БУРОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2005 года по МПК E21B7/02 E21B44/00 

Область техники

Изобретение относится к конструкции передвижных буровых установок, применяемых при строительстве для бурения вертикальных и(или) горизонтальных скважин различного назначения.

Предшествующий уровень техники

Передвижные буровые установки, обеспечивающие бурение скважин различного назначения широко распространены. Как правило это специализированные установки, предназначенные только для бурения, например, вертикальных скважин. Так например, итальянской "Apageo Segelm" выпускаются относительно небольшие станки "Apafor 22" и "Apafor 30" для бурения скважин (см. проспект фирмы, Россия, 1997 г.) при строительстве. Известны также буровые установки фирмы “АТЛАС КОПКО” и многие другие, в том числе установки по патенту США №4068728 (UNITED STELL Cor.), 1978 г. Однако и эти машины являются узкоспециализированными, для выполнения других работ не предназначены, и использоваться в ином качестве не могут.

Вместе с тем небольшие строительные фирмы, с количественно ограниченным парком строительной техники, заинтересованы в минимизации парка производственного оборудования и, следовательно в универсальности применения отдельных образцов машин этого парка.

С другой стороны, известны многоцелевые коммунально-строительные машины, например, типа МКСМ-800 (Курганского машзавода), ПУМ-500, 600 и 1000 (Уралвагонзавода), BOBCAT-500 и 600) фирмы "CLARK" (прспект фирмы, Брюссель, 1983 г.), машины фирмы "GEHLMAX Champion" и другие, которые могут выполнять целый спектр строительных работ, потребность в которых существует на любой строительной площадке.

В этих машинах основным (по энергопотреблению) является гидропривод ходовой части, функционально и конструктивно весьма близкий к объемному гидроприводу ходовой части буровой установки по патенту США №4068728 (UNITED STELL Cor.), 1978 г., что позволяет использовать машины этого типа в качестве базовой ходовой части для буровой установки и для решения поставленной задачи.

Таким образом в качестве наиболее близкого аналога предлагаемой буровой установки следует принять буровую установку по патенту США №4068728 (UNITED STELL Cor.), 1978 г.

Общими и существенными признаками заявляемой буровой установки и известной по патенту США №4068728 (UNITED STELL Cor.), 1978 г. являются: базовая ходовая тележка с рамой, движители хода правого и левого борта, объемный гидропривод с гидравлическими моторами привода движителей, установленную на раме ходовой тележки посредством механизма подвески раму податчика с механизмами привода вращения и подачи бурового става вдоль оси скважины с гидравлическими моторами приводов этих механизмов.

Раскрытие изобретения

Целью изобретения является: создание конструкции самоходной установки для бурения вертикальных и(или) горизонтальных скважин максимально возможной энерговооруженности на базовой ходовой тележки универсального применения, которая может применятся при производстве других работ в условиях той же строительной площадки, что может существенно повысить коэффициент использования оборудования и сократить сроки его окупаемости.

При этом навесное буровое оборудование и базовая машина должна быть конструктивно увязаны, и, прежде всего по энергетическим, схемным и компоновочным возможностям, при обеспечении безопасности при эксплуатации машины.

Учитывая, что в указанных выше многоцелевых строительных машинах гидропривод ходовой части, как и в упомянутой выше буровой установке, состоит из двух объемных приводов (правого и левого борта), в составе регулируемого насоса и гидромотора каждый, для реализации указанной цели предлагается: - буровую установку для проведения вертикальных и(или) горизонтальных скважин, включающую базовую ходовую тележку с рамой, движители хода правого и левого борта, объемный гидропривод с насосами и гидравлическими моторами привода движителей правого и левого борта, установленную посредством механизма подвески раму податчика с механизмами привода вращения и подачи бурового става вдоль оси скважины с гидравлическими моторами приводов этих механизмов, снабдить стояночными тормозами с механизмом управления ими, а гидравлические моторы приводов вращения бурового става и механизма его подачи подключить к насосам правого и левого борта параллельно гидромоторам приводов движителей, посредством двухпозиционных золотников, соединенных с механизмом управления стояночными тормозами.

Предлагается также механизм управления стояночными тормозами выполнить с тормозными гидравлическими цилиндрами и золотником управления ими, при этом двухпозиционные золотники выполнить с гидравлическим управлением, а входы в камеры управления золотниками соединить магистралями с входом в тормозные гидравлические цилиндры стояночных тормозов.

Для обеспечения, кроме бурения только вертикальных скважин, возможности бурения и(или) горизонтальных скважин (для анкерования стенок на минимальной высоте от дна котлована) механизм подвески буровой установки предлагается выполнить в виде шарнирного, с гидравлическим цилиндром наклона рамы податчика, четырехзвенника, опорным звеном которого является поперечная балка.

