

Прототипом является ключ с электроинерционным приводом, включающий редуктор-вращатель с боковыми прорезями в корпусе и роторной шестерне и маховиком, размещенным на быстроходном его валу, электродвигатель, установленный на редукторе-вращателе, центробежную соединительную муфту с ведущей и ведомой полумуфтами и кулачками, а так же подвижную втулку, шарнирно соединенную с рукояткой управления (А.С. № 1411428, кл. Е2/В 19/16, 1988 г.). Недостатком такого ключа является пониженная надежность из-за сложности совмещения зевов роторной шестерни и корпуса вследствие нерегулируемости и высокооборотности привода.

Кроме того, недостатком ключа является возможность свинчивания им резьб с за- клиниванием на первых витках при несовпадении осей свинчиваемых элементов вследствие работы ключа на одной максимальной скорости. Это ведет к потере производительности ключа на повторное свинчивание.

Целью изобретения является повышение надежности и его производительности.

Поставленная цель достигается тем, что подвижная втулка и кулачки выполнены, соответственно, с внутренними и наружными скосами. Подвижная втулка размещена внутри ведомой полумуфты, кулачки - внутри подвижной втулки, а ведущая полумуфта установлена с возможностью контактирования сторцем ведомой полумуфты.

Применение предложенного решения позволяет:

1. Произвести безударное совмещение прорезей роторной шестерни ключа за один оборот ее при визуальном контроле и управлении посредством одной рукоятки управления, чем повысит надежность ключа.

2. Повысить производительность путем обеспечения регулируемости скорости при свинчивании и тем самым исключить повторные свинчивания.

Все вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию существенные отличия.

Далее изобретение поясняется изображениями конкретного исполнения.

На фиг.1 изображен общий вид ключа. На фиг.2 - сечение А-А по узлу центробежной соединительной муфты. Ключ содержит редуктор-вращатель 1 с боковыми прорезями в корпусе и роторной шестерне,электродвигатель 2 и спайдер 3. Кроме того ключ содержит маховик 4 на быстроходном валу 5 редуктора-вращателя, центробежную соединительную муфту с ведущей 6 и ведомой 7 полумуфтами и кулачками 8, подвижную втулку 9, шарнирно соединенную через подшипник 10 с рукояткой управления 11. При этом подвижная втулка и кулачки выполнены соответственно с внутренними 12 и наружными 13 скосами, подвижная втулка размещена внутри ведомой полумуфты, кулачки - внутри подвижной втулки, а ведущая полумуфта установлена с возможностью контактирования с торцем ведомой полумуфты.

Ключ работает следующим образом.

Включается электродвигатель 2. Рукоятка управления в этот момент находится в верхнем положении, соответственно в нижнем положении находится подвижная втулка 9 и своими внутренними скосами блокирует от горизонтальных перемещений под действием центробежных сил кулачки 8. Путем воздействия на рукоятку управления 11 через подвижную втулку 9 происходит функциональное взаимодействие торцев ведущей 6 и ведомой 7 полумуфт центробежной соединительной муфты. Регулируя силу нажима на рукоятку можно регулировать скорость вращения редуктора ключа, производя свинчивание резьбового соединения на начальном участке с малой скоростью и совмещая визуально прорези корпуса и роторной шестерни ключа. При опущенной рукоятке управления, включенном электродвигателе кулачки 8 центробежной соединительной муфты начнут взаимодействовать с ведомой полумуфтой и произойдет разгон редуктора, После разгона подвижная втулка 9 будет удерживаться в верхнем положении за счет раздвинутых кулачков 8, мешающих ее опусканию. При выключении электродвигателя радиальные силы прижима кулачков8уменьшаются, аза

0

счет скосов на кулачках 13 и подвижной втулке 12, последняя опустится вниз под действием веса, блокируя кулачки 8 в отведенном состоянии.

Экономический эффект от использования изобретения будет слагаться из двух факторов:

а) увеличение срока службы ключа в 1,2 раза;

б) увеличение срока службы свинчиваемых-развинчиваемых НКТ в 1,1 раза.

Использование: для ввинчивания и раз- винчивания бурильных труб. Сущность изоА й , - А-А бретения: содержит редуктор-вращатель с маховиком 4 на быстроходном валу, электродвигатель, центробежную соединительную муфту в виде ведущей 6 и ведомой 5 полумуфт, подвижную втулку с внутренними скосами, шарнирно соединенную с рукояткой управления 11 и размещенную внутри ведомой полумуфты 5, кулачки 7 с соответствующими скосами, размещенные внутри подвижной втулки 9. Ведущая полумуфта 6 установлена с возможностью контактирования сторцем ведомой полумуфты 5. Перемещение подвижной втулки 9 рукояткой управления обеспечивает регулировку скорости вращения свинчиваемых-развинчиваемых труб.2 ил. Ё

Формула изобретения Ключ с электроинерционным приводом включающий редуктор-вращатель с боковы- ми прорезями в корпусе и роторной шестерне и маховиком, размещенным на быстроходном его валу, электродвигатель установленный на редукторе-вращателе, центробежную соединительную муфту в ви- де ведущей и ведомой полумуфт и кулачков между ними и подвижную втулку, шарнирно

соединенную с рукояткой управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и производительности, подвижная втулка и кулачки выполнены соответственно с внутренними и наружными скосами, причем подвижная втулка размещена внутри ведомой полумуфты, кулачки-внут- ри подвижной втулки, а ведущая полумуфта установлена с возможностью контактирования с торцом ведомой полумуфты.