НАДДОЛОТНЫЙ АМОРТИЗАТОР Российский патент 1995 года по МПК E21B17/07 

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности и используется при бурении взрывных скважин шарошечными долотами для снижения динамических нагрузок на долото и вращательно-подающий механизм бурового станка.

Наддолотный амортизатор устанавливается между долотом и буровой штангой.

Известно, что при использовании в наддолотных амортизаторах в качестве упругих элементов тарельчатых пружин эффективность работы амортизатора и его надежность определяются в основном надежностью тарельчатых пружин, которые выдерживают определенное количество циклов знакопеременных нагрузок в зависимости от условий и конструкции амортизатора и условий его эксплуатации.

Известен наддолотный амортизатор, в котором использованы тарельчатые пружины, включающий две соединенные между собой трубы.

Недостатком этого амортизатора является то, что в нем не предусмотрена защита тарельчатых пружин от ударных нагрузок.

Известен также наддолотный амортизатор, включающий две телескопически соединенные трубы, образующие полость, в которой размещены пакеты тарельчатых пружин, центрирующую трубу, которая жестко закреплена одним концом в одной из труб.

Недостатком этого наддолотного амортизатора является то, что в нем пружины также не защищены от ударных нагрузок, а жесткое закрепление центрирующей трубы приводит к повышенному износу как самой трубы, так и тарельчатых пружин при их знакопеременной деформации.

Наиболее близким из известных технических решений по своей сущности и достигаемому результату является наддолотный амортизатор, включающий соединенные телескопически трубы - верхнюю, соединенную с буровой штангой, и нижнюю, соединенную с долотом, образующие полость, в которой размещены тарельчатые пружины, центрирующую трубу, узел передачи вращения, промежуточную опору и пяту с направляющим отверстием для центрирующей трубы, размещенную в нижней трубе под тарельчатыми пружинами.

Недостатком известного наддолотного амортизатора является то, что тарельчатые пружины в нем также не защищены от ударных нагрузок, а жесткое закрепление центрирующей трубы приводит к неравномерному износу поверхности тарельчатых пружин и поверхности центрирующей трубы, в результате чего нарушается центровка тарельчатых пружин, приводящая к их поломке.

Цель предлагаемого изобретения - повышение ресурса работы наддолотного амортизатора.

Цель достигается тем, что наддолотный амортизатор, включающий соединенные телескопически трубы - верхнюю, соединенную с буровой штангой, и нижнюю, соединенную с долотом, образующие полость, в которой размещены тарельчатые пружины, центрирующую трубу, узел передачи вращения, промежуточную опору и пяту с направляющим отверстием для центрирующей трубы, размещенную в нижней трубе под тарельчатыми пружинами, снабжен опорной втулкой, установленной в верхней трубе над тарельчатыми пружинами, причем в опорной втулке выполнено направляющее отверстие для центрирующей трубы, а промежуточная опора жестко закреплена на центрирующей трубе, при этом тарельчатые пружины установлены с обеих сторон промежуточной опоры и контактирует с ней торцовыми частями, причем центрирующая труба обеими концами входит в направляющие отверстия опорной втулки и пяты с возможностью осевого перемещения, при этом опорная втулка образует с верхним концом центрирующей трубы кольцевую полость и в ней выполнены отверстия, сообщающие последнюю с полостью наддолотного амортизатора, в которой размещены тарельчатые пружины.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором в разрезе изображен наддолотный амортизатор.

Наддолотный амортизатор включает соединенные телескопически трубы - верхнюю 1, соединенную с буровой штангой 2, и нижнюю 3, соединенную с долотом 4, образующие полость 5, в которой размещены тарельчатые пружины 6, центрирующую трубу 7, узел передачи вращения 8, промежуточную опору и пяту 9 с направляющим отверстием для центрирующей трубы 7, размещенную в нижней трубе 3 под тарельчатыми пружинами 6. Наддолотный амортизатор снабжен опорной втулкой 10, установленной в верхней трубе 1 над тарельчатыми пружинами 6, причем в опорной втулке 10 выполнено направляющее отверстие для центрирующей трубы 7, а промежуточная опора 11 жестко закреплена на центрирующей трубе 7, при этом тарельчатые пружины 6 установлены с обеих сторон промежуточной опоры 11 и контактируют с ней торцовыми частями, причем центрирующая труба 7 обоими концами входит в направляющие отверстия опорной втулки 10 и пяты 9 с возможностью осевого перемещения, при этом опорная втулка 10 образует с верхним концом центрирующей трубы 7 кольцевую полость 12 и в ней выполнены отверстия 13, сообщающие кольцевую полость 12 с полостью 5 амортизатора, в которой размещены тарельчатые пружины 6.

