Забурное устройство для станков со шнековым рабочим органом Российский патент 2004 года по МПК E21B19/24 

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровым станкам со шнековым рабочим органом, и может быть использовано на других буровых станках.

Известно забурное устройство для станков со шнековым рабочим органом, включающее зажимные колодки седловидной формы, связанные с рычагами поворота, привод поворота рычагов и ролики определенной длины для контакта со спиралью рабочего органа, закрепленные на концах зажимных колодок, оси которых параллельны продольной оси забурного устройства (см. а.с. СССР № 1647116, кл. Е 21 В 7/24, 1991). Данное техническое решение за счет качения свободно вращающихся роликов позволяет снизить расход энергии на вращение рабочего органа и износ спирали буровых шнеков.

Недостаток данного технического решения заключается в смещении с оси бурения (перекос) шнекового рабочего органа с частичным износом по диаметру при его центрировании в забурном устройстве, что снижает точность забуривания скважин и производительность буровых работ.

Наиболее близким техническим решением является забурное устройство для станков со шнековым рабочим органом, включающее зажимные колодки седловидной формы, каждая из которых свободно установлена на рычагах поворота с возможностью их поворота при износе спирали шнекового рабочего органа по диаметру, без смещения последнего с оси бурения, на некоторый угол вокруг осей крепления зажимных колодок, расположенных параллельно продольной оси забурного устройства, привод поворота рычагов, центрирующие ролики, закрепленные на концах зажимных колодок параллельно продольной оси забурного устройства (см. описание изобретения к заявке № 94033121, кл. Е 21 В 7/24, 1996). Данное техническое решение за счет свободной установки зажимных колодок на рычагах поворота позволяет точно центрировать изношенные по диаметру шнеки, а следовательно, сократить время вспомогательных операций и в целом повысить производительность буровых работ.

Недостаток данного технического решения заключается в большой трудоемкости осуществления контроля (частые замеры, влажный грунт и т.п.) диаметра изношенной спирали шнека, так как указанное забурное устройство может захватывать шнеки с износом по диаметру более предельного (более 10%). Это может привести к нарушению выдачи буровой мелочи шнеком из скважины, заштыбовке и заклиниванию шнекового рабочего органа.

Изобретение направлено на повышение эффективности бурения шнековым рабочим органом с частичным износом спиралей по диаметру.

Указанная цель достигается тем, что в забурном устройстве для станков со шнековым рабочим органом, включающем зажимные колодки седловидной формы, каждая из которых свободно установлена на рычагах поворота с возможностью их поворота при износе спирали шнекового рабочего органа по диаметру, без смещения последнего с оси бурения, на некоторый угол вокруг осей крепления зажимных колодок, расположенных параллельно оси забурного устройства, привод поворота рычагов и центрирующие ролики, закрепленные на концах зажимных колодок параллельно продольной оси забурного устройства, по меньшей мере на одном из рычагов поворота и по меньшей мере с одной из сторон, относительно оси крепления зажимной колодки, перпендикулярно внутренней и наружной поверхностям рычага поворота, размещен стержнеобразный ограничитель поворота зажимной колодки, рабочий конец которого выступает над внутренней поверхностью рычага поворота для взаимодействия с зажимной колодкой своим торцом, при этом ограничитель поворота зажимной колодки выполнен подвижным относительно внутренней и наружной поверхностей рычага поворота и снабжен устройством изменения длины рабочего конца, а противоположный рабочему конец ограничителя поворота зажимной колодки размещен своим торцом в плоскости наружной поверхности рычага поворота. Причем противоположный рабочему конец ограничителя поворота зажимной колодки связан своим торцом с выключателем системы управления механизмом вращения шнекового рабочего органа, размещенным на рычаге поворота. Кроме того, при центрировании шнековых рабочих органов диаметром не более основного типоразмера, включительно, ограничитель поворота зажимной колодки размещают слева от оси крепления зажимной колодки, между этой осью и концом рычага поворота, а при центрировании шнековых рабочих органов диаметром более основного типоразмера ограничитель поворота зажимной колодки размещают соответственно справа от оси крепления зажимной колодки. Также, ограничитель поворота зажимной колодки зафиксирован относительно внутренней и наружной поверхностей рычага поворота при помощи стопорного кольца и пружины, а устройство изменения длины рабочего конца ограничителя поворота зажимной колодки выполнено в виде регулировочного винта с контргайкой, ввернутого в торец рабочего конца ограничителя поворота зажимной колодки.

На фиг. 1 изображено предлагаемое забурное устройство (вид сверху); на фиг. 2 - разрез по А-А; на фиг. 3 - разрез по Б-Б; на фиг.4 - общий вид ограничителя поворота 10 зажимных колодок.

