БУРИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМ АВТОМАТИЧЕСКИМ РАЗЪЕДИНИТЕЛЬНЫМ КЛЮЧОМ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК E21B19/16 E21C1/00 

Бурильные устройства - это большие машины, используемые при бурении отверстий для взрывчатых веществ при горнодобывающих работах. Обычно бурильное устройство содержит станину, укрепленную на гусеничном тракторе для перемещения по земле, и мачту, установленную на станине с возможностью перемещения между по существу вертикальным положением и несколькими наклонными или невертикальными положениями. Мачта определяет ось пробуриваемого отверстия. Перемещение по отношению к мачте вращающейся головки осуществляется вдоль оси пробуриваемого отверстия. Вращающаяся головка взаимодействует с верхней частью буровой трубы для обеспечения ее вращения и ввода ее в грунт. Если глубина пробуриваемого шпура превышает высоту мачты, нужно использовать не одну секцию буровой трубы, а больше. После того, как первая секция буровой трубы введена в землю, вращающаяся головка движется обратно к вершине мачты, и к вершине первой секции буровой трубы присоединяют еще одну секцию. Затем вращающаяся труба вводит вторую секцию в землю. Как правило, используют четыре секции буровой трубы. Такие глубокие шпуры называются "многопроходными".

После бурения многопроходного шпура бывает трудно нарушить соединение между двумя секциями трубы. Бурильное устройство обычно снабжено автоматическим разъединительным ключом для размыкания соединения, если вращающаяся головка не может этого сделать.

В патенте США N 4128135, кл. E 21 B 19/14, 1978 г. описано бурильное устройство, содержащее станину, установленную с возможностью перемещения по земле, мачту, установленную на указанной станине и определяющую ось пробуриваемого отверстия, и автоматический разъединительный ключ для поворота одной секции буровой трубы по отношению к другой для разъединения, содержащий крутящее приспособление, установленное с возможностью поворота по отношению к мачте вокруг оси поворота, соосной с осью пробуриваемого отверстия при нахождении поворотного кронштейна в выдвинутом положении, зажимную щетку, установленную на крутящем приспособлении с возможностью перемещения по отношению к нему между зажимающим и незажимающим положениями, обжимку, установленную на крутящем приспособлении или на зажимной щеке, взаимодействующую с секцией буровой трубы, проходящей вдоль оси пробуриваемого отверстия при нахождении поворотного кронштейна в выдвинутом положении, а зажимной щеки - в зажимающем положении. В этом бурильном устройстве автоматический разъединительный ключ вращает верхнюю секцию трубы, в то время как нижняя ее секция удерживается ключами, расположенными на платформе, при этом при взаимодействии крутящего приспособления и зажимной щеки с секцией буровой трубы поворот крутящего приспособления по отношению к поворотному кронштейну вызывает поворот захваченной секции трубы по отношению к поворотному кронштейну.

В этом же патенте описано бурильное устройство, содержащее станину, установленную с возможностью перемещения по земле, мачту, установленную на указанной станине и определяющую ось пробуриваемого отверстия, и автоматический разъединительный ключ для поворота одной секции буровой трубы по отношению к другой для их разъединения, содержащий поворотный кронштейн, установленный с возможностью перемещения по отношению к мачте между выдвинутым и отведенным положениями и имеющий первый и второй дугообразные пазы с центрами дуг на оси поворота, которая соосна с осью пробуриваемого отверстия при нахождении поворотного кронштейна в выдвинутом положении, при этом пазы дугообразно расположены по отношению друг к другу, крутящее приспособление, установленное на поворотном кронштейне с возможностью поворота вокруг указанной оси поворота, имеющее первый и второй пальцы, входящие соответственно в первый и второй пазы для направления поворота крутящего приспособления по отношению к поворотному кронштейну, и зажимную щеку, установленную с возможностью поворота по отношению к крутящему приспособлению между зажимающим и незажимающим положениями. В этом бурильном устройстве при взаимодействии крутящего приспособления и зажимной щеки с секцией буровой трубы поворот крутящего приспособления по отношению к поворотному кронштейну также вызывает поворот захваченной секции трубы по отношению к поворотному кронштейну с нарушением соединения. Вращательное движение крутящего приспособления вызвано гидравлическим отвинчивающим цилиндром, соединяющим поворотный кронштейн с крутящим приспособлением.

