Устройство для приема и выдачи буровыхштанг

 

Союз Совете кик

Социалистические

Республик

ЬП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ((((825845 (6! ) Дополнительное к авт, свид-ву (22) ЗаЯвлено 22.06.7 9 (2! ) 2783245/22-03 с присоединением заявки № (51)M. Кл.

Е 21 В 19/1.4 тееударстеенный камнтет

СССР (23) Приоритет ао делам нзабретеннй н открытнй

Опубликовано 30.04.81. Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 05.05.81 (53) УДК622 242..3 (088.8) (72) Авторы изобретения

M. C. Сафохин, К. В. Начев, И. Д. Богомолов, П. И. Маметьев (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ВЫДАЧИ БУРОВЫХ

ШТАНГ

Изобретение относится к горной промышленности,в частности к устройствам для приема и вьщачи буровых штанг.

Известно устройство для приема и вы5 дачи буровых штанг, содержащее две параллельно расположенные замкнутые цепи, совершающие перемещение вместе с укрепленными на них штангоудерживающими .желобами под действием храпового меха1О низма, передвижную каретку с внутренными направляющими пазами и размещенными в них подпружиненными кулачками для захвата штанг, гидроцилиндр для перемещения кулачков, и копир обеспечивающий зажатие кулачками штанги (lj.

Однако в процессе экслуатации этого устройства .с буровыми станками, имеющими подвижный (в осевом направлении) вращатель, при свинчивании и развинчивании буровых штанг происходит износ контактирующих поверхностей кулачков и шъчщги. Это происходит потому, что поданную из кассеты штангу на ось бурения необходимо соединить со штангами, находящимися в скважине. Для этого вращатель подается в осевом направлении, хвостовик штанги захватывается патроном вращателя и штанги, по. оси бурения подается к штангам, находящимся в скважине.

Вращатель станка включается на вра щенне и штанга свинчивается. Поступательное (осевое) и вращательное движение штанги относительно захватывающих кулачков приводит к износу поверхностей кулачков и штанги. При износе поверхностей кулачков или штанги кулачки не могут удержать штангу в рабочем положении, так как она выскакивает из них

Известтто устройство для приема н выдачи буровых штанг, содержащее корпус с размещенными в нем параллельными замкнутыми цепями со штанговедущими желобами и связанным с цепями храповым. - механизмом, каретку, на которой установлен гидроцилиндр, соединенный с механизмом захвата штанг, включающим подвижный и неподвижный захватные эле",3584 менты, упоры, ролики и втулку, ц гидроцилиндр перемещения каретки 2 .

Недостатком известного устройства является то, что при захвате штанг роликами и эксцентриками вращение роликов относительно своих осей возможно лишь при вращательном движении штанги. При осевом перемещении штанги ролики не ориентируются в нужное положение, так . как не могут вращаться относительно своих осей. Кроме того, для удержания штанги захват выполнен силовым . и из-за скольжения поверхности роликов и штанги относительно друг друга происходит их износ, Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства за счет обеспечения воэможности ориентации роликов относительно штанги при ее поступательном и вращательном движении.

15

Поставленная цель достигается тем, что механизм захвата штанг снабжен поворотными серьгами, оси которых закреплены в неподвижном захватном элементе, упоре и вилке, а ролики установлены в серьгах, причем ось поворота каждой серьги расположена в плоскости вращения ролика, а ось вращения ролика и ось поворота серьги размещены в разных плоскостях.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид, на фиг. 2 - то же, в плане, на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 — вид В на фиг. 2; на фиг. 5

35 вид С на фиг. 3, на фиг. 6 — раэреэД-Д на фиг. 5; на фиг, 7 — захват с роликами и серьгами; на фиг. 8 — разрез Е-Е на фиг. 7 на фиг. 9 — разрез К-К на фиг..8.

