Устройство для образования скважин

 

Использование: образование скважин шнековыми рабочими органами. Сущность изобретения: серповидный рычаг, шарнирно закрепленный на раме, выполнен составным , части рычага соединены между собой с возможностью поворота силовым цилиндром , а концевые ролики рычага установлены с возможностью схватывания более половины диаметра шнекового рабочего органа. Радиус поворота концевого ролика, размещенного на части рычага, присоединенного к раме, относительно шарнира определяется из выражения R RI + (г - ги, где R - радиус поворота концевого ролика относительно оси шарнира серповидного рычага; RI - наименьшее расстояние от оси поворота рычага до наружной поверхности нового шнекового рабочего органа; гц - радиус шнекового рабочего органа с предельным износом по диаметру; г - радиус нового шнекового рабочего органа. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Е 21 В 7/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4840914/03 (22) 09.04.90 (46) 15.06.92. Бюл. М 22 (71) Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.Н. Шамшин, А.Н. Яшин, Н.П, Чухряев, В.А; Гаврилов, В.П. Брежицкий и И.М. Дульцев (53) 622.233,052(088;8) . (56) Симилейский M.Ã. и др. Исследование и разработка рационального забурного устройства для станков шнекового бурения скважин на карьерах. Известия СКНЦ ВШ

Технические науки, 1973, tk 3, с. 73-80.

Авторское свидетельство СССР

М 1492009, кл. Е 21 В 7/24, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ

СКВАЖИН (57) Использование: образование скважин шнековыми рабочими органами. Сущность

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам.. для образования скважин шнековым рабочим органом, и может быть использовано на других буровых станках, Известно устройство для образования скважин, включающее шнековый рабочий орган, раму и забурное устройство для центрирования шнека, состоящее из двух раэьемных честей забурной трубы и двух рычагов поворота. Это эабурное устройство позволяет точно центрировать шнек при 38буривании, в затем отводить половинки эабурной трубы от шнека и облегчать тем самым работу привода.

Однако наличие двух рычагов, расположенных C двух сторон от бурового става, для. Ы 1740606 А1 изобретения: серповидный рычаг, шарнирно закрепленный на раме, выполнен составным, части рычага соединены между собой с возможностью поворота силовым цилиндром, а концевые ролики рычага установлены с возможностью охватывания более половины диаметра шнекового рабочего органа.

Радиус поворота концевого ролика, размещенного на части рычага, присоединенного к раме, относительно шарнира определяется из выражения R = R1 + (г — ги, где R— радиус поворота концевого ролика относительно оси шарнира серповидного рычага;

Rj — наименьшее расстояниеотоси поворота рычага до наружной поверхности нового шнекового рабочего органа; ru — радиус шнекового рабочего органа с предельным износом по диаметру; r — радиус нового шнекового рабочего органа. 3 ил. центрации одного шнека, существенно уменьшает полезную рабочую площадь около бурового става, ограничивает доступ к частям устройства и буровому ставу при ремонте и техническом обслуживании, усложняет конструкцию и создает трудности с размещением устройства в нижней части мачты или рамы станка. При этом неподвижность стенок забурной трубы является причиной повышенного износа спирали шнека и больших затрат энергии. .Наиболее близким к изобретению является устройство для образования скважин, содержащее шнековый рабочий орган, раму и эабурное устройство для центрации одного шнека при помощи только одного серповидного рычага с силовым цилиндром и

1740606

15 вертикально расположенными роликами для взаимодействия с наружной поверхностью шнека. Такое решение позволяет, в отличие от двухрычажных устройств, значительно расширить полезную рабочую площадь около бурового става, упростить конструкцию, а также исключить трение спирали о неподвижные части, заменив его на трение спирали о поверхность свободно вращающихся роликов, что предохраняет спираль от преждевременного износа и уменьшает потери энергии.

Однако выполнение в забурном устрой.стве серповидного рычага неразъемным (монолитным), а также охват роликами одного рычага ровно половину нового шнека по диаметру снижают надежность работы устройства при забуривании скважин, особенно по породам со сложным горно-геологическим строением, так как возникающие при этом боковые реакции отпора породы уводят шнек с оси бурения в сторону, свободную от центрирующих роликов. Кроме того, в устройстве практически невозможно центрировать шнеки с уменьшеным (изношенным) или большим диаметром, что снижает точность забуривания, надежность работы устройства, производительность работ и технологические возможности устройства. Затруднения с центрированием частично изношенных шнеков приводит к их преждевременной браковке, что существенно увеличивает стоимость буровых работ.

Цель изобретения — повышение надежности и эффективности работы путем повышения точности забуривания.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для образования скважин, включающем шнековый рабочий орган, раму, шарнирно закрепленный на ней серповидный рычаг с размещенными на нем тремя роликами, взаимодействующими с шнековым рабочим органом, и силовой цилиндр, связанный с рамой и рычагом, серповидный рычаг выполнен составным и части рычага соединены между собой с возможностью поворота посредством дополнительного силового цилиндра, при этом концевые ролики рычага установлены с возможностью охватывания более половины диаметра шнекового рабочего органа, а радиус поворота концевого ролика, размещенного на части рычага, присоединенного к раме, относительно шарнира определяется из выражения

R- Rt+(r- ги), .где R — радиус поворота концевого ролика относительно оси шарнира серповидного, рычага;

R> — наименьшее расстояние от оси поворота рычага до наружной поверхности нового шнекового рабочего органа; ги — радиус шнекового рабочего органа с предельным износом по диаметру;

r — радиус нового шнекового рабочего органа.

На фиг. 1 показано устройство, вид сбоку; на фиг. 2 — то же, вид сверху, рабочее положение; на фиг. 3 — то же, нерабочее положение.