Известные бурильные устройства с автоматическим разъединительным ключом имеют ряд недостатков, заключающиеся в том, что регулирование обычного разъединительного ключа для работы с трубами различного диаметра и с поправкой на их износ осуществляется недостаточно удобно. Кроме того, усилие, создаваемое отвинчивающим цилиндром и вызывающее дугообразное перемещение крутящего приспособления, может быть недостаточно для нарушения некоторых соединений.

Задачей настоящего изобретения является создание бурильного устройства с усовершенствованным автоматическим разъединительным ключом, которое обеспечивает удобную работу с трубами различного диаметра и с учетом их износа и в котором создается достаточное усилие, необходимое для эффективного нарушения соединения буровых труб.

Решение поставленной задачи обеспечивается путем создания бурильного устройства, которое содержит станину, установленную с возможностью перемещения по земле, мачту, установленную на указанной станине и определяющую ось пробуриваемого отверстия, и автоматический разъединительный ключ для поворота одной секции буровой трубы по отношению к другой для их разъединения, содержащий крутящее приспособление, установленное с возможностью поворота по отношению к мачте вокруг оси поворота, соосной с осью пробуриваемого отверстия при нахождении поворотного кронштейна в выдвинутом положении, зажимную щеку, установленную на крутящем приспособлении с возможностью перемещения по отношению к нему между зажимающим и незажимающим положениями, обжимку, установленную на крутящем приспособлении или на зажимной щеке, взаимодействующую с секцией буровой трубы, проходящем вдоль оси пробуриваемого отверстия при нахождении поворотного кронштейна в выдвинутом положении, а зажимной щеки - в зажимающем положении, при этом обжимка закреплена верхней и нижней крепежными деталями, взаимодействующими с крутящим приспособлением и зажимной щекой, а между обжимкой и указанным узлом, а именно - крутящим приспособлением или зажимной щекой, где установлена обжимка, расположена по меньшей мере одна прокладка, имеющая отверстие, сквозь которое проходит верхняя крепежная деталь для удержания прокладки на месте, и имеющая на нижнем краю проходящий вверх паз, сквозь который проходит нижняя крепежная деталь, так что прокладка может быть извлечена путем вывода верхней крепежной детали для извлечения ее из указанного отверстия и ослабления нижней крепежной детали без ее полного вывода, так что паз обеспечивает возможность перемещения прокладки вверх по отношению к нижней крепежной детали.

В предлагаемом бурильном устройстве возможность использования труб различных размеров и компенсация износа этих труб обеспечиваются с помощью прокладок, служащих для регулирования положения обжимок. Прокладки закреплены так, что их удобно вставлять и удалять. Секция трубы может захватываться двумя обжимками, установленными на крутящем приспособлении, и одной обжимкой, установленной на зажимной щеке, при этом создается достаточное усилие, необходимое для эффективного нарушения соединения буровых труб.

Бурильное устройство может содержать поворотный кронштейн, который установлен с возможностью перемещения по отношению к мачте между выдвинутым и отведенным положениями и на котором установлено крутящее приспособление, при этом поворотный кронштейн может быть установлен на мачте.

Крепежные детали могут взаимодействовать с крутящим приспособлением и зажимной щекой с помощью резьбы.

Кроме того, бурильное устройство может содержать брусок, установленный на узле, а именно - крутящем приспособлении или зажимной щеке, где установлена обжимка, имеющий трапецеидальную канавку, выполненную с возможностью вертикального перемещения в ней обжимки, так что при нахождении обжимки в канавке горизонтальное перемещение обжимки по отношению к бруску предотвращено, причем обжимка вертикально закреплена по отношению к бруску, а брусок прикреплен к указанному узлу, а именно - крутящему приспособлению или зажимной щеке, где установлена обжимка, с помощью верхней и нижней крепежных деталей, при этом крепежные детали могут иметь соответствующие головки, а обжимка расположена между этими головками и таким образом вертикально прикреплена к бруску, причем крепежные детали прикреплены к указанном узлу, а именно - крутящему приспособлению или зажимной щеке, где установлена обжимка.

