Устройство для захвата гидроиглы

Авторы патента:

БОНДАРЕНКО ОЛЕГ ГЕОРГИЕВИЧ

ВАЖОВ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

ОСИПОВ АВЕНИР ИВАНОВИЧ

БРАГИН СЕРГЕЙ ТИХОНОВИЧ

E02D11E21B19/02 -

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик п>850808 (6) ) Дополнительное к авт. свил-вувЂ” (22) Заявлено 12.10.79 (21) 2832240/29-33 (51)М. Кл.

Е 02 О 11/00

Е 21 В 19/02 с присоединением заявки,%вЂ”

Гооуааротоаккый комитет (28) Приоритет- до делам изобретеиий и открытий. Опубликовано 30.07.81. Бюллетень Ж 28

Дата опубликования описания 30 07.81 (5З) УДК622.833..055 (088.8) (72) Авторы изобретения

О. Г. Бондаренко, В. И. Важов, А. И, Осипов и С. Т. Брагин (71) Заявитель.Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов ВНИИ вЂ” 1 (54) УС fPOACTBO ДЛЯ ЗАХВАТА ГИДРОИГЛЫ

Изобретение относится к устройствам для . захвата гидроигл при игловой гидрооттайке мерзлых пород с использованием станков виброврашательного бурения.

Известны устройства, в которых захват буровых труб осуществляется снаружи трубы путем радиального перемещения щечек-различной конфигурации, приводимых в действие либо непосредственно приводом, например гидроцилиндром, либо через систему рычагов (1).

Однако указанные устройства не обеспечивают подачу трубы вверх, ее центровку и вращение зажатой буровой трубы, что исключает их и использование в станках вибровращательного бурения, где гндроигла для уста- новки в рабочее положение должна пройти сквозь захват соосно с ниппелем и иметь возможность вращения в захвате для навинчивания на ниппель.

Известны устройства, в которых захват буровых труб осуществляется изнутри заостренными штырями, перемещаемыми горизонтально или под некоторым утлом вверх гидронли пневмоприводом (2).

Указанные устройства предназначены только для извлечения буровой трубы из скважины и не могут быть использованы для установки гидроигл в рабочее положение, так как гидроигла имеет внутреннюю резьбу для навинчнвання на ниппель вибровращательной каретки.

Известны- также устройства, захват бурильных труб в которых осуществляется снаружи элементами клинового типа, сближающимися с трубой при движении вниз по наклонным направляющим поверхностям (3) .

Устройства для захвата клинового типа так. же не могут быть использованы .в станках .вибровращательного бурения.

Известен штангодержатель, используемый при извлечении гидроигл для повторного их использования и представляющий собой кольцо с конической внутренней поверхностью, в котором помещена обойма с шариками.

При введении конца гидроиглы в нижнее от;верстие штангодержателя шарики перемещают)ся вверх и в стороны, пропуская гидроиглу..

850808

При подьеме штангодержателя вверх шарики, скатываясь по конической поверхности, расклиниваются между нею и гидроиглой, надежно зажимая последнюю. Освобождение гидроиглы осуществляется нажатием педали, которая поднимает обойму с шариками (4).

Недостатком данного штангодержателя является то, что при сообщении гидроигле вращения и вибрации поднятая обойма не препятствует контакту шариков с гидроиглой, что вызывает йх быстрые перемещения между конической поверхностью кольца и гидроиг- лой, в результате чего происходит быстрый износ кольца и гидроиглы. Кроме того, освобождение гидроиглы путем ноднятия обоймы с шариками требует значительных усилий даже при небольшом износе кольца и гидроиглы, так как шарики оказываются утопленными в лунки, выбитые ими в, конической поверхности кольца и теле гидроиглы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для захвата гидроиглы, преимущественно для станков вибровращательного бурения, закрепленное на корпусе ниппеля и включающее заклинивающие элементы, расположенные симметрично относительно продольной оси устройства и друг друга с образованием отверстия для прохода гидроиглы. Захват гидроиглы в этом . устройстве осуществляется симметрично расположенными относительно его продольной оси подпружиненными роликами, перемещающимися вдоль направляющих, наклон которых к продольной оси устройства изменяется с помощью электромагнитов, якори которых жестко закреплены на направляющих. При подаче питания иа электромагниты угол наклона направляющих " HMBJIbHbIB и ролики заклинивают гидроиглу. Нри обесточенных электромагнитах угол наклона направляющих максимальный и касание роликов с гидроиглой не происходит (5) .

