Устройство для свинчивания и развинчивания труб

 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано на буровых установках горизонтального или вертикального бурения для механизации сборки и разборки бурильных колонн. Устройство содержит силовой цилиндр, шток которого кинематически связан с первой и второй трубами при помощи зажима и двуплечего рычага. Первая труба имеет резьбовое отверстие, а вторая - резьбовой наконечник с лысками под ключ. Устройство снабжено поворотной втулкой, осью и фрикционным элементом. Поворотная втулка установлена на первой трубе, а ось - на втулке. Зажим шарнирно связан с осью и штоком силового цилиндра и имеет возможность жесткого наружного контактирования с первой трубой. Одно плечо двуплечевого рычага, расположенного на шарнирной опоре корпуса, соединено с силовым цилиндром. Другое плечо выполнено в виде слесарного ключа с открытым зевом и с возможностью взаимодействия со второй трубой. Фрикционный элемент размещен соосно на поворотной втулке и подторможен относительно корпуса. Для ограничения поворота втулки корпус снабжен упором. Устройство позволяет развинчивать колонну труб при помощи одного силового цилиндра, существенно упрощает конструкцию бурового станка, что снижает его стоимость и эксплуатационные затраты при бурении. 3 ил.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано на буровых установках горизонтального или вертикального бурения для механизации сборки и разборки бурильных колонн.

В настоящее время на буровых установках применяют различные ключи для свинчивания и развинчивания труб или штанг, зачастую используя машинные ключи при работе вручную.

Наиболее распространенным ключом для свинчивания и развинчивания труб является буровой ключ типа АКБ с открытым зевом и оснащенный пневматическим или гидравлическим приводом стопорения нижней трубы и углового поворота верхней трубы [1].

Однако ключи типа АКБ имеют ограниченную возможность по величине передачи крутящего момента при свинчивании и развинчивании труб различного диаметра.

Известен также бурильный станок, содержащий раму или корпус, буровые трубы с резьбовыми наконечниками и механизмы удержания и поворота труб. Каждый механизм станка состоит из двух челюстных захватов, шарнирно установленных на раме и соединенных между собой при помощи гидроцилиндра, а каждая свинчиваемая или развинчиваемая труба имеет по два челюстных захвата [2] . Недостатком этого бурильного станка является сложность и громоздкость конструкции при большом количестве подвижных шарнирных соединений.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для свинчивания и развинчивания труб, содержащее силовой цилиндр, шток которого кинематически связан с первой и второй трубами при помощи зажима и двуплечего рычага, расположенного на шарнирной опоре корпуса, причем первая труба имеет резьбовое отверстие, а вторая - резьбовой наконечник с лысками под ключ [3]. Данное устройство принято за прототип.

Однако известное устройство - прототип - имеет сложную и трудоемкую конструкцию из-за наличия дополнительных силовых цилиндров, рычагов, створок и клиновых плашек, а при изменении направления рабочих ходов приводов и вращения труб клиновые плашки необходимо поворачивать на 180^o, что ведет к излишним затратам времени.

Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства для свинчивания и развинчивания труб, а также снижение трудоемкости монтажа и демонтажа бурильных колонн.

Поставленная задача решается тем, что устройство для свинчивания и развинчивания труб содержит силовой цилиндр, шток которого кинематически связан с первой и второй трубами при помощи зажима и двуплечего рычага, расположенного на шарнирной опоре корпуса, причем первая труба имеет резьбовое отверстие, а вторая - резьбовой наконечник с лысками под ключ, устройство снабжено поворотной втулкой, осью и фрикционным элементом, поворотная втулка установлена на первой трубе, а ось - на втулке, зажим шарнирно связан с осью и штоком силового цилиндра и имеет возможность жесткого наружного контактирования с первой трубой, одно плечо рычага соединено с силовым цилиндром, а другое - выполнено в виде слесарного ключа с открытым зевом и возможностью взаимодействия с второй трубой, фрикционный элемент размещен соосно на поворотной втулке и подторможен относительно корпуса, а последний снабжен упором для ограничения поворота втулки.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображен вид сбоку на устройство, на фиг.2 - вид сверху, а на фиг.3 - устройство изображено в действии.