Решение поставленной задачи обеспечивается также путем создания бурильного устройства, которое содержит станину, установленную с возможностью перемещения по земле, мачту, установленную на указанной станине и определяющую ось пробуриваемого отверстия, и автоматический разъединительный ключ для поворота одной секции буровой трубы по отношению к другой для их разъединения, содержащий поворотный кронштейн, установленный с возможностью перемещения по отношению к мачте между выдвинутым и отведенным положениями и имеющий первый и второй дугообразные пазы с центрами дуг на оси поворота, которая соосна с осью пробуриваемого отверстия при нахождении поворотного кронштейна в выдвинутом положении, при этом пазы дугообразно расположены по отношению друг к другу, крутящее приспособление, установленное на поворотном кронштейне с возможностью поворота вокруг указанной оси поворота, имеющее первый и второй пальцы, входящие соответственно в первый и второй пазы для направления поворота крутящего приспособления по отношению к поворотному кронштейну, и зажимную щеку, установленную с возможностью поворота по отношению к крутящему приспособлению между зажимающим и незажимающим положениями, при этом зажимная щека установлена на первом пальце.

В предлагаемом бурильном устройстве создается достаточное усилие, необходимое для эффективного нарушения соединения буровых труб благодаря тому, что зажимная щека установлена с возможностью поворота вокруг одного из пальцев, направляющих движение крутящего приспособления, в результате чего конструкция становится более надежной и экономичной.

В бурильном устройстве поворотный кронштейн может быть установлен на мачте с возможностью перемещения между выдвинутым и отведенным положениями и иметь третий дугообразный паз с центрами дуг на оси поворота, дугообразно расположенный по отношению к первому и второму пазам, а крутящее приспособление имеет третий палец, входящий в третий паз для направления поворота крутящего приспособления по отношению к поворотному кронштейну. При этом вращательное движение крутящего приспособления направляется тремя пальцами, а не двумя, как обычно, вследствие чего повышается устойчивость. Крутящее приспособление поворачивается на двадцать четыре градуса, а не на восемнадцать, как обычно, что способствует более эффективному нарушению соединения.

Расстояние между третьим пазом и осью поворота может быть существенно больше расстояния между этой осью и первым и вторым пазами.

Бурильное устройство может содержать отвинчивающий гидравлический узел, соединяющий поворотный кронштейн с третьим пальцем для поворота крутящего приспособления по отношению к поворотному кронштейну вокруг указанной оси поворота, а зажимная щека может быть установлена на первом или втором пальце с возможностью поворота.

Ниже следует более подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых
фиг. 1 изображает вид сбоку предлагаемого бурильного устройства,
фиг. 2 изображает увеличенный частичный вид сбоку бурильного устройства,
фиг. 3 изображает частичный вид сверху части бурильного устройства, представленной на фиг. 2,
фиг. 4 отличается от фиг. 3 тем, что на ней секция трубы показана захваченной разъединительным ключом перед ее поворотом,
фиг. 5 отличается от фиг. 4 тем, что на ней секция трубы показана после ее поворота,
фиг. 6 отличается от фиг. 4 тем, что на ней некоторые детали наглядности удалены, а зажимная щека находится в незажимающем положении,
фиг. 7 изображает вид по плоскости 7-7 на фиг.4,
фиг. 8 изображает увеличенный фрагмент фиг. 4,
фиг. 9 изображает вид по плоскости 9-9 на фиг. 8,
фиг. 10 изображает в разобранном виде приспособления для установки одной из обжимок.

Следует указать, что настоящее изобретение не ограничивается вариантом выполнения, описанным ниже или представленным на черетжах. Изобретение может иметь другие варианты выполнения и может использоваться в различных областях. Необходимо также отметить, что используемую здесь терминологию не следует воспринимать как ограничение.

Предлагаемое бурильное устройство 10 изображено на фиг. 1. Устройство 10 содержит станину 14, установленную на гусеницах 18 для перемещения по земле. На станине 14 установлена мачта 22 с возможностью перемещения вокруг по существу горизонтальной оси 26 между по существу вертикальным положением (как показано на фиг. 1) и рядом невертикальных или наклонных положений (не показаны). Мачты 22 определяет ось 30 пробуриваемого отверстия. Вращающаяся головка 34 установлена с возможностью перемещения по отношению к мачте 22 вдоль оси 30. Головка 34 установлена с возможностью взаимодействия по выбору с верхним концом секции буровой трубы 38, закрепленной по отношению к мачте 22. Несколько секций буровой трубы установлены на стойке 40 для труб с возможностью перемещения по отношению к мачте 22 (фиг. 2 и 3). Стойка 40 установлена с возможностью перемещения по отношению к мачте для перемещения секции буровой трубы 38 между рабочим положением, в котором она проходит вдоль оси 30, и нерабочим положением, в котором она отделена от оси 30 некоторым промежутком. На опорной плите 46 мачты 22 установлена пара нижних ключей 42 (фиг. 3). В известных конструкциях ключи 42 по выбору вступают во взаимодействии с секцией буровой трубы для облегчения разъединения двух секций. Устройство 10, описанное выше, является обычным и не требует более подробного описания.

