БУРИЛЬНО-КРАНОВАЯ МАШИНА Российский патент 2007 года по МПК E21B7/02 E21B3/02 

Изобретение относится к бурильно-крановым машинам, предназначенным преимущественно для бурения скважин и установки в них опор линий электропередач и связи.

Известно устройство для бурения скважин в грунте, включающее базовую машину, раму, шарнирно закрепленные на ней выносные опоры, установленные с возможностью поворота в продольной плоскости гидроцилиндра, шарнирно закрепленные с рамой и выносными опорами, которые шарнирно соединены между собой звеном расположенным по оси поворота опор, в котором с целью повышения надежности устройства звено выполнено в виде торсионной стяжки; оно снабжено фиксаторами, выполненными в виде двух поперечных труб с выступами, жестко закрепленных концентрично между собой с возможностью взаимодействия выступов (SU, авторское свидетельство №829844. М. кл³. Е21В 7/02. Устройство для бурения скважин в грунте / Л.И.Можейко, И.З.Дудич, A.M.Тондель (СССР). - Заявка №2711003/29-03; Заявлено 09.01.1979; Опубл. 15.05.1981, Бюл. №18 // Открытия. Изобретения. - 1981. - №18).

К недостаткам описанного устройства для бурения скважин в грунте относятся малая глубина бурения, ограниченная мощность привода бурового инструмента.

Известна также буровая установка, содержащая квадратную штангу, подвесной рабочий орган, базовую машину и гаситель реактивного момента, в которой с целью повышения надежности и снижения габаритов гаситель реактивного момента выполнен в виде направляющих с кареткой и опорными роликами для взаимодействия с квадратной штангой, причем направляющие связаны с базовой машиной (SU, авторское свидетельство №703642. М. кл². Е21В 3/02. Буровая установка / М.С.Тыкочинский, С.И.Мильковицкий, М.Ш.Окунев, А.А.Крамаровский (СССР). - Заявка №2547061/22-03; Заявлено 21.11.1977; Опубл. 15.12.1979, Бюл. №46 // Открытия. Изобретения. - 1979. - №46).

К недостаткам описанной буровой установки относится то, что квадратная штанга при больших нагрузках либо скручивается и его перемещение в направляющих становится трудновыполнимым, либо направляющие в каретке с опорными роликами просто разрушаются

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту относится бурильно-крановая машина, содержащая базовое шасси с силовой установкой и трансмиссией, буровую мачту со штангой, несущей буровой инструмент, расположенные на мачте блоки, крюковую подвеску и лебедку с канатом, в которой с целью упрощения конструкции крюковая подвеска снабжена фиксатором для взаимодействием с мачтой, штанга имеет блок, лебедка выполнена однобарабанной и посредством каната через блоки вышки и штанги кинематически связаны с крюковой подвеской (SU, авторское свидетельство №777195. М. кл³. Е21В 7/02. Бурильно-крановая машина / П.И.Никитенко, А.И.Тондель, Л.И.Можейко (СССР). - Заявка №2627880/22-03; Заявлено 14.06.1978; Опубл. 07.11.1980, Бюл. №41 // Открытия. Изобретения. - 1980. - №41).

К недостаткам описанной бурильно-крановой машины, принятой в качестве наиближайшего аналога, относятся малая производительность, низкая эксплуатационная надежность из-за закусывания скрученной квадратной штанги во вращателе, ненадежность трансмиссии (3) при передаче больших крутящих моментов, а также невозможность выполнения наклонных к горизонту скважин из-за разрыва потока мощности в приводе буровой штанги.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение надежности привода буровой штанги и бурового инструмента.

Технический результат - повышение производительности, упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной бурильно-крановой машине, содержащей базовое шасси с силовой установкой и трансмиссией, буровую мачту с вертлюгом, буровой штангой, вращателем буровой штанги и буровым инструментом, расположенные на мачте блоки, снабженную фиксатором крюковую подвеску, одноборобанную лебедку, систему блоков и канат, согласно изобретению, буровая штанга выполнена в виде полой толстостенной трубы круглого сечения, вращатель совмещен с вертлюгом, верхний конец буровой штанги соединен с вращателем квадратным хвостиком, нижняя перемещаемая части штанги смонтирована в направляющей в виде части трубы большого диаметра, чем внешний диаметр штанги, при этом направляющая размещена в нижней части буровой мачты, а вращатель с трансмиссией базового шасси кинематически связан посредством двухступенчатого цепного контура, первая ступень контура размещена на звездочках, одна из которых смонтирована на выходном конце вала трансмиссии, совмещенной с осью поворота мачты относительно шасси, а другая звездочка - на валу, размещенного в полой оси шарнирного сопряжения концов разновеликих подвижных балок, при этом нижняя длинная балка вторым концом с возможностью углового качания шарнирно закреплена на выходном конце вала трансмиссии, вторая ступень цепного контура размещена на верхней короткой балке, при этом ее верхний конец шарнирно размещен на приемном валу вращателя, а нижний конец указанной балки смонтирован на полой оси шарнирного сопряжения концов разновеликих балок, на другом конце вала в полой оси смонтирована ведущая звездочка второго цепного контура, а его ведомая звездочка - на ведущем валу вращателя; каждый цепной контур снабжен зубчатой приводной цепью с шарнирами скольжения; каждый цепной контур имеет натяжной ролик, установленный на подвижной балке.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена бурильно-крановая машина в походном положении, вид слева.

