Устройство для бурения скважин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВУРЁН11Й СКВАЖИН, включающее напорно-подаю .щий механизм, раму с ключом для удержания бурового става,; буровые штанги с ниппельными концами и вращатель с выходным валом, внутри которого соосно расположены шпиндель и подпружиненный плунжер, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения надежности монтажа - демонтажа путем автоматического блокирования шпинделя со штангой, плунжер и ниппельные концы каждой буровой штанги имеют встречные торцовые кулачки, .установленные с возможностью их взаимодействия, а шпин- . дель Подпружинен.и установлен с возможностью продольного перемещения относительно ш ходного вала на величину , превышающуювысоту кулачков.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Э(51) E 21 В 7 24

1 л ;... Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3442694/22-03 (22) 24.05 ° 82 (46) 07 09 83 е. Бюле Р 33 . (72) В.я,Чуплый В,И,Броновицкий

Ф.И.Кондратенко и Л.Ф.Воюта (7l) Всесоюзный научно-исследовательский и роектчо-конструкторский

;институт горнорудного. машиностроения (53) 624.154,34(088 ° 8) (56) 1. Патент США Р 3490546

"кл; Е 21 С 11/02 опублик. 1970 °

2, Патент.C2IA В 3851714, :кл. Е 21 В 19/16, опублик. 1974 .(прототип). ,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЙНиЯ

СКВАЖИН, включающее напорно-подающий механизм, раму с ключом дпя удер.9Я0„„. A жания бурового става, "буровые штанги с ниппельными концами и вращатель. с выходным валом, внутри ко-. торого соосно расположены шпиндель и подпружиненный плунжер,.о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности монтажа — демонтажа путем автоматического блокирования шпинделя со штангой, плунжер и ниппельные концы каждой буро. вой штанги. имеют встречные торцовые кулачки, .установленные .с воз.можностью их взаимодействия, а шпиндель подпружинен .и установлен с возможностью продольного перемещения относительно выходйого вала на ве:личину, превышающую высоту кулачков. Е

1040110 резьбовое соединение) при частичном вводе шлицев друг относительно друга, что возможно при наличии не-. соосности реэьб и шлицев блокируемых частей устройства, а наличие шлицевых отверстий в каждой штанге и высокая точность их изготовления для обеспечения взаимозаменяемости приводят к повышению трудоемкости изготовлений буровых штаиг и к Удорожанию буровой установки в целом.

Целью изобретения является повышение надежности монтажа — демонтажа путем автоматического блокирования шпинделя со штангой, Указанная цель достигается тем, что в устройстве для бурения скважин, включающем напорно-подающий механизм, раму с ключом для удержа- ния. бурового става, буровые штанги с ниппельными концами и вращатель с выходньм валом, внутри которого соосно расположены шпиндель и под-. пружиненный плунжер, плунжер и ниппельные концы .каждой буровой штанги имеют встречные торцовые кулачки, установленные с возможностью их вза" имодействия, а шпиндель подпружинен и установлен с воэможностью продольного перемещения относительно выходного вала на величину, превышающую высоту кулачков.

На фиг. 1 изображено устройство с частичным разрезом по-выходному валу вращатепя при зафиксированном в ключе буровом ставе, общий вид; на фиг. 2 — вращатель в положении отвинчивания штанги от бурового става, разрез; на фиг. 3 — то же, при отвинчивании шпинделя от .буро вой штанги, зафиксированной в ключе. податчика штанг.

Устройство для бурения скважин. состоит из рамы 1 с ключом 2 для. фиксации бурового става З,.Буровой став состоит иэ секций штанг 4.

Для подачи штанг 4 в устройство и обратного извлечения их на раме 1 шарнирно установлен податчик 5 штанг 4 с,замком б. Податчик приводится.в движение при помощи гидроци линдра.

Штанги 4 имеют резьбовые нип" пельные концы 7, при помощи кото рых штанги соединяются со шпинделем 8 вращателя 9. Вращатель 9 соединен с напорно-подающим механизмом 10, состоящим из двух или более силовых цилиндров, штоки которых закреплены на раме 1.