Подходящая стойка для труб описана в документе США N 08/270959, который включен в настоящее описание посредством ссылки. Устройство 10 соответствует бурильному устройству, описанному в документе США N 08/270959, за исключением отличий, описанных ниже.

Устройство 10 также содержит усовершенствованный автоматический разъединительный ключ 50 (см. фиг. 2-7). Ключ 50 предназначен для поворота верхней секции трубы 38 по отношению к нижней, удерживаемой ключами 42 для разъединения или развинчивания секции трубы. Для дальнейшего описания допустим, что мачта 22 находится в вертикальном положении, так что ось 30 и все параллельные оси расположены вертикально. Очевидно, что расположение осей и других компонентов ключа 50 будет изменяться при изменении положения мачты 22.

Ключ 50 содержит поворотный кронштейн 54, установленный на мачте 22 с возможностью по отношению к ней вокруг своей оси 58 параллельно оси 30 (см. фиг. 3 и 7). Кронштейн 54 содержит цилиндрическую трубу 62, проходящую вдоль оси 58. Труба 62 установлена с возможностью поворота по отношению к мачте 22 (см. фиг. 7) с помощью верхнего и нижнего установочных кронштейнов 66 и 70, прикрепленных к мачте 22 подходящими средствами, например, болтами 74. Кронштейн 54 также содержит по существу идентичные верхнюю и нижнюю пластины 78 и 82, отделенные друг от друга некоторым промежутком и приваренные или иным способом прикрепленные к трубе 62 для поворота вместе с ней. Каждая пластина 78 и 82 поворотного кронштейна имеет полукруглую выемку 86, в которой проходит секция трубы 38, находящаяся на оси 30, когда поворотный кронштейн 54 находится в своем выдвинутом положении (см. фиг. 3). Установка пластин 78 и 82 одна относительно другой обеспечивается благодаря их креплению к трубе 62, а также с помощью распорных узлов 90, соединяющих наружные края пластин (см. фиг. 5-7). Каждый узел 90 содержит распорку в виде втулки 94, расположенную между пластинами 78 и 82 (см. фиг. 6 и 7), болт 98, проходящий через них и распорку 94, и гайку 102, установленную на болте 98 (см. фиг. 7). Каждая пластина 78 и 82 имеет соответствующие первый (см. фиг. 3 и 6), второй и третий дугообразные пазы 111, 112 и 113, центры которых лежат на оси 116 вращения, которая зафиксирована по отношению к кронштейну 54 и параллельна оси 58. Пазы 111, 112 и 113 дугообразно отделены друг от друга, т.е. не расположены вдоль одной линии, проходящей по радиусу от оси 116. Пазы 111 и 112 расположены на одинаковом расстоянии от оси 116, т.е. проходят вдоль окружности, центр которой лежит на оси 116. Паз 113 отстоит от оси 116 на существенно большее расстояние, чем пазы 111 и 112. В представленной на чертежах конструкции паз 113 примерно в полтора раза дальше от оси 116, чем пазы 111 и 112. Назначение пазов разъясняется ниже.

Ключ 50 также содержит механизм 120 для вращения кронштейна 54 по отношению к мачте 22 и между выдвинутым положением, представленным на фиг. 4, и отведенным положением, представленным на фиг. 3. Когда кронштейн 54 находится в выдвинутом положении, ось 116 совпадает с осью 30. Могут быть использованы различные подходящие механизмы. На чертежах же изображена конструкция, в которой механизм 120 содержит поворотный гидравлический узел 124, соединяющий мачту 22 с кронштейном 54 (см. фиг. 4). Узел 124 содержит цилиндр 128, закрытый торец которого шарнирно соединен с мачтой 22 посредством скобы 132, прикрепленной к мачте 22. Узел 124 также содержит поршень (не показан), установленный с возможностью перемещения в цилиндре 128, причем поршневой шток 136 одним концом прикреплен к поршню, а противоположным внешним концом шарнирно присоединен к кронштейну 54, а точнее, с рычагом 140, проходящим радиально от трубы 62 и прикрепленным к ней подходящим способом, например, сваркой. Как показано на фиг. 7, рычаг 140 содержит верхнюю и нижнюю пластины 144 и 146, прикрепленные к трубе 62. Внешний конец штока 136 проходит между пластинами 144 и 146 и шарнирно присоединен к ним посредством пальца 152.

