Устройство для свинчивания-развинчивания резьбовых соединений

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для ремонта нефтепромыслового оборудования. Технический результат полезной модели предусматривает упрощение устройства и повышение точности измерения крутящего момента при развинчивании резьбового соединения. Устройство для свинчивания-развинчивания резьбовых соединений включает патрон (1), привод вращения, выполненный в виде мотор-редуктора (2) тормоз патрона (3), узел зажима изделия (4) с приводом (5), установленный посредством роликов (6) и (7) на направляющих (8), шарнирно закрепленных на раме (9). Тензодатчики (10) и (11) установлены под направляющими (8) на раме (9). Узел зажима (4) снабжен механизмом возврата (16).

1 н.п.ф, 1 з.п.ф., 3 ил.

Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к устройствам для свинчивания-развинчивания резьбовых соединений, например гидравлических забойных двигателей или бурильных труб, и может быть использована для ремонта нефтепромыслового оборудования.

Известен стенд сборки-разборки резьбовых соединений (НПО «Буровая техника» Пермский филиал ВИИБТ, Техническое описание и инструкция по эксплуатации СТ-10.00.00.00 ТО, 1994 год), содержащий патрон с зажимными кулачками, привод вращения патрона, содержащий электродвигатель, соединенный посредством приводных ремней с редуктором, электрогидравлический тормоз, узел зажима изделия, снабженный патроном задержки с рукояткой захвата и освобождения изделия, соединенной зубчатой передачей с зажимными эксцентриками патрона задержки, электроконтакным манометром, соединенным с месдозой, и катками для перемещения по направляющим вдоль изделия.

Недостатком известного стенда является замер крутящего момента в узле задержки электроконтактным манометром, что не позволяет с высокой точностью регистрировать крутящий момент на приводе вращения патрона при свинчивании-развинчивании резьбовых соединений. Кроме того, использование ручного труда при зажиме и освобождении изделия в узле задержки не позволяет автоматизировать процесс свинчивания-развинчивания резьбовых соединений.

Наиболее близким по технической сущности и конструктивному исполнению является устройство для свинчивания-развинчивания резьбовых соединений (см. патент РФ на полезную модель 33392, МПК 7 E21B 21/16, дата публикации 20.10.2003 г.), включающее патрон с зажимными кулачками, закрепленный на шпинделе, привод вращения патрона, тормоз патрона, узел зажима изделия с механизированным приводом, установленный посредством роликов на направляющих рамы, параллельных оси изделия, контрольно-измерительные приборы, выполненные в виде тензодатчиков, привод вращения выполнен в виде зубчатого колеса шпинделя, соединенного через дополнительное зубчатое колесо с приводной шестерней редуктора, соединенного с электродвигателем, при этом редуктор и электродвигатель установлены на двуплечей подвеске, имеющей возможностью поворота относительно оси вращения дополнительного зубчатого колеса, а тензодатчики закреплены на плечах двуплечей подвески.

Известное устройство по сравнению с вышеуказанным аналогом позволяет за счет применения тензодатчиков значительно повысить точность контроля крутящего момента на приводе вращения патрона, что повышает качество свинчивания и уменьшает время свинчивания-развинчивания резьбовых соединений. Однако на показания тензодатчика, контролирующего момент отвинчивания резьбового соединения, накладывается момент на тормозе патрона, так как подвод кулачков патрона к отвинчиваемой детали и ее зажим совпадают по времени с началом ее отвинчивания. Это снижает точность контроля крутящего момента при развинчивании резьбового соединения. Кроме того, расположение редуктора и электродвигателя на двуплечей подвеске, усложняет привод вращения патрона, увеличивает металлоемкость устройства, а следовательно, и его стоимость.

Технический результат полезной модели предусматривает упрощение устройства и повышение точности измерения крутящего момента при развинчивании резьбового соединения.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для свинчивании развинчивании резьбовых соединений, включающем патрон с зажимными кулачками, привод вращения патрона, тормоз патрона, узел зажима изделия с приводом, установленный посредством роликов на направляющих, расположенных на раме параллельно оси изделия, контрольно-измерительные приборы, выполненные в виде тензодатчиков, согласно полезной модели, направляющие узла зажима изделия выполнены в виде планок, шарнирно установленных на раме, тензодатчики расположены на раме под направляющими, закрепленными с возможностью поворота и воздействия на тензодатчики посредством роликов узла зажима изделия, привод вращения патрона выполнен в виде мотор-редуктора, установленного на раме.

Выполнение направляющих узла зажима изделия в виде планок, шарнирно установленных на раме, позволяет им поворачиваться на оси шарнира под действием роликов механизма зажима изделия и воздействовать на тензодатчики.

Крепление тензодатчиков на раме под направляющими позволяет передавать усилие от крутящего момента свинчивания или развинчивания на соответствующие тензодатчики, путем воздействия на них направляющих при повороте под действием роликов. При этом крутящий момент тормоза патрона при развинчивании не оказывает воздействия на тензодатчик, что исключает погрешность в определении крутящего момента развинчивания.

Расположение тензодатчиков под поворотными планками узла зажима изделия, взаимодействующими с роликами, позволяет вместо электродвигателя, редуктора, зубчатых колес, смонтированных на подвеске, установить неподвижно на раме мотор-редуктор, что значительно упрощает привод вращения патрона и, как следствие, упрощает устройство в целом, снижает его металлоемкость и затраты на изготовление.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели условию патентоспособности «новизна».

Условие патентоспособности «промышленная применимость» раскрыто в примере конкретного выполнения полезной модели.

На фигуре 1 изображена кинематическая схема устройства свинчивания-развинчивания резьбовых соединений.