Недостатком этого устройства является его сложность и необходимость подведения электрического питания к захвату, что создает повышенную опасность для обслуживающего персонала. Кроме того, усилие, развиваемое устройством при захвате гидроиглы, зависит от мощности и, следовательно, габаритов электромагнитов, увеличение длины гидроиглы приводит к резкому увеличению габаритов, веса устройства, величины потребляемой им электроэнергии и степени износа деталей со свободной посадкой под действием возмущающей силы вибратора.

Цель изобретения вЂ” упрощение конструкции и повышение безопасности при эксплуатации устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для захвата гидрбиглы, преимущественно для станков вращательного бурения, закрепленное на корпусе ниппеля и включающее элементы, расположенные симметрично относительно продольной оси устройства и друг друга с образованием отверстия для прохода гидроиглы, концы которых жестко закреплены в кольцах, одно.из которых выполнено с резьбой для соединения с корпусом ниппеля, в нижней части которого образован ограничительный, упор, при этом направление навивки пружин противоположно направлению вращения ниппеля, а их внутренний диаметр в средней части меньше наружного диаметра гидроиглы, при этом шаг навивки определя. ется из соотношения

Ъ = и (э, -э „) + и, где Ог вЂ” наружный диаметр гидроиглы;

Оп вЂ” внутренний диаметр пружин в средней части;

n вЂ” число пружин;

25 d вЂ” диаметр прутка пружин.

На фиг. 1 и 2 представлены два варианта устройства для захвата гидроиглы, отличающиеся верхним креплением заклинивающих элементов (пружин) и их количеством.

Устройство состоит из трех пружин I (фиг.1) левой навивки, диаметр которых в средней части меньше наружного диаметра гидроиглы.

Концы пружин 1 жестко закреплены в кольцах 2 и 3, диаметр отверстий которых несколько больше . диаметра гидроиглы. Верхнее кольцо 2 выполнено фигурным (фиг, 1) и соединено с корпусом 4 ниппеля 5 посредством резьбового соединения с шагом, равным шагу резьбы ниппеля 5. В нижней час40 ти корпуса 4 выполнен ограничительный упор б для предотвращения свинчивания кольца 2 с корпуса ниппеля 4. Шаг навивки пружин 1 соответствует соотношению

, / се --.в„ . а . т1а фиг. 2 представлен второй вариант устройства дпя захвата гидроиглы, отличающийся от первого тем, что имеет не три, а две пружины, а также иной узел крепления верхнего конца пружин к кольцу 2. Устройство имеет пружины 1, шаг навивки которых выбирается в соответствии с тем же соотношением, что и в устройстве по первому варианту. В средней (рабочей) части внутренний диаметр пружин 1 меньше наружного диаметра гидроиглы, а концы пружин расширены и жестко закреп. лены на верхнем 2 и нижнем 3 кольцах. Отличие пружин на фиг. 2 от пружин на фиг. 1 состоит в том, что диаметр пружин в верхней

850808 части значительно больше, чем в нижней, переход от рабочей части выполнен по конусу, . а шаг навивки h = nd (виток к витку). Конструкция верхнего кольца 2 упрощена.

В остальном конструкция устройства аналогична устройству по первому варианту (фиг. 1).

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Захват гидроиглы осуществляют в нижнем положении устройства (у почвы). При этом 10 пружины 1 изгибают относительно оси ниппеля на нужный утоп, гидроиглу резьбовым концом вводят в отверстие захвата. Предлагаемая конструкция заклинивающих элементов использует свойство витых пружин изменять 15 свой диаметр: увеличивать его при сжимании пружины и при закручивании ее в направлении, противоположном направлению. навивки.