Очевидно, что для поворота кронштейна 54 могут быть использованы различные устройства, такие как электродвигатели, роторные гидравлические двигатели, и т.д.

Ключ 50 содержит также крутящее приспособление 156, установленное на кронштейне 54 с возможностью поворота по отношению к нему вокруг оси 116 (см. фиг. 6 и 7). Приспособление 156 расположено между пластинами 78 и 82 и содержит разнесенные верхнюю и нижнюю пластины 158 и 162, примыкающие к соответствующим пластинам 78 и 82 (см. фиг. 7). Каждая пластина 158 и 162 имеет выемку 166 в форме полуцилиндра, выровненную с выемками 86 в пластинах поворотного кронштейна 78 и 82 (см. фиг. 6). Пальцы 171, 172 и 173 проходят между пластинами 158 и 162 и через соответствующие пазы 111, 112 и 113 пластин 78 и 82. Диаметр каждого пальца 171, 172 и 173 несколько меньше ширины соответствующего паза, и таким образом палец может двигаться вдоль него, тем самым направляя поворот приспособления 156 по отношению к кронштейну 54. На каждом пальце 171, 172 и 173 установлена шайба 176, размещенная над пластиной 78 (см. фиг. 4 и 7), а через верхний его конец над шайбой проходит шплинт (не показан). На каждом пальце 171, 172 и 173 установлена шайба 176, размещенная под пластиной 78 (см. фиг. 7), а через нижний его конец под шайбой проходит шплинт (не показан).

Ключ 50 также содержит механизм 184 для поворота приспособления 156 по отношению к кронштейну 54 вокруг оси 116 (см. фиг. 5 и 7). Приспособление 156 перемещается между начальным (см. фиг. 4 и 6) и отвинчивающим положениями (фиг. 5). Длина дуги каждого паза 111, 112 и 113 составляет примерно двадцать четыре градуса, так что при перемещении из начального положения в отвинчивающее положение приспособление 156 поворачивается на двадцать четыре градуса. Как показано на чертеже, механизм 184 содержит отвинчивающий гидравлический узел 188, расположенный между пластинами 78 и 82 и пластинами 158 и 162 и соединяющий поворотный кронштейн 54 с крутящим приспособлением 156. Узел 188 содержит цилиндр 192, закрытый торец которого шарнирно соединен с пальцем 196, проходящим между пластинами 78 и 82. Узел 188 также содержит установленный в цилиндре 192 поршень (не показан), шток 200 которого одним концом прикреплен к поршню, а другим шарнирно соединен с пальцем 173 и, таким образом, с приспособлением 156 (см. фиг. 5). Цилиндр 192 проходит вдоль горизонтальной оси 204 (т.е. линии на плоскости, перпендикулярной оси 30), пересекающей плоскость 208, в которой лежат ось 58 и ось 116, в точке между этими осями (см. фиг. 3). Смысл такого расположения оси цилиндра 204 состоит в том, что при описанном ниже выдвижении узла 188 в положение нарушения соединения сила, приложения этим узлом к кронштейну 54, создает момент, смещающий его в выдвинутое положение.

Ключ 50 также содержит первую 211 и вторую 212 обжимки (см. фиг. 6), установленные на приспособлении 156 так, что они захватывают секцию буровой трубы 38, проходящую вдоль оси 30, когда поворотный кронштейн 54 находится в своем выдвинутом положении, как показано на фиг. 4. Обжимки 211 и 212 установлены в соответствующих корпусах 221 и 222 в форме швеллера, проходящих между пластинами 158 и 162. Корпусы 221 и 222 образуют прямоугольные канавки соответственно 231 и 232, в которых, как описано ниже, установлены соответствующие обжимки 211 и 212.

Ключ 50 также содержит зажимную щеку 236 (см. фиг. 4-6), установленную на приспособлении 156 с возможностью поворота по отношению к нему вокруг своей оси 240, параллельной оси 116 (см. фиг. 5). Щека 236 проходит между пластинами 158 и 162. В представленной конструкции щека 236 представляет собой дугообразную металлическую деталь, внутренний и наружный края (нижний и верхний края на фиг. 5) и горизонтальные верхняя и нижняя поверхности которой примыкают соответственно к пластинам 158 и 162. Через щеку 236 проходит цилиндрическое отверстие (не показано), сквозь которое проходит палец 171, так что щека 236 вращается вокруг него. Щека 236 расположена с внутренней стороны от оси 116, т.е. расстояние между осью 240 и осью 58 меньше расстояния между осью 116 и осью 58. Другими словами, когда кронштейн 54 находится в выдвинутом положении, щека 236 расположена с внутренней стороны секции трубы 38, расположенной на оси 30.

