Снаряд для ударно-канатного бурения скважин

 

ОПИСАНИ

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61.) Дополнительное к авт..свид-ву .— (22) Заявлено 17.11.80 (21) 3005096/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гввудерстввннмй квмнтвт

Опубликовано 07.06.82. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 07.06.82 де делам нзвврвтвннй н вткрытнй

П. И.,Ларионов, В. В. Верстов, М. 3. Певзнер, i,Л.,Л..Либин и И. И. Кустанович (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт гидромеханизации, санитарно-технических и специальных строительных работ (54) СНАРЯД ДЛЯ УДАРНО-КАНАТНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при проходке скважин различного назначения с помощью станков ударно-канатного бурения.

Известен снаряд для ударно-канатного бурения скважин, содержаший корпус, рабочий инструмент, подпружиненный груз и узел заклинки груза (1),.

Однако снаряд имеет недостаточную ударную мощность.

Наиболее близким техническим решением является снаряд для ударно-канатного бурения, состоящий из рабочего инструмента, полого корпуса, подпружиненного груза, штанги и механизма подъема-сброса груза, имеющего подвижные упоры и ограничитель подъема груза (2).

Эффективная работа снарядов такого типа обеспечивается при сравнительно небольших диаметрах бурения и малых размерах снарядов, характеризующихся диаметром рабочего инструмента до 200 м. При больших диаметрах бурения и значительных размерах рабочего инструмента для обеспечения эффективной работы требуется существенное увеличение массы подпружиненного груза. При этом значительно возрастает жесткость пружины, удерживающей подвижные упоры, которые подхватывают груз.

Требуется также увеличивать жесткость этой пружины и с увеличением скорости движения штанги; которая способствует сокращению продолжительности цикла, а следовательно, увеличению частоты ударов и повышению эффективности работы снаряда.

Однако повышение жесткости указанной пружины ведет к увеличению ее размеров, а также к увеличению ударных нагрузок на детали механизма подъема-сброса груза, что отрицательно сказывается на работе снаряда.

Другим недостатком известного снаряда является сравнительно большой ход штанги, затрачиваемый на сброс груза, что ведет к уменьшению полезной высоты подъема груза и к снижению энергии его удара.

Цель изобретения — повышение эффективности работы снаряда за счет увеличения частоты ударов и полезной высоты подъема груза.

Указанная цель достигается тем, что механизм подъема сброса груза снабжен дву933925

Подъем груза происходит до момента соприкосновения горизонтальных плеч двуплечих рычагов 6 с ограничителями 7. После этого при незначительном перемещении груза 3 вверх рычаги 6 поворачиваются и более длинными плечами сдвигают упоры 5 радиально от центра, сжимая пружины 21.

В момент схода упоров 5 с зубьев 8 груз

3 начинает падать до соударения его бойка с фланцем-наковальней 9. Энергия удара

55 плечими рычагами, одно плечо каждого из которых имеет возможность взаимодействия с ограничителем подъема груза, а другое— с подвижными упорами, которые установлены с возможностью горизонтального перемещения. 5

На фиг. 1 показан, снаряд общий вид; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1.

Снаряд состоит из рабочего инструмента 1, полого герметически закрытого корпуса 2, подпружиненного груза 3, штанги 4 и механизма подъема-сброса груза, включающего подвижные упоры 5, двуплечие рычаги

6, ограничители 7 подъема груза и зубья 8.

Корпус выполнен из трубы, нижний фланец 9 которой является наковальней, передающей энергию ударов рабочему инстру- 15 менту 1. На этом фланце закреплена труба

10, являющаяся кожухом для нижнего конца штанги 4. На верхнем фланце 11 закреплены регулируемые ограничители 7 подъема груза. Между верхним фланцем 11 и грузом 3 внутри корпуса размещены пружины

12. Штанга 4 проходит через сальник 13 верхнего фланца 11, направляющую втулку 14, укрепленную на грузе 3, направляющую втулку 15, установленную в нижнем фланце 9. 25

На штанге 4 жестко укреплены зубья 8.