Устройство для приема и выдачи штанг на буровом станке состоит из стенки 1, овального кожуха 2, между которыми имеется проем 3. К торцам кожуха 2 и стенке 1 крепятся крышки 4, к которым через опоры 5 прикреплены направ45 ляющие утюги 6, между которыми натянуты цени 7 с желобами 8, в которые вставлены штанги9. К стенке 1 одним концом крепится гидроцилиндр 10 при помощи опоры 11 и оси 12, другой конец гидроцилиндра 10 вилкой 13 присоединен к несущей каретке 14. Несущая каретка 14 имеет опоры 15 с Т-образными утолщениями 16, входящими в пазы

17, имеющиеся в стенке 1. Пазы 17 рас- 55 положены симметрично и параллельно оси гидроцилиндра 10. Такое соединение несущей каретки 14 со стенкой 1 позво5 4 ляет ей осуществлять перемещение относительно стенки 1.

На каретке 14 укреплены неподвижные

1 захваты 18, расположенные симметрично оси гидроцилиндра 10. Захваты 18 имеют отверстия, в которых размещены оси 19 принадлежащие серьгам 20. В серьгах

20 на осях 21 посажены ролики 22.

На несущей каретке 14, также симметрично оси гидроцилиндра 10 укреплены упоры 23, в отверстиях которых размещены оси 19, принадлежащие серьгам

20. В серьгах 20 на осях 21 посажены роликй 22. Концы упоров 23 посредством осей 24 соединены с подвижными захватами 25, образующими шарнирные пары.

Другие концы захватов 25 посредством осей 26 соединены с вилками 27.

Валки 27 подпружинены упрут ими элементами 28, закрепленными на внешних поверх-. ностях подвижных элементов 25. Вилки

27 также имеют отверстия, в которых размещены оси 19, принадлежащие серьгам 20. В серьгах 20 на осях 21 по.сажены эксцентрики 29. Неподвижный захват 18, упор 23 и подвижный захват

25 образуют зев захвата. Необходимо отметить, что оси всех отверстий пересекаются в центре зева захвата. Это необходимо для равномерного поворота осей серьги и исключения явления несовершенного конуса (оси вращающихся деталей не пересекаются в одной точке оси). .Кроме того, оси 19, принадлежащие г серьгам 20, расположены эксцентрич.но продольной оси симметрии серьг, т.е. имеется эксцентриситет е, это облегчает поворот осей в отверстиях. Серьги 20 от выпадания, соответственно, из захватов

18, упоров 23 и вилок 27 удерживаются пружинными кольцаМи 30.

Подвижные захваты 25 имеют крон штейны 31, в которых крепится ось 32.

К оси 32 шарнирно прикреплены шток гидроцилиндра 33. Корпус гидроцилиндра

33 осью 34 шарнирно крепится .к кронштейну 35, жестко укрепленному на каретке 14. На каретке l4 жестко попарно укрещтены выступы 36 и 37.

На основной стенке 1 имеются профильные пазы 38, лараллельные пазам 17 и оси гидроцилиндра 10. С пазами 38 подвижно сопряжены опоры 39 при помощи Т-образного утолщения 40. К опорам

39, соединенным между собой перемычкой 41, прикреплены направляющие 42, имеющими Т-образные пазы, расположенные симметрично и перпендикулярно к плоскости стенки 1.

82584

Вопорах39 и,прилегающих к ним сторонах направляющих 42 имеются пазы 43.

Направляющие 42 подви>кпо сопряжены с корпусами 44 храпового механизма, имеющими пяты 45 с Т-образпыми утолщениями, входящими в пазы направляющих 42. Пяты 45 жестко соединены между собой тягой 46, которая . про-. .ходит сквозь паз 43 в опорах 39 и направляющих 42.:Тяга 46 лишена воз- 10 можности проворачиваться в пятах 45.

К тяге 46 шарнирно прикреплены однц конец гидроцилиндра 47, другой конец которого укреплен к перемычке 41.

B корпусах 44 храповых механизмов l5

I размещены подпружиненные собачки 48, которые одними концами упираются в желоба 8.