Ключ 50 также содержит механизм 244 поворота щеки 236 вокруг своей оси 240 по отношению к приспособлению 156. Щека 236 поворачивается между зажимающим положением (см. фиг. 4) и незажимающим положением (фиг. 6). В представленной конструкции механизм 244 содержит зажимной гидравлический узел 248, расположенный между пластинами 158 и 162 и соединяющий приспособление 156 с внутренним краем щеки 236. Узел 248 содержит цилиндр 252, закрытый торец которого шарнирно соединен с пальцем 256, проходящим между пластинами 158 и 162 (см. фиг. 5). Узел 248 содержит также установленный в цилиндре 252 поршень (не показан), шток 260 которого одним концом прикреплен к поршню, а противоположным концом шарнирно присоединен к внутреннему краю щеки 236. Более подробно, внутренний край щеки 236 имеет верхнюю и нижнюю проушины (не показаны), между которыми проходит наружный конец штока 260, присоединенный к ним посредством пальца 272 (см. фиг. 5).

Ключ 50 содержит также третью обжимку 276 (см. фиг. 6 и 8-10), установленную на щеке 236 для взаимодействия с секцией буровой трубы 38, проходящей вдоль оси 30, когда кронштейн 54 находится в выдвинутом положении, а щека 236 - в зажимающем положении, как показано на фиг. 4. Обжимка 276 установлена в прямоугольной канавке 280 щеки 236 (см. фиг. 8 и 10).

Обжимка 211, 212 и 276 установлены в соответствующих канавках 231, 232 и 280 таким же способом, поэтому только установка обжимки 276 описана подробно. Положение обжимки 276 по отношению к зажимной щеке 236 регулируется с учетом износа трубы и для использования труб различных диаметров. Обжимка 276 закреплена на прямоугольном бруске 284, в свою очередь установленном на щеке 236, как описано ниже (см. фиг. 8-10). Как показано на фиг. 8 и 10, обжимка 276 имеет криволинейную зажимающую поверхность 288 (соответствующую форме секции трубы 38), а в остальном - форму трапеции. Внутренняя поверхность бруска 284 имеет трапецеидальную канавку 292, в которой вертикально перемещается обжимка 276, так что горизонтальное перемещение обжимки, находящейся в канавке 292, по отношению к бруску 284 предотвращено. Очевидно, что обжимка 276 и канавка 292 могут иметь различную форму, обеспечивающую перемещение обжимки только в вертикальном направлении.

Обжимка 276 закреплена вертикально по отношению к бруску 284, а сам брусок 284 прикреплен к щеке 236 с помощью верхней и нижней крепежных деталей 296 и 300, проходящих через брусок 284 и входящих в щеку 236 (см. фиг. 9 и 10). В представленной конструкции в качестве крепежных деталей 296 и 300 использованы винты или болты, хотя возможно использование различных крепежных деталей. Как показано на фиг. 9, обжимка 276 расположена под головками крепежных деталей 296 и 300, завинченных в зажимную щеку 236, и таким образом прикреплена в вертикальном положении по отношению к бруску 284. Как показано на фиг. 8 и 10, между бруском 284 и щекой 236 могут быть размещены прокладки 304 для регулирования положения обжимки 276 по отношению к щеке 236. Каждая прокладка 304, как подробно показано на фиг. 10, имеет отверстие 308, сквозь которое проходит верхняя крепежная деталь 296 для удержания указанной прокладки на месте. В нижнем крае каждой прокладки 304 выполнен вытянутый вверх паз 312, сквозь который проходит нижняя крепежная деталь 300. Прокладка 304 может быть удалена путем отвинчивания детали 296 и извлечения ее из отверстия 308, при этом нижнюю крепежную деталь 300 можно только ослабить, не извлекая ее полостью. Когда деталь 300 ослаблена, паз 312 позволяет переместить прокладку 304 вверх по отношению к детали 300, что позволяет ее вынуть из зазора между бруском 284 и щекой 236. Таким образом, нижняя деталь 300 удерживает брусок 284 на месте по отношению к зажимной щеке 236 и предотвращает выпадение обжимки 276 из канавки 292 при установке или удалении прокладки 304. Таким же способом регулируется положение обжимок 211 и 212.