На фигуре 2 изображено сечение А-А фиг.1.

На фигуре 3 изображено сечение Б-Б фиг.

Устройство для свинчивания-развинчивания резьбовых соединений включает патрон 1, привод вращения патрона, выполненный в виде мотор-редуктора 2, тормоз патрона 3, узел зажима изделия 4 с приводом 5, установленный посредством роликов 6 и 7 на направляющих 8, шарнирно закрепленных на раме 9, тензодатчики 10 и 11, установленные под направляющими 8 на раме 9. Патрон 1 содержит колесо-шкив 12, зубчатые колеса 13, шестерни 14 и зажимные кулачки 15. Устройство снабжено шарнирно соединенным с рамой 9 и узлом зажима изделия 4 механизмом возврата 16 узла зажима изделия 4 в исходное положение. Мотор-редуктор 2 неподвижно закреплен на раме 9.

Полезная модель работает в двух режимах: в режиме «Свинчивание резьбовых соединений» и в режиме «Развинчивание резьбовых соединений». При работе в режиме «Свинчивание резьбовых соединений» трубу 17 рольгангом (не показан на чертеже) подают к патрону 1 и вручную предварительно навинчивают муфту 18. Затем рольгангом перемещают их к кулачкам 15 патрона 1, которые находятся в исходном положении для режима «Свинчивание резьбовых соединений». При включении привода 5 узел зажима изделия 4 зажимает трубу 17. Затем включают тормоз патрона 3 и мотор-редуктор 2 привода вращения патрона 1. При этом тормоз патрона 3 тормозит колесо-шкив 12, а зубчатые колеса 13 обкатываются по внутреннему венцу колеса-шкива 12 и, взаимодействуя с шестернями 14, поворачивают зажимные кулачки 15. Происходит зажим муфты 18 и ее вращение. После выдержки определенного времени система управления (не показана на чертеже) отключает тормоз 3 патрона 1, при этом труба 17 остается зажатой кулачками 15, и происходит дальнейшее свинчивание муфты 18 с трубой 17. При возрастании крутящего момента в резьбовом соединении нагрузка от него через трубу 17 передается на устройство зажима изделия 4 и далее через ролик 7 и планку 8 - на тензодатчик 11. При этом ролики 6 и 7 с устройством зажима изделия 4 перемещаются по планкам 8 по направлению к патрону 1.

При достижении в резьбовом соединении необходимого момента для свинчивания возрастает нагрузка на тензодатчике 11, который подает сигнал на переключение мотор-редуктора 2 на реверс и включение тормоза патрона 3. При вращении патрона 1 в обратную сторону зажимные кулачки 15 разжимают муфту и расходятся в исходное положение. После выдержки определенного времени тормоз патрона 3 отключается. Затем происходит включение привода 5 узла зажима изделия 4 и разжим трубы 17, которую вместе с муфтой 18 удаляют рольгангом из зоны устройства. Устройство зажима изделия 4 по направляющим 8 перемещается механизмом возврата 16 в исходное положение.

Работа устройства в режиме «развинчивания» резьбовых соединений осуществляется следующим образом. Трубу 17 с муфтой 18 перемещают рольгангом к зажимным кулачкам 15, которые находятся в исходном положении для развинчивания. При включении привода 5 узел зажима изделия 4 зажимает трубу 17. Затем происходит включение тормоза патрона 3 и мотор-редуктора 2. При торможении колеса-шкива 12 посредством зубчатых колес 13 и шестерен 14 происходит поворот зажимных кулачков 15, зажим муфты 18 при развинчивании и начало ее отворота при начальном наибольшем значении крутящего момента, которое регистрируется тензодатчиком 10 и сравнивается с максимальным моментом развинчивания, установленным системой управления устройством. После выдержки определенного времени тормоз патрона 3 отключается. Мотор-редуктор 2 продолжает вращать патрон 1 с муфтой 18, которая, развинчиваясь с трубы 17, перемещает ее вместе с узлом зажима изделия 4 посредством роликов 6 и 7 по направляющим 8 в направлении от патрона 1. После нескольких оборотов муфты 18, фиксированных по реле времени, подается сигнал на включение тормоза патрона 3 и переключение мотор-редуктора 2 на реверс. При этом кулачки 15 разжимают муфту 18 и перемещаются в исходное положение. Происходит разжим трубы 17. Зажимное устройство 5 перемещается механизмом возврата 16 в исходное положение. Трубу 17 с муфтой 18 отводят рольгангом от патрона. Муфту 18 вручную отвинчивают и снимают с трубы 17, которую затем рольгангом удаляют с устройства.

Таким образом, в заявляемом устройстве тензодатчики регистрируют только крутящие моменты свинчивания и развинчивания в резьбовом соединении, так как воспринимают только, крутящие моменты, передаваемые на тензодатчики узлом зажима трубы.

1. Устройство для свинчивания-развинчивания резьбовых соединений, включающее патрон с зажимными кулачками, привод вращения патрона, тормоз патрона, узел зажима изделия с приводом, установленный посредством роликов на направляющих, расположенных на раме параллельно оси изделия, контрольно-измерительные приборы, выполненные в виде тензодатчиков, отличающееся тем, что направляющие узла зажима изделия выполнены в виде планок, шарнирно установленных на раме, тензодатчики расположены на раме под направляющими, закрепленными с возможностью поворота и воздействия на тензодатчики посредством роликов узла зажима изделия.

2. Устройство для свинчивания-развинчивания резьбовых соединений по п.1, отличающееся тем, что привод вращения патрона выполнен в виде мотор-редуктора, установленного на раме.