Исходное положение устройства перед наращиванием бурового .става: гидроци20 линдр 10 .сдвинут, несущая каретка 14 с захватами расположена внутри устройства. Гидроцилиндр 33 также сдвинут, чем обеспечивается открытое положение захвата. Оси 21 серьг 20 параллельны

25 горизонтальной плоскости. Перед открытым захватом в . желобах 8 размещена штанга 9, в других желобах также находятся штанги, но в желобах обращенных к стенке 1, штанги отсутствуют. Пере- ЗО мычка 41 контактирует с выступами 36. и находится в крайнем положении (максимально удалена от оси бурения), гидроцилиндр 47 сдвинут. Собачки 48 храпового механизма контактируют со степкой З5 . желоба 8.

Предлагаемое устройство при нара-, щивании бурового става (выдача штанг из устройства) работает следующим образоме 4О

По окончанию бурения IIQ джшу очередной штанги вращатель буросбоечцой машины отводят в крайнее заднее положение и включается гидроцилиндр 10.

При этом несущая каретка 14 движется ° 45 по пазам 17 до тех пор, пока упоры 23 роликами 22 и захваты 18 роликами 22 не упрутся в штангу 9. Затем в итючают гидроцилиндр ЗЗ, который раздвигаясь воздействует на ось 32. При этом подвижные захваты 25 с вилками 27 поворачиваются относительно осей 24. Такое движение захватов с вилками осуществляется. до тех пор, пока эксцентрики 29 не коснутся штанги 9. Дальнейшая раздвижка гидроцилиндра вызывает сжатие упругих элементов 28. В таком положении захват закрыт, гидроцилиндр 33 отклю чуется. Затем опять включается гидро5 6 цилиндр 1 0 который выдвигает Hec øÓI0 каретку 14 с захватом, в котором находится штанга 9, на ось бурения.

В процессе этого движения, когда до оси бурения остается расстояние, равное шагу передви>кки цепи, выступы 37 соприкасаются с перемычкой 41, соединяющей опоры 39, и заставляют эти опоры, а вместе,с ними и корпуса 44 с собачками 48, перемешаться в пазах 38 вдоль цепи 7. В конце хода гидроцилиндра

10 концы собачек 48 упираются в поверх ности желобов 8 нижней и верхней цепей 7 таким образом, что при обратном движении заставляют двигаться вместе с собой и желоба 8 с цепями 7. Затем происходит соединение штанги, удерживаемой в захвате и выдвинутой на ось бурения, с бурильной машиной, например лри помощи конической резьбы. При этом штага должна оказывать сопротивление вращательному движению в захвате (это необходимо для соединения, свинчивания штанги с патроном).

При соединении штанги, находящейся в захвате с патроном, за счет.сил трения, возникающих в процессе соединения, патрон пытается провернуть штангу.

Этот поворот штанги приводит к тому, что серьги 20, ориентируются относительно штанги,, так как они своими роликами и эксцентриками прижаты к ней, а их оси вращения (оси вращения серьг) расположены эксцентрично их продольной оси симметрии. Ориентация серьг заканчивается, когда оси вращения роликов и эксцентриков становятся параллельными между собой и параллельными оси враше ния штанги.

Переменное сопротивление вращению штанги в захвате создается подпружи- . ненной вилкой с эксцентриком.

После соединения (свинчивания} штанги

9 с вращателем бурилт ной машины цроисходит их совместное движение до штанги, находящейся в скважине. При этом штанга, зажатая в захвате, МожЕт IIOaaBaTbCR как без вращения (врашатель движется ько поступательно), так и с вращением (вращать ь осуществляет вращательное и поступательное движение). При подаче штанги без вращения под действием усилия подачи и сил трения оси 19 поворачиваются в отверстиях. Ролики 22 и эксцентрик 29, расположенные в серьгах

20, за счет поворота осей ориентируются в таком положении, что начинают вра шаться относительно осей 21 (т.е. трение скольжения при поступательном переме825845 шенин штанги заменено на трение качения). При сообщении штанги "paay двух движений, вращательного и поступатель-. ного, .ролики и эксцентрики под действием усилия подачи и крутящего момен- s та также за счет поворота осей 19 ориентируются в наивыгоднейшем положении. . После свинчивания включают гидроцилиндр 33 на обратный ход,чтоприводит к перемещению оси 32, а вместе с ней 0 и захватов 25 с подпружиненными вилками

27. Вследствие этого движения захваты раскрываются и освобождают штангу.