Забурное устройство для станков со шнековым рабочим органом 1 содержит зажимные колодки 2 седловидной формы, связанные с рычагами поворота 3, которые могут поворачиваться относительно осей 4 при помощи привода 5, например гидроцилиндра, и центрирующие ролики 6 для контакта со спиралью 7 рабочего органа 1, закрепленные на концах зажимных колодок 2, оси которых параллельны продольной оси забурного устройства. Каждая из зажимных колодок 2 свободно установлена на рычагах поворота 3 и связана с ними посредством осей крепления 8, расположенных параллельно продольной оси забурного устройства, а между зажимными колодками 2 и рычагами поворота 3 размещены возвратные рессорные пружины 9. По меньшей мере, на одном рычаге поворота 3 и, по меньшей мере, с одной стороны от оси крепления 8 установлен стержнеобразный ограничитель 10 поворота зажимных колодок 2. Он размещен перпендикулярно внутренней 11 и наружной 12 поверхностям рычагов поворота 3 и зафиксирован относительно них при помощи стопорного кольца 13 и пружины 14. Рабочий конец 15 ограничителя 10 поворота зажимных колодок 2 выступает над внутренней поверхностью 11 рычагов поворота 3 и содержит устройство изменения длины рабочего конца 15 в виде регулировочного винта 16 с контргайкой 17, ввернутого в его торец 18. Противоположный рабочему конец 19 ограничителя 10 поворота зажимных колодок 2 размещен своим торцом 20 в плоскости наружной поверхности 12 рычагов поворота 3 и может быть связан с выключателем 21 системы управления механизмом вращения шнекового рабочего органа 1, размещенным на рычаге поворота 3.

Работает забурное устройство следующим образом. В зависимости от условий производства буровых работ на забое, типа бурового станка и принятой технологии ограничитель (ли) 10 поворота зажимных колодок размещается на одном или двух рычагах поворота 3. При этом при использовании шнековых рабочих органов 1 диаметром не более основного типоразмера, включительно, ограничитель 10 поворота зажимных колодок 2 размещается слева от оси крепления 8 зажимных колодок 2 (см. фиг. 1), а при использовании шнековых рабочих органов 1 диаметром более основного типоразмера - соответственно справа от оси крепления 8 зажимных колодок 2. В обоих случаях необходимая длина рабочего конца 15 ограничителя 10, выступающего над внутренней поверхностью 11 рычага поворота 3, устанавливается из условия возможности взаимодействия последнего своим торцом 18 с зажимной колодкой 2 при центрировании шнекового рабочего органа 1, достигшего предельного износа спирали 7 по диаметру. Установка необходимой длины рабочего конца 15 ограничителя 10 поворота зажимных колодок 2 осуществляется при помощи регулировочного винта 16 с контргайкой 17, ввернутых в торец 18.

Перед процессом забуривания новый шнековый рабочий орган 1 опускается до упора в разбуриваемую поверхность, после чего с помощью привода 5 рычаги поворота 3 поворачиваются вокруг осей 4 и своими зажимными колодками 2 седловидной формы сближаются до момента соприкосновения внешних поверхностей центрирующих роликов 6 с торцевой поверхностью спирали 7 шнекового рабочего органа 1. После этого включается механизм вращения шнекового рабочего органа и осуществляется его подача, то есть собственно начинается бурение скважины. После забуривания на глубину 1 - 2 м без прекращения процесса бурения привод 5 сближает концы рычагов поворота 3 и отводит зажимные колодки 2 с центрирующими роликами 6 от шнекового рабочего органа 1. В таком разведенном состоянии они находятся до момента забуривания следующей скважины.

При частичном износе спирали 7 шнекового рабочего органа 1 по диаметру зажимные колодки 2 поворачиваются вокруг осей крепления 8, не взаимодействуя с ограничителем поворота зажимных колодок 10 и преодолевая сопротивление рессорных пружин 9, обеспечивают контакт всех центрирующих роликов 6 зажимных колодок 2 без смещения шнекового рабочего органа 1 с оси бурения. После отвода зажимных колодок 2 от шнекового рабочего органа 1 последние под действием рессорных пружин 9 поворачиваются вокруг осей крепления 8 и занимают исходное положение.