Устройство для свинчивания и развинчивания труб содержит силовой цилиндр 1, шток 2 которого кинематически связан с первой и второй трубами 3, 4 при помощи зажима 5 и двуплечего рычага 6, расположенного на шарнирной опоре 7 корпуса 8, причем первая труба 3 имеет резьбовое отверстие 9, а вторая 4 - резьбовой наконечник 10 с дисками 11 под ключ. Устройство снабжено поворотной втулкой 12, осью 13 и фрикционным элементом 14, поворотная втулка 12 установлена на первой трубе 3, а ось 13 - на втулке 12, зажим 5 шарнирно связан с осью 13 и штоком 2 силового цилиндра 1 и имеет возможность жесткого наружного контактирования с первой трубой 3, одно плечо 15 двуплечего рычага 6 соединено с силовым цилиндром 1, а другое - выполнено в виде слесарного ключа 16 с открытым зевом 17 и возможностью взаимодействия с второй трубой 4, фрикционный элемент 14 размещен соосно поворотной втулке 12 и подторможен относительно корпуса 8, а последний снабжен упором 18 для ограничения поворота втулки 12.

Работа устройства происходит следующим образом. Перед началом работы в бурильный станок устанавливают две трубы. Одну трубу 3 с резьбовым отверстием 9 размещают в поворотной втулке 12, другую трубу 4 с резьбовым наконечником 10 устанавливают в направляющих (не показаны) корпуса 8, подают давление в цилиндр 1, при помощи штока 2 и зажима 5 закрепляют трубу 3 с целью фиксации во втулке 12, трубу 4 зажимают в патроне шпинделя станка (не показано), оператор включает станок и происходит свинчивание труб 3 и 4, а также их подача кареткой станка (не показано) по продольной оси колонны труб, уменьшая усилие фиксации трубы во втулке 12. Упор 18 ограничивает поворот втулки 12. Далее подают следующую трубу, повторяя описанный процесс и формируя колонну труб. При развинчивании труб совмещают лыски 11 (т.е. гайку) с зевом 17 ключа 6, который при подаче давления за поршневую часть цилиндра 1 поворачивается относительно точки А против часовой стрелки, происходит фиксация ключа 6 на трубе 4. Процесс фиксации улучшается вследствие того, что фрикционный элемент 14 подтормаживает поворот втулки 12 относительно корпуса 8. После фиксации ключа 6 вращение колонны труб прекращается, подают давление в цилиндр 1 на шток 2, что вызывает перемещение штока 2 вправо от пунктирного положения (см. фиг.3). Вокруг продольной оси трубы 3 возникает крутящий момент, зажим 5 фиксируется на трубе 3, создавая ее поворот относительно трубы 4 на угол ϕ, что приводит к развинчиванию соединения. Необходимое для этого усилие на штоке подбирается оператором станка. При раскручивании колонны труб с моментом шпинделя станка складывается момент, который создается на трубе 3 от зажима 5 и штока 2 цилиндра 1. Такой суммарный момент позволяет создать необходимый момент раскручивания труб, что определяет сущность изобретения. После снижения давления за поршневой частью цилиндра 1 соединение ключ - гайка распадается, труба 4 снимается со станка, а колонна труб при помощи каретки (не показана) перемещается ближе к патрону станка, и процесс раскрутки труб продолжается.

Таким образом, предложенное устройство позволяет развинчивать колонну труб при помощи одного силового цилиндра, существенно упрощает конструкцию бурового станка, что снижает его стоимость и эксплуатационные затраты при бурении.

Источники информации 1. Буровой ключ автоматический стационарный АКБ-3М2. ТУ 26-02028-79.

2. Международная заявка РСТ WО 83/03443, 1983.

3. Авторское свидетельство СССР 1129323, 1984.

Формула изобретения

Устройство для свинчивания и развинчивания труб, содержащее силовой цилиндр, шток которого кинематически связан с первой и второй трубами при помощи зажима и двуплечего рычага, расположенного на шарнирной опоре корпуса, причем первая труба имеет резьбовое отверстие, а вторая - резьбовой наконечник с лысками под ключ, отличающееся тем, что устройство снабжено поворотной втулкой, осью и фрикционным элементом, поворотная втулка установлена на первой трубе, а ось - на втулке, зажим шарнирно связан с осью и штоком силового цилиндра и имеет возможность жесткого наружного контактирования с первой трубой, одно плечо двуплечего рычага соединено с силовым цилиндром, а другое выполнено в виде слесарного ключа с открытым зевом и с возможностью взаимодействия со второй трубой, фрикционный элемент размещен соосно на поворотной втулке и подторможен относительно корпуса, а последний снабжен упором для ограничения поворота втулки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3