Затем включают гидроцилиндр 10 на обра ный ход, который заставляет двигать ts ся несущую каретку 14. В момент начала движения несущей каретки 14 выступы

37 выходят из контакта с перемычкой

41, каретка 14 продолжает двигаться.

Движение продолжается до тех пор, пока 20 до конца хода гидроцилиндра 10 не останется расстояние, равное шагу передвижки цепей. При достижении этого расстояния выступы 36 входят в контакт с перемычкой 41 и заставляют перемыч- 2s ку 41, а вместе с ней и опоры 39 с корпусами 44 двигаться в пазах.38.

ТИс так собачки 48 упираются в поверхности желоба 8, верхних и нижних цепей

7, то они заставляют двигаться желоба с >0 цепями 7.

В момент, когда заканчивается ход гидроцилиндра 10, желоба 8 верхнего и нижнего контуров цепей 7 перемещают штанги на ход цепи (при котором место вынесенной на ось бурения штанги занимает следующая по ходу штанга).

Далее цикл выдачи штанг повторяется.

Для работы устройства при приеме штанг необходимо включить гидроцилиндр 47, который раздвигаясь перемещает тягу 46, проходящую в пазах 43. Перемещаясь, тяга 46 заставляет двигаться корпуса 44 с собачками 48 в пазах направляющих 42. При этом движении со45 бачки48,обращенные к стенке 1, выходят из контакта с поверхностями желобов 8, рюположенньи на ближних к стенке 1 ветвях цепей 7. В конце хода (гидроцилиндр 47 раздвинут ) корпусов 44 вторые собачки 48 входит в контакт с поверхностями желобов 8, располонсенных на противоположных ветвях тяговых цепей

7. Далее происходит выдвижение каретки

14, захват штанги находящейся на оси бурения, отвод захваченной штанги в устройство и перемещение тяговых цепей со штангой на шаг передвижки. Устройство готово для приема следующей штанги.

Наличие захватов, оснащенных свободно вращающимися серьгами с роликами и эксцентриками, позволит исключить заклинивание штанги в захватах. Ожидаемый экономический эффект от применения одного устройства составит 20000 р.

Ф ор мула изобретения

Устройство для приема и выдачи буровых штанг, содержащее корпус с размещенными в нем параллельными замкнутыми цепями со штанговедущими желобами и связанным с цепями храповым механизмом, каретку, на которой установлен гидроцилиндр, соединенный с механизмом захвата штанг, включающим подвижный и неподвижный захватные элементы, упоры, ролики и вилку, и гидроцилиндр перемещения каретки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет обеспечения возможности ориентации роликов относительно штанги при ее поступательном и вращательном движении, механизм захвата штанги снабжен поворотными серьгами, оси которых закреплены и неподвижном захватном элементе, упоре и вилке, а ролики установлены в серьгах, причем ось поворота каждой серьги расположена в плоскости вращения ролика, а ось вращения ролика и ось поворота серьги размещены в разных плоскос тях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

l4 485217, кл. Е 21 С 9/00, 19742. Тру ды Кузбасского политехничес«ого института. Вып. 2, Кемерово, 1978, с. 144 (прототип).

825845

17

48 Е5

Hue.3 д7иг. Ф

A-A

g)ue. 6

so

Z7

1У г1

A фиг. В

zg

Стиг. У

58

19

16

Я.

1О

41

ВНИИПИ Заказ 2324/21

Тираж 627 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæò ород,ул Лроектная, 4