Вибромолот

 

Использование: бурение скважин и забивка в грунт труб. Сущность изобретения: вибромолот содержит корпус, валы с дебалансами, втулку и установленный на ее поверхности кольцевой ударник. При бурении вращающиеся дебалансы создают знакопеременные нагрузки. Кольцевой ударник под их действием наносит удары по наковальне. При этом валы с дебалансами перемещаются по дугообразным пазам корпуса, сохраняя постоянное натяжение ремней между шкирами валов и их привсдов. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК. (51)з Е 21 В 11/02, 7/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фч

М 4

° Ь (Я

О

6д (21) 4805084/03 (22) 22 .03.90 (46) 07.07.92. 6en. М 25 (71) Московский геологоразведочный инсти. тут им. Серго Орджоникидзе (72) С. С. Хворостовский и С. А, Головин (53) 622;324.24(088,8) (56) Волков.В. А. и др. Буровое дело. M.:

Недра. 1965, с. 85.

Цейтлин М. Г. и др. Вибрационная техника и технология в свайных и буровых работах. Л.: Стройиздат, 1987. с. 207, рис. 98. (54) ВИБРОМОЛОТ

Изобретение относится к торному делу, а именно к вибрационным механизмам для бурения скважин, забивки в грунт труб и свой на суше.и на акваториях.

Известна погружная виброударная морская буровая установка с кольцевым вибро...молотом, который включает верхнюю и нижнюю плиты, установленный между ними на подпружиненных штоках герметичный .корпус с центральным проходным кольцевым каналом. смонтированные в корпусе и жестко соединенные с его стенками два электровибратора. а также верхний и ниж. ний патроны с клиновыми захватами грунтоноса, установленные в проходном канале.

Недостаток таких вибромолотов малый моторесурс электропривода, так как он жестко соединен с вибромассой и во время работы вместе с ней совершает высокочастотные колебания, наносит удары по наковальне и, тем самым, испытывает большие динамические нагрузки.

„„SU „„1745863А1

2 (57) Использование: бурение скважин и забивка в грунт труб. Сущность изобретения: вибромолот содержит корпус, валы с дебалансами, втулку и установленный на ев по-. верхности кольцевой ударник. При бурении вращающиеся дебалансы создают знакопе ременные нагрузки. Кольцевой ударник под их действием накосит удары по наковальне.

При этом валы с дебалансами йеремещаются по дугообразным пазам корпуса, сохраняя постоянное натяжение ремней между шкивами валов и их привсдов. 3 ил.

Известен вибратор, содержащий полый корпус с центральным проходным отверстием. валы с дебалансами, установленные в. корпусе, два приводных электродвигателя, установленных на верхней плите корпуса, втулку с кольцевым-буртом, установленную в центральном отверстии корпуса. и скрепленный.с втулкой переходник буровых труб.

Недостаток таких вибраторов низкая надежность их работы из-за малого моторесурса электропривода, так как он жестко соединен с вибромассой и во время работы вместе с ней совершает высокочастотные колебания и испытывает большие динамические нагрузки.. В результате образуется провис-обмоток статора дь упора во вращающийся ротор и происходит их замыкание, быстро ослабевает крепление приводов к корпусу и крепежные элементы. ломаются. разрушаются, разрушаются подшипники приводов и валов вибраторов. Поэтому моторесурс электропривода таких вибраторов не и ревы шает 300 ч.

1745863 4

Цель изобретения — повышение надежности в работе вибромолота за счет снижения воздействия ударных нагрузок на его привод (электродвигатели), Указанная цель достигается тем, что . вибромолот, содержащий полый корпус с центральным отверстием, валы с дебалан,сами и с приводами их вращения, установленные в корпусе, втулку с кольцевым буртом, установленную в центральном отверстии корпуса, и переходник буровых труб, скрепленный с втулкой, снабжен кольцевым ударником, размещенным на наружной поверхности втулки с возможностью ограниченного осевого перемещения, и тягами, одни концы, которых шарнирно соединены с валами, а другие — с ударниками, при этом в корпусе выполнены криволинейные пазы с центрами кривизны на осях приво.дом валов, в которых размещены концы валов с возможностью перемещения вдоль пазов.

Размещение-кольцевого ударника на наружной поверхности втулки позволяет ему перемещаться только возвратно-поступательно по прямолинейной втулке; . Соединение кольцевого ударника с валами с дебалансами при помощи тяг и шарниров не препятствует одновременному перемещению ударника по втулке, а валов с дебалансами по криволинейным пазам, т.е. при забивке труб или свай вертикально позволяет перемещаться ударнику по вертикали, а валам с дебалансами по дуге.

Выполнение криволинейных пазов с центрами кривизны на осях приводов позволяет. валам с дебалансами совершать колебательн ые перемещения. относительно неподвижного корпуса и соединенных с ним приводов. При этом координаты валов с дебалансами постоянно меняются во времени относительно координат приводов, а сила натяжения приводных ремней между шкивами приводов и валов остается неизменной, Перемещение валов с дебалансами в криволинейных пазах неподвижного корпуса обеспечивает возвратно-поступательные

„движения ударника при -неизменном положении приводов. Атак как корпус и установленные на нем приводы не участвуют в колебательйых перемещениях, то на них уменьшается воздействие динамических нагрузок. Это существенно повышает надежность работы привода, корпуса и вибро. молота в целом.

Размещение кольцевого ударника на втулке, установленной в центральном отверстии корпуса, обеспечивает строго заданное центральное соударение ударника с

20 ударник соосно размещен на вертикально установленной втулке.