Для обеспечения возможности бурения горизонтальных скважин с любой стороны базовой ходовой тележки предлагается раму податчика закрепить в промежуточной направляющей механизма подвески с возможностью ее продольного перемещения, а поперечную балку механизма подвески выполнить симметричной относительно продольной плоскости симметрии ходовой тележки.

Предлагаемое схемное и компоновочное решение позволяет реализовать поставленную цель, в максимальной степени использовать энергетические возможности базовой машины и обеспечить безопасность при эксплуатации буровой установки.

Краткое описание фигур чертежей

На фиг.1 представлен вид сбоку на самоходную буровую установку, при вертикальном бурении.

На фиг.2 приведена принципиальная гидравлическая схема установки.

На фиг.3 представлен вид сбоку на самоходную буровую установку, при горизонтальном бурении.

На фиг.4 представлен вид сбоку на самоходную буровую установку при транспортном положении бурового оборудования.

На фиг.5 и 6 показан вид спереди на буровую установку при бурении вертикальных и горизонтальных скважин.

Лучший вариант осуществления изобретения

Буровая установка состоит из базовой ходовой части (фиг.1, 3 - 6), в 25 качестве которой может быть применена, например многоцелевая коммунально-строительная машина МКСМ-800, с рамой 1, движителями 2 хода (гусеничными или колесными), приводным двигателем машины (не показан), объемным гидроприводом (фиг.2) с насосными блоками 3 и гидромоторами 4 привода движителей правого и левого борта, стояночных тормозов 5, а также навесного бурового оборудования (фиг.1, 3-6), в составе рамы податчика 6, с механизмами привода вращателя 7 и привода податчика 8 бурового става (не показан). Рама податчика 6 закреплена на поперечной балке 9 механизма подвески, которая посредством быстрозажимного устройства базовой машины крепится на стреле 10 рабочего оборудования базовой машины. При этом механизм подвески выполнен в виде шарнирного, с гидравлическим цилиндром 20 наклона рамы податчика 6, четырехзвенника, образуемого поворотным рычагом 21 и гидроцилиндром 20, опорным звеном которого является поперечная балка 9.

В качестве привода вращателя 7 и привода податчика 8 используются гидромоторы 11 и 12. Гидромоторы 11 и 12 (фиг.2) подключены к насосам 3 объемных гидроприводов правого и левого борта параллельно гидромоторам 4 привода соответствующих движителей посредством двухпозиционных золотников 13, соединенных с механизмом управления стояночными тормозами 5 непосредственно, или посредством механизма дистанционного управления. В этом случае механизм управления стояночным тормозом 5 выполняется, например, с золотником 14 управления тормозными гидравлическими цилиндрами 15, а двухпозиционные золотники 13 выполняются с камерами гидравлического управления, причем входы в камеры управления золотниками соединены магистралями с входом в тормозные гидравлические цилиндры 15 стояночных тормозов 5.

В качестве средства обеспечения устойчивости буровой установки и безопасности при бурении установка оснащена задними опорными домкратами 16 и передними аутригерами 17 с золотниками 18 (фиг.2) управления ими (включая гидроцилиндры 19 передних аутригеров).

Для совмещения возможности бурения (вариант исполнения) вертикальных и(или) горизонтальных скважин (для анкерования стенок котлованов на минимальной высоте от их дна), рама податчика 6 закреплена в промежуточной направляющей поворотного рычага 21 с возможностью продольного перемещения рамы гидроцилиндром 22, а поперечная балка выполнена симметричной относительно продольной плоскости симметрии ходовой тележки.

Гидроцилиндры 20 и 22, как и гидроцилиндры 16 и 19 посредством соответствующих золотников 18 и распределителя 23 подключены к 5 вспомогательному насосу 24 гидросистемы рабочего оборудования базовой машины.

Самоходная буровая установка работает следующим образом.

После установки на исходную позицию для бурения вертикальной или горизонтальной скважины включается ручной стояночный тормоз (золотник 14, фиг.2), установка вывешивается на задних опорных домкратах 16 и передних аутригерах 17 (гидроцилиндры 19). При этом движители 2 (колеса) затормаживаются и отрываются от опорной поверхности, а вместо гидромоторов 4 хода к насосным блокам 3 гидросистемы ходовой части одновременно с включением стояночных тормозов 5 подключаются гидромоторы приводов вращателя 11 и податчика 12 бурового става. Управление скоростями вращения и подачи при бурении осуществляется регулированием производительности насосных блоков 3 хода базовой машины посредством существующей в ней системы управления.