Устройство 10 работает следующим образом. Стойку 40 с закрепленными с помощью ключей 42 буровой головкой и направляющим механизмом (не показаны) приводят в движение для установки секции трубы 38 над пробуриваемым отверстием. Затем головку 34 опускают и навинчивают на верхний стык секции трубы 38. После соединения стойка освобождает секцию трубы 38, головку 34 вместе с прикрепленной к ней секцией трубы 38 опускают, а нижний конец этой секции присоединяют к направляющему механизму, удерживаемому ключами 42. После завершения соединения ключи 42 отводят, обеспечивая возможность дальнейшего опускания головки 34 вместе с секцией трубы 38.

Для удаления секции трубы 38 соединение поднимают наверх, на платформу, и нижнюю секцию трубы 38 закрепляют ключами 42. Если соединение не может быть раскреплено с помощью роторной головки 34, используют ключ 50, и делается это следующим образом.

Управление ключом 50 осуществляют двумя переключателями (не показаны), расположенными на панели управления и управляющими работой гидравлической системы управления (не показана), соединенной с тремя цилиндрами 128, 192 и 252 с помощью гидравлических трубопроводов 320 (частично показаны на фиг. 4). Может быть использована любая подходящая гидравлическая система. Первый переключатель обеспечивает поворот ключа 50 внутрь и наружу, т.е. перемещение кронштейна 54 между выдвинутым и отведенным положениями. Второй переключатель обеспечивает смыкание и размыкание ключа 50, т.е. управляет отвинчивающим и зажимающим цилиндрами 192 и 252.

Сначала оператор воздействует на первый переключатель для выдвижения гидравлического узла 124 и перемещения кронштейна 54 в выдвинутое положение (см. фиг. 4). Это приводит к тому, что обжимки 211 и 212 входят в контакт с верхней секцией трубы. Затем оператор воздействует на второй переключатель. При этом узел 248 перемещает зажимную щеку 236 в зажимающее положение (см. фиг. 4), таким образом обжимка 276 входит в контакт с верхней секцией трубы. После зажима секции трубы и достижения требуемого уровня давления в гидравлической системе клапан последовательности (не показан) подает гидравлическое давление в цилиндре 192, при этом происходит выдвижение узла 188 и перемещение приспособления 156 из начального положения в отвинчивающее положение (см. фиг. 5), приводящее к нарушению соединения. Поворот приспособления 156 по отношению к кронштейну 54 осуществляется до тех пор, пока отвинчивающий и гидравлический узел 188 не достигнет своего максимального хода и не остановится. Затем оператор снова воздействует на второй переключатель. При этом щека 236 возвращается в свое незажимающее положение, а приспособление 156 - в начальное положение. Эту процедуру можно повторить, если есть необходимость дальнейшего разъединения резьбовых соединений. Если ключ 50 более не требуется, воздействуют на первый выключатель для возвращения кронштейна 54 в выдвинутое положение.

Различные признаки изобретения изложены в нижеследующей формуле изобретения.