Шпиндель 8 имеет зубчатую муфтуг помещенную в зубчатой втулке 11 выходного вала 12 °

Между шпинделем 8 и выходным валом 12 установлена пружина 13, перемещающая шпиндель в сторону ниппеля буровой штанги 4. При этом ход шпинделя больше, чем высота кула35

Изобретение относится к горнорудной промьппленности и может быть использовано для бурения восстающих выработок или подземных скважин шарошечными долотами.

Известны устройства для бурения скважин большого диаметра в подземных условиях, которые содержат раму с ключом для удержания бурового става, напорно-подающий механизм, податчик буровых штанг и вращатель с вы- 10 ходным шпинделем и планшайбой для блокирования закладными элементами шпинделя и штанги при отвинчивании последней от бурового става, при

его:разборке (1) . 15

Общим недостатком этих устройств является необходимость производить вручную блокировку шпинделя со штангой, что является трудоемкой. длительной и опасной операцией.

Наиболее близким к,изобретению является устройство для бурения скважин, включающее напорно-подающий механизм, раму с ключом для удер.жания бурового става, буровые штанги с ниппельными концами и вращатель с выходным валом, внутри которого соосно расположены шпиндель и под-. пружиненный плунжер (2) .

Недостатками устройства являются сложность конструкции, которая вызвана тем, что внутри вала размещен силовой цилиндр для управления перемещением нлунжера, что, в . свою очередь, требует дополнитель ного подводящего устройства для подвода рабочей среды к силовому цилиндру, а кроме .того, наличие силового цилиндра внутри вала.не позволяет организовать подвод продувочной смеси к буровому ставу при 40 помощи простого торцового вертлюга..

УстановЯа подводящего устройства на шпинделе со стороны бурового става увеличивает размеры устройства и снижает его долговечность, так как уплотняющие манжеты устанавливаются по большим диаметрам трения. Причем увеличение размеров подводящего устройства приводит к увеличению размеров по высоте вращателя, а следовательно, и буровой установки, что крайне нежелательно в стесненных условиях подземных выработок.

Известное устройство характеризует ненадежность автоматической разблокировки (вывод шлицевого плун- зэ жера из зацепления со штангой) при помощи пружины иэ-эа наличия сил тоения в шлицах, которые, при наличии перекосов в шлицевом соедине" нии могут достигать значительных 60 величин.

Кроме того,.в известном устройстве возможны поломки шлицев плунжера или штанги (при.приложении,вращательного момента, страгивающего

1040110 ка 8. Выходной вал 12 имеет зубчатую втулку 14, в которой при помощи пружины 15 перемещается плунжер 16, Вращающий момент от втулки 14 пе. редается на плунжер 16 через. зубчатую муфту 17. 5

Ниппельный конец 7 буровой штан-, ги 4 имеет два или более винтовых или близких к винтовой форме .(например, скошенных) кулачка 18, а плунжер 16 имеет на своем торце .- 10 встречно. направленные аналогичные кулачки 19. При замыкании винтовых кулачков 18 и 19 вращающий момент может передаваться через них от выходного вала 12 через зубчатую втуЛ15 ку 14 на зубчатую муфту 17 плунже-., ра 16 непосредственно к буровой штан-, ге 4, разгружая при этЬм от момен-., та шпиндель 8, т.е. при помощи кулач « ков 18 и 19 может производитьая- блокировка резьбового соединения шпинделя 8 со штангой 4.

Плунжер 16 соединен с патрубком.

20, к которому подсоединен вертлюг

21 для подвода водовоздушной смеси к буровому инструменту через буровой .став 3, Устройство работает следующим образом. Вуровая штанга 4 с шарошечным до-, лотом или каждая очередная укладывается в замок 6 и податчиком 5 подается на ось бурения, т.е. совме- щается. с.осью шпинделя 8. Шпиндель 8 находится в выдвинутом положении и -: поддерживается пружиной 13, которая обеспечивает наличие зазора (Фиг,З) между. кулачками 18 и 19 независимо от положения плунжера 16, чтобы исключить прощелкивание кулачков при свинчиваний. кроме того, под- :, 40 пружиненный шниндель 8 смягчает йагруэки на реэьбовые поверхности при свинчивании.