Поэтому для введения конца гидроиглы в осевое отверстие уст1юйства, его диаметр не- 20 обходимо увеличить, для этого поворачивают кольцо 3 в направлении навивки, вводят гидроиглу и затем отпускают кольцо 3. Пружины 1, стремясь вернуться в исходное положение, плотно обхватывают гидроиглу. После 25 этого устройство для захвата вместе с зажатой в нем гидроиглой поднимают вверх, пока последняя не займет вертикальное положение.

При подъеме гидроигла своим весом создасг усилия растяжения пружин. благодаря чему 30 они еше плотнее обхватывают ес; удерживают от выскальзывания. Как только гидроигла займет всртика lhHoc положение, подъем прекращают и начинают опускание. устройства.

Опускание продолжают и после упора нижнего конца гидроиглы в почву, при. этом усилия, создаваемые гидроиглой в пружинах 1, меняют свой знак и начинают сжимать пруо жины, тем самым увеличивая их внутренний о диаметр в средней части, пока он не станет достаточным для прохода гидроиглы. При этом шаг пружин уменьшается до значения

h nd, так как Ог- = D0 (внутренний диаметр пружин равен наружному диаметру 45 гидроиглы). Гидроигла проходит сквозь пружины 1 до соприкосновения с ниппелем 5.

Затем включают привод вращения ниппеля и гидроигла навинчивается на ниппель, одновременно закручивая пружины против направления навивки и тем самым сжимая их. При этом кольцо 2, жестко связанное с пружинами, вращается относительно корпуса 4 ниппеля, . навинчиваясь на него синхронно с навинчиванием гидроиглы на ниппель 5.

При работе бурового станка устройство, для захвата синхронно с гидроиглой враща. ется и вибрирует. ь

После бурения и установки гидроиглы приводы врашателя и вибратора останавливают, саму гидроиглу застопоривают, привод вращателя реверсируют. При этом ниппель 5 свинчивается с гидроиглы, одйовременно корпус ниппеля 4 вывинчивается из кольца 2 J10 соприкосновения его (кольца) с ограничительным упором 6. После этого кольцо 2 начинает вращаться синхронно с корпусом 4 ниппеля, раскручивая пружины в направлении навивки и увеличивая их внутренний диаметр, Затем ниппель 5 с устройством для захвата гидроиглы поднимают, продолжая вращать, и пружины сходят с гидроиглы.

При установке следующей гидроиглы цикл повторяется.

Работа устройства, изображенного на фиг, 2, осуществляется аналогично.

Механизация наращивания труб с использованием предлагаемого устройства для захвата гидроиглы позволяет уменыпить время на наращивание гидроиглы и полностью исключает ее ручной подъем, что в значительной мере снижает вероятность травматизма и увеличивает безопасность работы бурового мастера.

Формула изобретения

Устройство для захвата гидроиглы, преимущественно для станков вибровращательного бурения, закрепленное на корпусе ниппеля и включающее заклиниваюшие элементы, расположенные симметрично относительно продольной оси устройства и друг друга с образованием отверстия для прохода гидроиглы, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения безопасности при эксплуатации, эаклиниваюшие элементы выполнены иэ пружин, конши которых жестко закреплены в кольцах, одно из кото- рых выполнено с резьбой для соединения с корпусом ниппеля, в нижней части которого образован ограничительный упор, при этом направление навивки пружин противоположно направлению вращения ниппеля, а их внутренний диаметр в средней части меньше наружного диаметра гидроиглы, при этом шаг навивки определяется из соотношения

Ь= - /1Г r Dn) +1,э.1Р

D1= наружный диаметр гилроиглы;

1 вЂ” внутренний диаметр пружин в среди ней части; и вЂ” число пружин;

d вЂ” диаметр прутка пружин.

850808

4. Гольдтман В. 1. и др. Гидравлическое оттаивание мерзлых горных пород. Труды

ВНИИ--I, Магадан, 1970, с. 274.

Источники информации, принятые во внимание IlpH экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 563480, кл. Е 21 В 19/00, 1973.

2,Заявка-Японии N 4912441,кл.9 А 210,1974. g 5. Авторское свидетельство СССР по заявке

3. Авторское свидетельство СССР No 574517 М 2692104/29-33, кл. E 02 D ll/00, 1978 кл. Е 21 В 19/00, 1973, (прототип).

Составитель. Н. Заболоцкая