Изобретение относится к горному делу, в частности к бурильным устройствам для бурения взрывных скважин, и включает станину, размещенную на станине мачту, автоматический разъединительный ключ для поворота одной секции буровой трубы по отношению к другой для их разъединения, ключ имеет зажимную щеку, приводимую в действие силовым цилиндром так, что сила, вызванная воздействием цилиндра на щеку, расположенную со стороны трубы, не уменьшает усилие зажима, а отвинчивающий цилиндр расположен таким образом, что создаваемый им момент прижимает ключ к трубе, устройство включает также крутящее приспособление, установленное с возможностью поворота по отношению к мачте, причем поворот упомянутого приспособления направляется тремя пальцами, а зажимная щека установлена с возможностью поворота на одном из пальцев, направляющих движение крутящего приспособления, при этом на крутящем приспособлении установлена обжимка, а между обжимкой и зажимной щекой расположены по меньшей мере одна прокладка, причем способ закрепления прокладок обеспечивает их удобную установку и удаление, изобретение обеспечивает удобную работу с трубами различного диаметра с необходимым усилием без нарушения целостности соединений труб. 2 с. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Бурильное устройство, содержащее станину, установленную с возможностью перемещения по земле, мачту, установленную на указанной станине и определяющую ось пробуриваемого отверстия, и автоматический разъединительный ключ для поворота одной секции буровой трубы по отношению к другой для их разъединения, содержащий крутящее приспособление, установленное с возможностью поворота по отношению к мачте вокруг оси поворота, соосной с осью пробуриваемого отверстия при нахождении поворотного кронштейна в выдвинутом положении, зажимную щеку, установленную на крутящем приспособлении с возможностью перемещения по отношению к нему между зажимающим и незажимающим положениями, обжимку, установленную на крутящем приспособлении или на зажимной щеке, взаимодействующую с секцией буровой трубы, проходящей вдоль оси пробуриваемого отверстия при нахождении поворотного кронштейна в выдвинутом положении, а зажимной щеки - в зажимающем положении, отличающееся тем, что обжимка закреплена верхней и нижней крепежными деталями, взаимодействующими с крутящим приспособлением и зажимной щекой, при этом между обжимкой и указанным узлом, а именно крутящим приспособлением или зажимной щекой, где установлена обжимка, расположена по меньшей мере одна прокладка, имеющая отверстие, сквозь которое проходит верхняя крепежная деталь для удержания прокладки на месте, и имеющая на нижнем краю проходящий вверх паз, сквозь который проходит нижняя крепежная деталь так, что прокладка может быть извлечена путем вывода верхней крепежной детали для извлечения ее из указанного отверстия и ослабления нижней крепежной детали без ее полного вывода так, что паз обеспечивает возможность перемещения прокладки вверх по отношению к нижней крепежной детали. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит поворотный кронштейн, который установлен с возможностью перемещения по отношению к мачте между выдвинутым и отведенным положениями и на котором установлено крутящее приспособление. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что поворотный кронштейн установлен на мачте. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крепежные детали взаимодействуют с крутящим приспособлением и зажимной щекой с помощью резьбы. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит брусок, установленный на указанном узле, а именно крутящем приспособлении или зажимной щеке, где установлена обжимка, имеющий трапецеидальную канавку, выполненную с возможностью вертикального перемещения в ней обжимки так, что при нахождении обжимки в канавке горизонтальное перемещение обжимки по отношению к бруску предотвращено, причем обжимка вертикально закреплена по отношению к бруску, а брусок прикреплен к указанному узлу, а именно крутящему приспособлению или зажимной щеке, где установлена обжимка, с помощью верхней и нижней крепежных деталей. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что крепежные детали имеют соответствующие головки, а обжимка расположена между этими головками и таким образом вертикально прикреплена к бруску, при этом крепежные детали прикреплены к указанному узлу, а именно крутящему приспособлению или зажимной щеке, где установлена обжимка. 7. Устройство, содержащее станину, установленную с возможностью перемещения по земле, мачту, установленную на указанной станине и определяющую ось пробуриваемого отверстия, и автоматический разъединительный ключ для поворота одной секции буровой трубы по отношению к другой для из разъединения, содержащий поворотный кронштейн, установленный с возможностью перемещения по отношению к мачте между выдвинутым и отведенным положениями и имеющий первый и второй дугообразные пазы с центрами дуг на оси поворота, которая соосна с осью пробуриваемого отверстия при нахождении поворотного кронштейна в выдвинутом положении, при этом пазы дугообразно расположены по отношению друг к другу, крутящее приспособление, установленное на поворотном кронштейне с возможностью поворота вокруг указанной оси поворота, имеющее первый и второй пальцы, входящие соответственно в первый и второй пазы для направления поворота крутящего приспособления по отношению к поворотному кронштейну, и зажимную щеку, установленную с возможностью поворота по отношению к крутящему приспособлению между зажимающим и незажимающим положениями, отличающееся тем, что зажимная щека установлена на первом пальце. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что поворотный кронштейн установлен на мачте. 9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что поворотный кронштейн имеет третий дугообразный паз с центрами дуг на оси поворота, дугообразный расположенный по отношению к первому и второму пазам, а крутящее приспособление имеет третий палец, входящий в третий паз для направления поворота крутящего приспособления по отношению к поворотному кронштейну. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что расстояние между третьим пазом и указанной осью поворота существенно больше расстояния между этой осью и первым и вторым пазами. 11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно содержит отвинчивающий гидравлический узел, соединяющий поворотный кронштейн с третьим пальцем для поворота крутящего приспособления по отношению к поворотному кронштейну вокруг указанной оси поворота. 12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что поворотный кронштейн установлен на мачте. 13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что зажимная щека установлена на первом или втором пальце с возможностью поворота.