Кроме того, в штанге имеется шпоночная канавка 16, которая взаимодействуе с пальцем 17. Палец 17, укрепленный на грузе 3, взаимодействует с прорезью на корпусе

2, и таким образом обеспечивается только вертикальное перемещение штанги 4 и груза 3 и фиксация их относительно друг друга.

На сальнике 13 верхнего фланца укреплен стопор 18, фиксирующий нижнее положение штанги 4. Это необходимо при транспортировании снаряда и при монтажных операциях на месте производства буровых работ.

Перед началом работ снаряд с помощью серьги 19 скрепляется с рабочим канатом 4О

20 бурового станка.

Снаряд работает следующим образом.

В процессе бурения высокочастотное ударное воздействие на рабочий инструмент происходит при подъеме каната 20, который 45 поднимает штангу 4. При этом зубья 8, упираясь в подвижные упоры 5, подхватывают груз 3 и поднимают его при одновременном сжатии пружин 12. груза определяется его потенциальной энергией и энергией, накопленной в пружинах 12.

Подвижные упоры 5 под действием пружин 21 возвращаются в исходное положение до момента подхвата груза 3 очередной парой зубьев 8, укрепленных на движущейся вверх штанге. Удары продолжаются до окончания движения каната 20 вверх. Затем следует движение каната вниз, штанга 4 опускается под действием силы тяжести, при этом подвижные упоры 5 отжимаются обратными скобами зубьев 8. После этого цикл повторяется. Для получения наиболее эффективной работы снаряда возможна регулировка высоты подъема груза 3 и соотношения плеч двуплечих рычагов 6. Высота подъема груза регулируется путем установки ограничителей 7 в различных положениях по высоте за счет смены прокладок 22.

Соотношение. длины плеч двуплечих рычагов изменяется путем поворота ограничителей 7 на 180 . При этом выступающие внизу головки, соприкасающиеся с горизонтальными плечами рычагов, смешаются в радиальном направлении, уменьшая или увеличивая рабочую длину горизонтальных плеч. Это изменяет в конечном итоге скорость перемещения подвижных упоров 5.

Скорость рабочего движения каната 20 на современных ударно-канатных станках около 60 м/мин. Это означает, что при условии соотношения длин горизонтальных и вертикальных плеч рычагов 6 как 1:2, передвижение подвижных упоров на необходимую величину, например на 5 мм, произойдет за 0,0025 с, т. е. практически мгновенно.

Таким образом, в предлагаемом снаряде время срабатывания механизма подъемасброса при расцеплении груза со штангой очень мало, что повышает эффективность его работы за счет существенного увеличения полезной высоты подъема груза.

Использование изобретения позволит увеличить эффективность погружения в породу рабочего инструмента (грунтозаборного органа или обсадной трубы) при бурении скважин, а следовательно, и производительность станков ударно-канатного бурения.

Формула изобретения

Снаряд для ударно-канатного бурения скважин, включающий рабочий инструмент, полый корпус, подпружиненный груз, штангу и механизм подъема-сброса груза, имеющий подвижные упоры и ограничитель подъема груза, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет увеличения частоты ударов и полезной высоты подъема груза, механизм подъемасброса груза снабжен двуплечими рычагами, одно плечо каждого из которых имеет возможность взаимодействия с ограничите933925

Фиг. 2

Фиг. I

Составитель Н. Хлебников

Редактор А. Шишкина Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Заказ 3842/18 Тираж 623 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, .)K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ум город, ул. Проектная, 4 лем подъема груза, а другое — с подвижными упорами, которые установлены с возможностью горизонтального перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 518561, кл. Е 21 В 5/00, 1973.

2. Авторское свидетельство (3(:СР № 662683, кл. Е, 21 В 5/00, 1978 (прототип) .