На фиг.2 - то же, мачта, буровая штанга и буровой инструмент приведены в рабочее положение, вид слева.

На фиг.3 - то же, при выполнении бурения скважины.

На фиг.4 - то же, предельное нижнее положение вертлюга, вращателя, буровой штанги и бурового инструмента при выполнении глубокой скважины.

На фиг.5 - сечение А-А на фиг.4, шарнирное сопряжение удаленных от мачты концов балок посредством полой оси.

На фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.3, шарнирное сопряжение конца нижней балки с выходным концом вала трансмиссии.

На фиг.7 - сечение В-В на фиг.2, шарнирное соединение верхнего конца верхней короткой балки с приемным валом вертлюга.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Бурильно-крановая машина (см. фиг.1-4) содержит базовое шасси 1 с силовой установкой 2 и трансмиссией 3, буровую мачту 4 с вертлюгом 5, буровой штангой 6, вращателем 7 буровой штанги 6 и буровым инструментом 8, расположенные на буровой мачте 4 блоки 9, 10, 11 и 12, снабженную фиксатором крюковую подвеску 13, однобарабанную лебедку 14, канат 15, гидропривод наклона буровой мачты 4, транспортную опору 17 буровой мачты 4 и выносные опоры 18.

Буровая штанга 6 выполнена в виде полой толстостенной трубы круглого сечения. Вращатель 7 совмещен в вертлюгом 5. Верхний конец буровой штанги 6 соединен с вращателем 7 квадратным хвостовиком. Нижняя перемещаемая часть штанги 6 по высоте буровой мачты 4 смонтирована в направляющей 19 в виде части трубы большего диаметра, чем внешний диаметр буровой штанги 6, т.е. с охватом. Направляющая 19 размещена в нижней части буровой мачты 4 по ее вертикальной оси симметрии.

Вращатель 7 с трансмиссией 3 базового шасси 1 кинематически связан посредством двухступенчатого цепного контура. Первая ступень цепного контура 20 размещена на звездочках 21 и 22 (см. фиг.1-6). Звездочка 21 смонтирована на выходном конце вала 23 трансмиссии 3. Ось вращения звездочки 21 совмещена с осью поворота буровой мачты 4 относительно базового шасси 1. Звездочка 22 размещена на валу 24 (см. фиг.5). Вал 24 смонтирован посредством подшипниковых опор 25 в полости оси 26. Посредством полой оси 26 выполнено шарнирное сопряжение удаленных концов 27 и 28 от буровой мачты 4 разновеликих балок 29 и 30 (см. фиг.1-7).

Нижняя длинная балка 29 вторым концом 31 с возможностью углового качания шарнирно закреплена на выходном конце вала 23 трансмиссии 3 (см. фиг.6).

Вторая ступень цепного контура 32 размещена на верхней короткой балке 30. Верхний конец 33 короткой балки 30 шарнирно размещен на приемном валу 34 вращателя 7 (см. фиг.7). Нижний конец 28 указанной балки 30 смонтирован на полой оси 26 шарнирного сопряжения концов 27 и 28 разновеликих балок 29 и 30. На другом конце вала 24 в полой оси 26 смонтирована ведущая звездочка 35 второго цепного контура 32. Ведущая звездочка 35 описанного цепного контура 32 размещена на валу 24 посредством шлицов 36 и зафиксирована средствами крепления 37 (см. фиг.5). Ведомая звездочка 38 цепного контура 32 размещена посредством шлицов 39 на приемном валу 34 вращателя 7 (см. фиг.7). Между ведомой звездочкой 38 и подшипниковыми опорами 40 вертикального конца 33 короткой балки 30 размещена дистанционная шайба 41. Осевое перемещение ведомой звездочки 38, шайбы 41 и опор 40 ограничено шайбой 42 и корончатой гайкой 43. Каждый цепной контур 20 и 32 снабжен зубчатой приводной цепью с шарнирами скольжения 44. Каждый цепной контур 20 и 32 имеет натяжной ролик 45 и 46. Ролики 45 и 46 размещены на подвижных короткой и длинной балках 30 и 29.