При центрировании шнекового рабочего органа диаметром не более основного типоразмера, включительно, с предельным износом спирали 7 по диаметру зажимные колодки 2 поворачиваются вокруг осей крепления 8 для взаимодействия с рабочим концом 15 ограничителя 10 зажимных колодок 2, который размещается слева от оси крепления 8 зажимных колодок 2, между этой осью и концом рычага поворота 3. Стержнеобразный ограничитель 10 поворота зажимных колодок 2 преодолевает сопротивление пружины 14 и перемещается относительно внутренней 11 и наружной 12 поверхностей рычагов поворота 3. При этом противоположный рабочему конец 19 ограничителя 10 зажимных колодок 2 выходит своим торцом 20 за наружную поверхность 12 рычагов поворота 3, что служит основанием для прекращения процесса забуривания и замены шнекового рабочего органа 1 с предельным износом спирали 7 по диаметру. Автоматизация контроля износа шнекового рабочего органа 1 достигается в случае взаимодействия торца 20 противоположного рабочему конца 19 ограничителя 10 с выключателем 21 (концевой выключатель, контакт и т.п.) системы управления механизмом вращения шнекового рабочего органа 1. В этом случае отключение или невозможность включения механизма вращения шнекового рабочего органа i при забуривании скважин будет служить основанием для замены последнего.

Аналогичным образом осуществляется центрирование шнекового рабочего органа 1 диаметром более основного типоразмера. В этом случае срабатывает ограничитель 10 поворота зажимных колодок 2, размещенный, соответственно, справа от оси крепления 8 зажимных колодок 2.

Предлагаемое забурное устройство за счет оперативного контроля износа по диаметру спирали шнековых рабочих органов любых типоразмеров позволяет снизить трудоемкость оценки предельного состояния шнековых рабочих органов, особенно во влажных породах, сократить время вспомогательных операций и повысить производительность бурения. Кроме этого, исключение возможности забуривания шнекового рабочего органа с предельным износом спирали по диаметру предотвращает его заштыбовку и заклинивание в скважине, что повышает долговечность шнекового рабочего органа, также способствует увеличению производительности и, в целом, повышает эффективность использования шнековых рабочих органов до их полного износа.

Изобретение относится к горному делу, а именно к забурным устройствам для станков со шнековым рабочим органом. Устройство включает зажимные колодки седловидной формы, рычаги поворота, привод поворота рычагов, центрирующие ролики. По меньшей мере, на одном из рычагов поворота и, по меньшей мере, с одной из сторон, относительно оси крепления зажимной колодки, перпендикулярно внутренней и наружной поверхностям рычага поворота, размещен стержнеобразный ограничитель поворота зажимной колодки, рабочий конец которого выступает над внутренней поверхностью рычага поворота для взаимодействия с зажимной колодкой своим торцом. Ограничитель выполнен подвижным относительно внутренней и наружной поверхностей рычага поворота и снабжен устройством изменения длины его рабочего конца. Противоположный рабочему конец ограничителя размещен своим торцом в плоскости наружной поверхности рычага поворота. Изобретение обеспечивает повышение эффективности бурения шнековым рабочим органом с частичным износом спиралей по диаметру. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Забурное устройство для станков со шнековым рабочим органом, включающее зажимные колодки седловидной формы, каждая из которых свободно установлена на рычагах поворота с возможностью их поворота при износе спирали шнекового рабочего органа по диаметру, без смещения последнего с оси бурения, на некоторый угол вокруг осей крепления зажимных колодок, расположенных параллельно продольной оси забурного устройства, привод поворота рычагов, центрирующие ролики, закрепленные на концах зажимных колодок параллельно продольной оси забурного устройства, отличающееся тем, что, по меньшей мере, на одном из рычагов поворота и, по меньшей мере, с одной из сторон, относительно оси крепления зажимной колодки, перпендикулярно внутренней и наружной поверхностям рычага поворота размещен стержнеобразный ограничитель поворота зажимной колодки, рабочий конец которого выступает над внутренней поверхностью рычага поворота для взаимодействия с зажимной колодкой своим торцом, при этом ограничитель поворота зажимной колодки выполнен подвижным относительно внутренней и наружной поверхностей рычага поворота и снабжен устройством изменения длины рабочего конца, причем противоположный рабочему конец ограничителя поворота зажимной колодки размещен своим торцом в плоскости наружной поверхности рычага поворота.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что противоположный рабочему конец ограничителя поворота зажимной колодки связан своим торцом с выключателем системы управления механизмом вращения шнекового рабочего органа, размещенным на рычаге поворота.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при центрировании шнековых рабочих органов диаметром не более основного типоразмера, включительно, ограничитель поворота зажимной колодки размещают слева от оси крепления зажимной колодки, между этой осью и концом рычага поворота.4. Устройство по любому из пп.1 и 3, отличающееся тем, что при центрировании шнековых рабочих органов диаметром более основного типоразмера, ограничитель поворота зажимной колодки размещают, соответственно, справа от оси крепления зажимной колодки.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничитель поворота зажимной колодки зафиксирован относительно внутренней и наружной поверхностей рычага поворота при помощи стопорного кольца и пружины, а устройство изменения длины рабочего конца ограничителя поворота зажимной колодки выполнено в виде регулировочного винта с контргайкой, ввернутого в торец рабочего конца ограничителя поворота зажимной колодки.