После свинчивания шпинделя 8 со штангой 4 последняя вместе с враща-, :45 телем 9 при помощи напорного подающего механизма 10 подается к ниппвльному коццу штанги бурового става 3;который зафиксирован в ключе 2 и свинчивается с ним известным .50 способом. Далее .буровой став освобождается от ключа 2 и подается

I нацорно-подающим механизмом 10 на- " забой скважины. Вращение на буровой став передается от.вращателя 9 че-: рез шпиндель 8, при этом все элементы выходного вала и штанга 4 вра щаются как одно целое.

При бурении (вращение бурового става осуществляется на эавинчива-: ние реэьбовых соединений штанг) бу- .. 60 ровой став прижимает шпиндель 8 g ; торцу выходного вала 12 и кулачки

18 штанги 4 упираются в кулачки 19 плунжера 16, При этом кулачки могут находиться в любом положении друг относительно друга, но пру жина 15 будет всегда прижимать плунжер к кулачкам нйппеля штанги 4.

После отбуривания очередной штанги в ее лыски вйодится ключ 2, вращатель 9 при помощи напорно-подающего мехалиэма 10 отводят назад а так как штанга 4 зафиксирова на в ключе 2 и соединена со шпинделем 8, то.они остаются на месте, а вращатель перемещается на величину хода шпинделя (фиг. 2). При этом icy.лачки 18 и 19 полностью размыкаются и между ними возникает зазор.

Производится отвинчивание шпинде-. ля от бурового става, при этом кулачки 19 вращаются вместе со шпин-. делем относительно неподвижной штанги 4, не задевая за кулачки .18. 3азор по мере отвинчивания остается неизменным и шпиндель, сжимая.пружину 13,. воспринимает ее усилие, чем предохраняются резьбы от повреждений. После отвинчивания шпинделя вращатель подается s исходное поло° жение и на ось бурения подается очередная штанга.

При разборке бурового става все штанги поочередно удаляются иэ

I скважины. При этом, когда удаляет-. ся очередная штанга, буровой став находится в ключе 2 (фиг.1) .Штангу 4, которая находится между буpoBbIN cTBBoM 3 и шпйнделем 8, необходимо сначала отвинтить от бурового става 3, а затем, взяв ее в замок 6 податчика 5, отвинтиться от нее шпинделем 8. Такая последовательность отвинчивания штанги обеспечивается следунщим образом.

Напорно-подающим механизмом 10 . подают вращатель на штангу 4 до упора-шпинделя 8 в выходной вал 12, при этом кулачки 18 прижимаются к кулачкам 19. В таком попожении путем реверса двигателей вращателя производят развинчивание. Если начала отвинчиваться штанга 4 от бурового става 3, то отвинчивание продолжают до конца,. затем подают замок б податчиком 5 на лыски штанги 4 и производят отвинчивание ее так, как отвинчивали шпиндель от бурового става при наращивании штанг. Если первоначально началось отвйнчивание шпинделя 8 от штанги..4, а не штанги

4 от бурового става 3, то.оно кратко» ,временное и производится, пока торец кулака 19 плунжера 16 не замкнется с торцом кулака 18 штанги 4. Наибольший относительный йроворот до замыкания кулачков при двух кулачках может быть не бо лее 180 . При заикании кулачков

18 и 19 автоматиЧески происходит блокировка резьбового соединения шпинделя 8 со штангой 4 и отвин.чивание последней от бурового ста1040110

10 ва 3. Далее штанга отвинчивается в манипуляторе 5 ранее описанным спо- собом.

Необходиьим условием-работы устройства является обеспечение зазора, который может быть при усЛовии,что ход шпинделя больше высоты кулачка (фиг,З) .

Использование изобретения IIosso ,ляет значительно упростить враща-, тель бурового устройства, умень» шить габариты как вращателя, так и бурового устройства, а также повысить надежность автоматизации раз вннчивания буровых штанг в устройствах для бурения скважин преимущественно большего диаметра и в целом позволяет создать компактную по» луавтоматическую буровую установку.

Работа на такой установке становится более безопасной. Повышается производительность .самой установки за счет сокращения времени на samoaнение вспомогательных операций.

10401,10

Составитель Л,Черепенкина Редактор Н.Джуган Тещзедй.Гергель

Заказ 6845/33 . Тираж 603

ВНИЙПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

Корректор В. Бутяга

Подписное

Филиал ППП Патент, г.. Ужгород, ул. Проектная, 4