СТАНОК ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН Российский патент 2007 года по МПК E21B3/02 

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано для проходки скважин различного назначения на подземных горных работах.

Известен буровой станок (RU, патент №2035580. кл. Е21В 3/02, 1995), содержащий подвижный вращатель - регулируемый электродвигатель, верхний захват с зажимом для крепления бурильных труб, нижний захват для удержания труб, направляющие с верхней и нижней траверсами, гидроцилиндры подачи, каретку, перемещаемую по направляющим и жестко связанную с подвижным вращателем и гидроцилиндрами.

Недостатком известной конструкции является ограничение функциональных возможностей ввиду невозможности бурения пологих, горизонтальных и восстающих скважин.

Известен также буровой агрегат АБШ-1 (см. Л.Н.Соловьянов, Л.Н.Макашов, Я.А.Кучер. Буровые машины для металлических рудников. M.: Недра, 1964, стр.137-143, рис.82-85), который содержит гусеничный ход, расположенную на нем раму, электрическую часть, гидропривод и коробку скоростей, установленные на раме; вращатель бурового инструмента и распорную колонку. Вращатель содержит шпиндель с двумя зажимными кулачковыми патронами: подвижным и неподвижным. Подвижный патрон передает на буровую штангу крутящий момент и усилие подачи, а неподвижный - служит для удержания бурового става при перехватах подвижного патрона. На вращателе установлена траверса, в которой закреплены две цилиндрические направляющие и штоки двух гидроцилиндров подачи бурового инструмента.

Агрегат АБШ-1 предназначен для бурения вертикального кругового веера скважин и имеет большие габаритные размеры и массу, которые исключают возможность использования его в подземных выработках с ограниченным пространством, при этом скважины должны располагаться как в вертикальных плоскостях, так и в горизонтальных.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому объекту является буровой станок СБГ-200 (см. Машины и инструменты для бурения скважин в угольных шахтах /Сафохин М.С., Катанов Б.А., Тарасенко В.Е., Алейников А.А. - M.: Недра, 1972, с.31-34, рис.16, 17), выбранный в качестве прототипа. Этот станок содержит вращатель в составе: гидродвигатель, зубчатый редуктор, шлицевой вал, две зубчатые передачи, ведущие шестерни которых подвижно соединены с валом, и два кулачковых зажимных патрона, попеременно приводимых в сцепление со штангой бурового става; четыре гидроцилиндра подачи бурового инструмента на забой; траверсу с закрепленными на ней консольно направляющими и две распорные стойки. Гидродвигатель, зубчатый редуктор, шлицевой вал и гидроцилиндры подачи расположены на траверсе, которая устанавливается в нужном положении по высоте на распорных стойках при помощи подъемного механизма. Угол направления скважины по отношению к линии горизонта задается поворотным устройством.

Гидроцилиндры, работая попарно, обеспечивают непрерывную подачу вращающегося става на забой. Когда один патрон, в котором зажат став, совершает рабочий ход - подает став на забой, другой, двигаясь навстречу первому, совершает холостой ход. По окончании этого такта первый патрон разжимается, второй зажимает став, гидроцилиндры реверсируются и совершают второй такт. При этом патроны, двигаясь в противоположных направлениях, удаляются друг от друга. По окончании второго такта цикл работы механизмов повторяется.

Недостатком известного бурового станка является сложность конструкции и недостаточная надежность работы. Это следует из того, что станок содержит шлицевой вал - изделие сложное и дорогое в изготовлении; три зубчатых передачи - две из них располагаются параллельно; четыре гидроцилиндра подачи, из которых два на протяжении всего цикла работают вхолостую, а консольность направляющих снижает устойчивость процесса бурения, вызывает вибрацию и способствует уводке скважины от заданного направления. Кроме того, станок ничем не защищен от попадания воды с буровым шламом из скважины на исполнительные узлы и механизмы.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции бурового станка и увеличение надежности его работы.

Решение указанной технической задачи достигается тем, что в конструкцию станка введена несущая рама с установленным на ней зажимным патроном. Рама выполнена из металлопроката, например четырех параллельно расположенных швеллеров, торцами соединенных с пластинами с закрепленными в них концами цилиндрических направляющих. Одна из пластин соединена шарнирно с корпусами гидроцилиндров подачи, а на боковинах рамы закреплены конусные цапфы поворотного устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен буровой станок, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху, на фиг.3 - то же, вид сбоку.

Буровой станок содержит несущую раму 1, установленную на салазках 2, бурильную головку 3, расположенную на цилиндрических направляющих 4, 5, гидроцилиндры 6, 7 подачи бурильной головки 3 вместе с трубчатой штангой 8 бурового става с буровым инструментом 9 и две распорные стойки 10, 11.

Бурильная головка 3 включает в себя гидродвигатель 12, одноступенчатый цилиндрический редуктор 13 и подвижный зажимной патрон 14, который может приводиться в сцепление со штангой 8, приводя буровой став во вращение, или, наоборот, разжатием освобождать ее. Корпус патрона соединен шарнирно со штоками гидроцилиндров 6, 7.