Переход к движению (на новую исходную позицию) предваряется опусканием машины, подъемом опор домкратов 16 и аутригеров 17, обязательным растормаживанием движителей 2 хода с одновременным автоматическим подключением к насосным блокам 3 двигателей 4 хода и отключением посредством золотников 13 гидродвигателей вращения 11 и подачи 12 бурового става. Таким образом исключается возможность случайного включения хода машины во время бурения и наоборот - включения механизмов бурения во время движения машины.

Конструкция подвески навесного бурового оборудования предусматривает соединение поперечной балки и стрелы 10 посредством штатного быстрозажимного устройства, что обеспечивает простоту соединения и отсоединения бурового оборудования от базовой машины и замену его на иное рабочее оборудование для выполнения других работ.

При демонтаже навесного бурового оборудования магистрали "дренаж", "напор", "слив", между базовой ходовой тележкой и навесным буровым оборудованием, разъединяются и запираются клапанами, встроенными в быстроразъемные соединения магистралей (на фиг.2, поз. 25). Промышленная применимость, таким образом, обеспечивается максимально возможная энерговооруженность буровой установки при применении в качестве базовой ходовой тележки машины универсального применения, и сохранение возможности применения последней при производстве других операций в условиях той же строительной площадки, что существенно повышает коэффициент использования оборудования и сокращает сроки его окупаемости.

Проведенные эксплуатационные испытания опытных образцов подтвердили работоспособность и практическую ценность предложенной конструкции.

Изобретение относится к конструкции самоходных буровых установок, применяемых в строительстве для сооружения вертикальных (например, буроиньекционных, для укрепления фундаментов) и(или) горизонтальных (для анкерования стенок котлованов) скважин. Целью изобретения является повышение коэффициента использования буровой установки, повышение производительности ее работы. Поставленная цель достигается тем, что буровая установка для проведения скважин состоит из базовой ходовой тележки с рамой, движителей хода, объемного гидропривода с насосами и моторами привода движителей правого и левого борта и стояночными тормозами с механизмом управления ими, а также установленной на раме ходовой тележки посредством манипулятора, рамы податчика с механизмами вращения и подачи бурового става вдоль оси скважины с гидравлическими моторами приводов этих механизмов, причем гидравлические моторы приводов вращения бурового става и механизма его подачи при бурении подключаются к насосам правого и левого борта вместо гидромоторов приводов движителей, посредством двухпозиционных золотников, управление которыми объединено с механизмом управления стояночными тормозами. При выполнении стояночных тормозов с тормозными гидравлическими цилиндрами и золотником управления ими, двухпозиционные золотники выполняются с гидравлическим управлением, а входы в камеры управления золотниками соединяются магистралями с входом в тормозные гидравлические цилиндры стояночных тормозов. Для совмещения возможности бурения вертикальных и(или) горизонтальных скважин (для анкерования стенок на минимальной высоте от дна котлована), механизм подвески выполнен в виде шарнирного, с гидравлическим цилиндром наклона рамы податчика, четырехзвенника, опорным звеном которого является поперечная балка. Для обеспечения возможности бурения в углах прямоугольного котлована (при ограничениях заезда в угол) рама податчика закреплена в промежуточной направляющей механизма подвески с возможностью ее продольного перемещения, а поперечная балка механизма подвески выполнена симметричной относительно продольной плоскости симметрии ходовой тележки. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Буровая установка для проведения скважин, включающая базовую ходовую тележку с рамой, движители хода правого и левого бортов, объемный гидропривод с насосами и гидравлическими моторами привода движителей правого и левого бортов, установленную на раме ходовой тележки посредством механизма подвески раму податчика с механизмами привода вращения и подачи бурового става вдоль оси скважины с гидравлическими моторами приводов этих механизмов, отличающаяся тем, что буровая установка снабжена стояночными тормозами с механизмом управления ими, а гидравлические моторы приводов вращения бурового става и механизма его подачи подключены к насосам правого и левого бортов параллельно гидромоторам приводов движителей посредством двухпозиционных золотников, соединенных с механизмом управления стояночными тормозами.2. Буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что механизм управления стояночными тормозами выполнен с тормозными гидравлическими цилиндрами и золотником управления ими, при этом двухпозиционные золотники выполнены с гидравлическим управлением, а входы в камеры управления золотниками соединены магистралями с входом в тормозные гидравлические цилиндры стояночных тормозов.3. Буровая установка по п.1, отличающаяся тем, что механизм подвески выполнен в виде шарнирного, с гидравлическим цилиндром наклона рамы податчика, четырехзвенника, опорным звеном которого является поперечная балка.4. Буровая установка по любому из пп.1 и 3, отличающаяся тем, что рама податчика закреплена в промежуточной направляющей механизма подвески с возможностью ее продольного перемещения, при этом поперечная балка механизма подвески выполнена симметричной относительно продольной плоскости симметрии ходовой тележки.