На фиг, 1 показан предлагаемый вибромолот, разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.

1: на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2.

Вибромолот состоит из полого корпуса, расположенных в нем электроприводов и вибромеханизма. Корпус выполнен с центральным отверстием и включает поддон 1, две боковые стенки 2, верхнюю стенку 3, 25

30 жестко соединенные меж у собой. две боковые крышки 4, втулку 5 с кольцевым буртом, установленную с центральном отверстии корпуса и жестко соединенную своими концами с поддоном 1 и верхней стенкой 3, а также переходник 6 буровых труб, скреп35 ленный с втулкой 5. На верхнем конце втулки 5 и на переходнике 6 выполнена резьба для соединения вибромолота с погружаемы-. ми в породы трубами. В теле боковых кры40 шек 4 корпуса выполнены симметрично криволинейные пазы 7 с центрами кривизны на осях электроприводов.

Вибромеханизм включает кольцевой ударник 8, размещенный соосно с в гулкой 5 на ее наружной поверхности с воэможностью ограниченного осевого перемещения по ней, валы 9, концы которых установлены с возможностью вращения.и поступательного перемещения в криволинейных пазах

50 7, дебалансы 10 и шкивы 11, установленные на валах 9, и тяги 12, одни концы которых шарнирно соединены с валами, а другие — с ударником.

Электропривод включает два электро55 двигателя 13, установленные на поддоне 1, шкивы 14 и ремни.15, передающие вращение на валы.

Работа вибромолота заключается в следующем. переходником буровых труб. Кроме того, соединение ударника с валами при помощи тяг и размещение его на втулке обеспечивают синхронизацию вращения валов с деба5 лансами, которые приводятся so вращение независимыми друг от друга электроприводами. Так при несколько различных значе-. ниях коэффициентов скольжения электроприводов одинаковых частот враще10 ния у них со временем могла бы нарушаться синфаэность вращения. Однако рассогласо" вания вращения валов с дебалансами не происходит, так как йри рассогласовании оба вала с дебалансами находились бы на

15 различной высоте от горизонтали. А так как валы связаны с ударником тягами одинаковой длины, то ударник при этом отклонился бы от вертикали.

Но это невозможно, так как кольцевой

1745863

При помощи буровой лебедки (не показана) вибромолот на тросокабеле 16 вывешивают на очке бурения, соединяют с -забиваемыми элементами (трубы, сваи и т.п,) и по тросокабелю 16 к электродвигате- 5 лям 13 подают электроэнергию. Электродвигатели 13 через шкивы 14, 11 и ремни 15 вращают валы 9 с дебалансами 10, причем в противоположные стороны, что обеспечивает соответствующей схемой подключения 10 токоподводящих жил тросокабеля 16 к электродвигателям 13. Вращающиеся дебалансы 10 создают знакопеременные, направленные вдоль вертикальной оси силы. Под действием этих сил виброударная 15 масса поднимается вверх и опускается . вниз. нанося удар по наковальне. При этом валы с дебалансами движутся вверх и вниз по дуге, так как концы валов 9 установлены с возможностью перемещенйя в криволи- 20 нейных пазах 7. А так как пазы 7 выполнены по радйусу, равному расстоянию между осями электродвигателя и приводимого им во . вращение вала, то валы 9 и дебалансы 10 движутся вверх и вниз относительно непод- 25 вижных электродвигателей 13 по дугам того же радиуса. Это обеспечивает постоянство натяжения приводных ремней между шкивами электродвигателей и валов несмотря на то, что координаты валов с дебалансами 30 относительно электродвигателей постоянно меняются во времени при работе вибро-" молота. Постоянство натяжения приводных

Ремней обеспечивает стабильность режима нагружения приводных электродвигателей, 35 не ограничивает воэможности вибрамолотов по их мощности и не снижает КПД вибромолота по мере увеличения мощности.

Вибромолот можно применять для бурения скважин на суше и на акваториях. При 40 бурении на суше каждый раз после погружения очередной. трубы забиваемой колонны на всю ее длину вибромолот снимают с колонны, наращивают следующую трубу и на нее снова устанавливают вибромолот, При бурении на акваториях трубы наращивают по мере забивки колонны:без снятия с нее, вибромолота. При этом корпус вибромолота должен быть в герметичном исполнении, так как по мере забивки колонны он погружает ся под воду. Выбуриваемые породы извле-,. кают из скважины известными способами

{желонки, стаканы и пр.) через колонну труб.

Надежность и моторесурс предлагаемо-. го вибромолота при работе как на суше, так и на акваториях значительно выше, чем вибромолотов известных конструкций, так как в конструкции предлагаемого вибромолота электропривод не используются в качестве ударной массы и не подвержен динамическим сотрясениям.

Формула изобретения

Вибромолот, включающий полый корпус с центральным отверстием, валы с дебалансами и с приводами их вращения, установленные в корпусе, втулку с кольцевым буртом, установленную с центральном отверстии корпуса, и переходник бурильных труб,.скрепленный с втулкой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности в работе. он снабжен кольцевым ударником, размещенным на наружной поверхности втулки с возможностью ограниченного осевого перемещения, и тягами, одни концы которых шарнирно соединены с валами, а другие — с ударниками, при этом в корпусе выполнены криволинейные пазы с . центрами кривизны на осях приводов валов, в которых размещены концы валов с возможностью перемещения вдоль пазов.

1745863

Фиг. f фиг. 2.1745863 .В-R

f3

Я

f2

Составитель В.Либерман

Редактор С.Патрушева Техред M.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ ЗЭМ 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