На раме 1 в передней части установлен неподвижный зажимной патрон 15, который также может приводиться в сцепление со штангой 8 и тем самым исключать всякое движение бурового става, или, наоборот, разжатием освобождать штангу.

На задний конец штанги навинчена сальниковая муфта 16 для подачи воды через буровой став к забою для охлаждения инструмента и промывки скважины.

Каркас рамы 1 представляет собой четыре параллельно расположенных швеллера 17, соединенных жестко своими торцами с двумя пластинами: передней 18 и задней 19, в которых закреплены концы направляющих 4, 5. Внутри рамы располагаются гидроцилиндры 6, 7, шарнирно соединенные своими корпусами с пластиной 19. На боковинах рамы закреплены конусные цапфы 20, 21, которые в соединении с подшипниковыми обоймами 22 образуют поворотное устройство. Оно позволяет поворачивать раму на угол нужного направления бурения скважины по отношению к линии горизонта. Установка рамы в нужном положении по высоте на распорных стойках осуществляется при помощи подъемного механизма (например, лебедки с ручным приводом) и хомутов 23, которые жестко соединены с подшипниковыми обоймами 22.

Гидроблок 24 и гидропанель 25 производят распределение жидкости по исполнительным механизмам станка в соответствии с выполняемыми операциями цикла.

Защитные кожухи 26, 27 и защитный козырек 28, выполненный по контуру передней пластины 18 со стороны забоя, предназначены для защиты узлов и механизмов станка от попадания на них воды с буровым шламом из скважины. Условию защиты от различных внешних воздействий отвечает также расположение внутри рамы цилиндрических направляющих 4, 5 и гидроцилиндров 6, 7 со своими штоками. Эти конструктивные признаки защитного характера наряду с тем, что устранена консольность закрепления цилиндрических направляющих, а также принципиально новая более простая компоновка расположения исполнительных механизмов заявленного бурового станка повысят надежность его работы в шахтных условиях.

Работа станка происходит следующим образом.

Устанавливают в подземной выработке распорные стойки 10, 11. Поднимают и закрепляют на них станок, в котором бурильная головка 3 находится в исходном положении, а патроны 14, 15 - в разжатом состоянии. Вставляют в станок штангу и приводят в сцепление с ней подвижный зажимной патрон 14. На передний конец штанги наворачивают буровой инструмент, а на задний конец - сальниковую муфту 16. Задают станку нужное положение по высоте и углу направления скважины.

Включают гидродвигатель 12 вращения штанги, гидроцилиндры 6, 7 подачи бурильной головки 3 на забой и подачу воды. Бурение продолжается, пока бурильная головка не совершит установленный полный ход подачи, который по величине меньше длины штанги. Это означает, что заявляемый станок для бурения скважин относится к типу короткоходовых. После этого подвижный патрон 14 разжимается, неподвижный патрон 15 сцепляется со штангой, гидроцилиндры 6, 7 реверсируются и перемещают бурильную головку 3 в исходное положение. Затем неподвижный патрон 15 разжимается, подвижный патрон 14 сцепляется со штангой и процесс бурения повторяется. Повторение происходит несколько раз, пока сальниковая муфта 16 не окажется у задней пластины 19 рамы 1. Это обстоятельство служит сигналом бурильщику к отключению подачи бурильной головки, вращения гидродвигателя и подачи воды в буровой став. Затем снимается сальниковая муфта, буровой став наращивается очередной штангой, на задний свободный конец става навинчивается сальниковая муфта и процесс бурения возобновляется.

Изобретение относится к области шахтной буровой техники и может быть использовано для проходки скважин различного назначения в подземных горных выработках. Техническая задача, решаемая изобретением, - упрощение конструкции бурового станка и увеличение надежности его работы. Станок для бурения скважин содержит бурильную головку - вращатель бурового инструмента в составе гидродвигателя, зубчатого редуктора и зажимного патрона, гидроцилиндры подачи бурильной головки по цилиндрическим направляющим, поворотное устройство и распорные стойки. Новым в станке является несущая рама с установленным на ней зажимным патроном, выполненная из металлопроката, например четырех параллельно расположенных швеллеров, которые торцами соединены с двумя пластинами с закрепленными в них концами цилиндрических направляющих. Одна из пластин соединена шарнирно с корпусами гидроцилиндров подачи, а на боковинах рамы закреплены конусные цапфы поворотного устройства. 3 ил.

Станок для бурения скважин, содержащий бурильную головку - вращатель бурового инструмента в составе гидродвигателя, цилиндрического редуктора и зажимного патрона, гидроцилиндры подачи бурильной головки по цилиндрическим направляющим, поворотное устройство и распорные стойки, отличающийся тем, что в станок дополнительно введена несущая рама с установленным на ней зажимным патроном, выполненная из металлопроката, например, четырех параллельно расположенных швеллеров, торцами соединенных с двумя пластинами, с закрепленными в них концами цилиндрических направляющих, причем одна из пластин соединена шарнирно с корпусами гидроцилиндров подачи, а на боковинах рамы закреплены конусные цапфы поворотного устройства.