Устройство для образования скважин смонтировано на раме 1 (или мачте) и содержит серповидный рычаг 2 с осью шарнира для центрации по наружной поверхности 3 нового бурового шнека вертикально расположенными концевыми роликами 4, вйполненный составным и состоящий иэ основной 5 и шарнирно соединенной с ней захватной 6 частей, связанных с рамой 1 при помощи силового цилиндра 7, а между со-. бой при помощи дополнительного силового цилиндра 8. При этом концевые ролики 4 рычага охватывают более половины наружной поверхности 3 нового шнека по диаметру, а радиус поворота концевого ролика 4 основной части 5 относительно оси шарнира 2 серповидного рычага определяется иэ выражения

R = R>+(r — ги), где R> — наименьшее расстояние от оси поворота рычага 2 до наружной поверхности нового шнека 3;

r — радиус нового шнека:

ru — радиус шнека с предельным износом по диаметру.

Устройство работает следующим образом.

В начале процесса бурения на забой под действием силы тяжести опускается шнековый рабочий орган и упирается в разбуриваемую поверхность, после чего наружная поверхность 3 нового шнека охватывается роликами 4 серповидного рычага и включается вращательно-подающая система станка, т.е, происходит процесс забуривания (до 1 м) с последующим отводом сврповидн(го рычага от шнека без прекра- . щения процесса бурения. При этом в начале работы силовой цилиндр 7 выводит серповидный рычаг на ось 9 бурения до момента соприкосновения (после чего цилиндр запирается) роликов 4 основной части 5 с наружной поверхностью 3 нового шнека, Затем дополнительный силовой цилиндр 8 поворачивает захватную часть 6 относительно шарнира основной части 5 до момента соприкосновения концевого ролика 4 с наружной поверхностью 3 нового шнека. Отвод рычага в исходное (нерабочее) 1740606 положение осуществляется в обратном порядке. Конструкцией предусмотрено, чтобы по мере износа наружной поверхности 3 нового шнека в процессе бурения серповидный рычаг всегда имел надежный контакт со всеми тремя роликами 4 и центрировал шнек по оси 9 бурения до момента достижения шнеком предельного износа по диаметру, т.е, до момента потери контакта концевого ролика 4 основной части рычага, имеющего радиус поворота

R = R1+ (r — ги), с наружной поверхностью

10, после чего дальнейшая эксплуатация шнека будет экономически невыгодна. Причем охват концевыми роликами рычага более половины нового шнека по диаметру позволяет использовать только один рычаг в устройстве и центрировать шнеки большего диаметра, не превышающего расстояния между точками касания кольцевых роликов с наружной поверхностью шнека большего диаметра, Применение устройства позволяет предотвратить увод как нового, так и изношенного шнека с оси бурения, повысить точность забуривания и надежность работы устройства для образования скважин; особенно на породах со сложным горно-геологическим строением, за счет постоянного контакта всех роликов с наружной поверхностью шнека независимо от износа последнего, а также за счет охвата ролика рычагами более половины диаметра шнека;

Это позволяет расширить технологические возможности устройства для образования скважин за счет применения шнеков разного диаметра и, как следствие, повысить ресурс шнеков до момента достижения ими предельного износа по диаметру, т.е. снизить стоимость буровых работ.

Предлагаемое устройство в отличие от прототипа позволяет центрировать шнеки как новые, так и с предельным износом, т.е. диаметр которых на 10 — 15 мм меньше номинального. 8 устройстве-прототипе в силу вышеуказанных недостатков могут применяться шнеки с износом по диаметру не более 2-3 мм. т.е. практически новые, если принять базовый расход шнеков с новым устройством — 200 м на шнек, то для прототипа базовый расход шнеков составит всего

3 200 м

40 м. Ежегодно Карпинский машзавод выпускает около 30000 шнеков. При

5 использовании их на станках с забурным устройством-прототипом ими можно набурить 40 м х 30000 - 120000 м скважин, а с новым устройством 200 м х 30000 " 6000000 м скважин. При средней стоимости 1 м сква10 жин 0,1 руб. экономия составит 0,1 руб х (6000000 — 1200000) = 480 тыс. руб.

Фактически экономический эффект будет еще больше, если учесть повышение стойкости долот, рост производительности, 15 увеличение объемов обуренной горной массы шнеками большего диаметра и т,д.

Формула изобретения

Устройство для образования скважин, включающее шнековый рабочий орган, ра20 му, шарнирно закрепленный на ней серповидный рычаг с размещенными на нем тремя концевыми роликами, взаимодействующими с шнековым рабочим органом, и силовой цилиндр, связанный с рамой и ры25 чагом, о т л и ч а ю щ е е с. я тем, что, с целью повышения надежности и эффективности работы путем повышения точности забуривания, серповидный рычаг выполнен составным, части рычага соединены между

30 собой с возможностью поворота посредством дополнительного силового цилиндра, при этом концевые ролики рычага установлены с возможностью охватывания более половины диаметра шнекового рабочего ор35 гана, а радиус поворота концевого ролика, размещенного на части рычага, присоединенного к раме, относительно оси шарнира определяется из выражения

R = В1+(r — rM), 40 где R — радиус поворота концевого ролика относительно оси шарнира Серповидного рыча га;

R> — наименьшее расстояние от оси поворота рычага до наружной поверхности но45 вого шнекового резьбового органа; г, — радиус шнекового рабочего органа с предельным износом по диаметру; г — радиус нового шнекового рабочего органа.

1740606

1740606

Составитель Л. Черепкина

Редактор M. Бандура Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Заказ 2060 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101