Принцип работы наддолотного амортизатора заключается в следующем. При бурении динамические нагрузки, которые предназначены снижать наддолотный амортизатор, генерируются как шарошечным долотом в результате его взаимодействия с забоем скважины, так и вращающимся буровым ставом.

Промежуточная опора 11, жестко закрепленная на центрирующей трубе 7, обладает возможностью осевого перемещения как относительно пяты 9, так и относительно опорной втулки 10, а это создает благоприятные условия для работы тарельчатых пружин 6 при динамических нагрузках одновременно снизу, со стороны долота 4 сверху, со стороны бурового става, при этом уменьшается величина относительного перемещения тарельчатых пружин 6 относительно центрирующей трубы 7, что снижает ее износ, а также контактирующих кромок тарельчатых пружин 6, в результате чего не нарушается их центровка.

При бурении скважин с подачей в нее одновременно со сжатым воздухом, используемым для удаления бурового шлама, воды для пылеподавления, последняя, двигаясь по стенкам буровых штанг 2, попадает в кольцевую полость 12, образующую опорной втулкой 10 и верхним концом центрирующей трубы 7, и далее через отверстия 13, выполненные в опорной втулке 10, вода поступает во внутреннюю полость 5 наддолотного амортизатора, в которой размещены тарельчатые пружины 6, и заполняет ее. Работа тарельчатых пружин в полости 5, заполненной водой, создает дополнительное сопротивление деформации тарельчатых пружин 6 при ударных нагрузках при бурении очень крепких или трещиноватых пород, что защищает тарельчатые пружины 6 от перегрузки и повышает ресурс работы наддолотного амортизатора.

Опорная втулка 10 может быть установлена в верхней трубе 3 как с резьбовым соединением, так и безрезьбовым, но в последнем случае она должна опираться в заплечики (на чертеже не показаны) присоединяемой буровой штанги 2, при этом опорная втулка 10 может служить для предварительной деформации тарельчатых пружин 6.

Изобретение позволяет повысить ресурс работы наддолотного амортизатора.

Предлагаемый наддолотный амортизатор используется в горной промышленности при бурении взрывных скважин шарошечными долотами для снижения динамических нагрузок на долото и вращательно - подающий механизм бурового станка. Сущность изобретения: наддолотный амортизатор включает соединенные телескопически трубы - верхнюю 1, соединенную с буровой штангой 2, и нижнюю 3, соединенную с долотом 4, образующую полость 5, в которой размещены тарельчатые пружины 6, центрирующую трубу 7, узел передачи вращения 8, промежуточную опору и пяту 9 с направляющим отверстием для центрирующей трубы 7, размещенную в нижней трубе 3 под тарельчатыми пружинами 6. Наддолотный амортизатор снабжен опорной втулкой 10, установленной в верхней трубе 1, над тарельчатыми пружинами 6 размещена опорная втулка 10 с направляющим отверстием для центрирующей трубы 7. Промежуточная опора 11 жестко закреплена на центрирующей трубе 7, тарельчатые пружины 6 установлены с обеих сторон промежуточной опоры 11 и контактируют с ней торцовыми частями. Центрирующая труба 7 обеими концами входит в направляющие отверстия опорной втулки 10 и пяты 9 с возможностью осевого перемещения. Опорная втулка 10 образует с верхним концом центрирующей трубы 7 кольцевую полость 12 и в ней выполнены отверстия 13, сообщающие кольцевую полость 12 с полостью 5 амортизатора, в которой размещены тарельчатые пружины 6. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. НАДДОЛОТНЫЙ АМОРТИЗАТОР, включающий соединенную с буровой штангой верхнюю трубу, телескопически связанную с ней нижнюю трубу, соединенную с долотом и образующую с верхней трубой полость для размещения промежуточной опоры и установленных с обеих сторон последней с возможностью взаимодействия с ее торцевыми поверхностями тарельчатых пружин, установленную в нижней трубе под тарельчатыми пружинами пяту с направляющим отверстием, размещенную в нем центрирующую трубу, расположенную с возможностью осевого перемещения относительно верхней трубы, и узел передачи крутящего момента, отличающийся тем, что он снабжен опорной втулкой, установленной в верхней трубе над тарельчатыми пружинами и имеющей направляющее отверстие для центрирующей трубы, причем промежуточная опора жестко закреплена на центрирующей трубе, а последняя установлена с возможностью осевого перемещения относительно нижней трубы. 2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что опорная втулка образует с верхним концом центрирующей трубы кольцевую полость и выполнена с отверстиями, сообщающими полость бурильной трубы с полостью расположения тарельчатых пружин амортизатора.