После завершения транспортного переезда бурильно-крановую машину (см. фиг.1) с походного положения приводят в рабочее состояние (см. фиг.2). Для этого на выровненной площадке выносными опорами 18 базовое шасси 1 выставляют в горизонтальное положение. Далее, гидроприводом 16 с транспортной опоры 17 буровую мачту 4 с горизонтального положения приводят в вертикальное положение. Затем буровой инструмент 8 деблокируют с направляющей 19. Включают в работу силовую установку 2 и однобарабанную лебедку 14. При сматывании каната 15 с однобарабанной лебедки 14 последний последовательно огибает блоки 9, 10, 12 на мачте 4 и блок 12 на вертлюге 5. Свободный конец каната 15 посредством фиксатора и крюковой подвеской 13 закреплен на нижней части буровой мачты 4. При разматывании каната 15 блок 11 вместе с вертлюгом 5, вращателем 7 и буровой штангой 6 опускаются вдоль оси симметрии буровой мачты 4 вниз, а бурильная штанга 6 свободно перемещаясь в направляющей 19, перемещается вниз. При касании режущей части бурового инструмента 8 поверхности земли включают в работу трансмиссию 3. При вращении выходного конца вала 23 трансмиссии 3 получает привод вращения ведущая звездочка 21 первого цепного контура 20. Посредством зубчатой приводной цепи с шарнирами скольжения 44 первого цепного контура 20 получает вращение ведомая звездочка 22 на валу 24. С вала 24 ведущая звездочка 35 второго цепного контура 32 передает крутящий момент на ведомую звездочку 38, размещенной на шлицах 39 приемного вала 34 вращателя 7. Посредством квадратного хвостовика, размещенного в осевом отверстии вращателя 7, получает постоянный величины крутящий момент буровая штанга 6 с буровым инструментом 8. Нижний перемещаемый конец буровой штанги плавно перемещается в полости направляющей 19. Направляющая 19 обеспечивает свободное вращение буровой штанги 6 и ее вертикальное перемещение. Режущими кромками буровой инструмент 8 врезается в грунт и увлекает за собой шнековую часть. Разрыхленный грунт шнеком перемещается вверх из забоя вдоль буровой штанги 6. При забуривании буровой инструмент 8, буровая штанга 6, вращатель 7 вместе с вертлюгом 5 опускаются вдоль направляющих буровой мачты. Вертлюг 5 гасит реактивный момент бурового инструмента посредством направляющих буровой мачты, базового шасси 1 и двух пар выносных опор 18.

При завершении бурения, не выключая трансмиссию 3, оператор включает в работу однобарабанную лебедку 11. При сматывании каната 15 последний, перекатываясь на блоках 9, 10 и 12, посредством блока 11, поднимает вертлюг 5, вращатель 7, буровую штангу 6 с буровым инструментом 8.

Перемещение буровой штанги 6 вверх в направляющей 19 приводит к тому, что приемный вал 34 вместе с верхним концом 33 верхней короткой балки 30 удаляется от ведущего вала 23 трансмиссии 3. Это приводит к тому, что длинная нижняя балка 29 проворачивается на корпусе трансмиссии 3. Благодаря полой оси 26 концы 27 и 28 длинной балки 29 и короткой балки 30 проворачиваются на полой оси 26, так как межцентровые расстояния между валами 23 и 24, 24 и 34 не изменяются, а между валами 23 и 34 увеличивается, то поток мощности с силовой установки 2 посредством трансмиссии 3, первого цепного контура 20, второго цепного контура 32 и вращателя 7 передается на буровую штангу 6. При любой величине крутящего момента скручивание волокон металла буровой штанги 6 не приводит к ее заклиниванию в цилиндрической полой части направляющей 19. Наличие большой величины крутящего момента и равномерного вращения буровой штанги 6 вместе с буровым инструментом 8 обеспечивают стабильное выполнение технологического процесса. Таким образом, достигается повышение производительности, упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности.

При выполнении грузоподъемных операций производится стопорение буровой штанги 6 вместе с буровым инструментом 8 в направляющей 19. Затем освобождают крюковую подвеску 13 из нижней части буровой мачты 4. Далее, при включенной лебедке 14, производят крюковой подвеской 13 подъем опор линий электропередач и их установку в скважину.

Предложенное устройство позволяет существенно упростить конструкцию бурильно-крановой машины, повысить эксплуатационную надежность привода буровой штанги 6 и производительность процесса бурения.

Изобретение относится к бурильно-крановым машинам, предназначенным преимущественно для бурения скважин и установки в них опор линий электропередач и связи. Бурильно-крановая машина содержит базовое шасси с силовой установкой и трансмиссией и буровую мачту. В буровой мачте смонтированы вертлюг, буровая штанга, вращатель буровой штанги и буровой инструмент. На верхней части размещены блоки для подъема и опускания вертлюга с буровой штангой. Бурильно-крановая машина содержит снабженную фиксатором крюковую подвеску, однобарабанную лебедку, систему блоков и канат. Буровая штанга выполнена в виде полой тонкостенной трубы круглого сечения. Вращатель совмещен с вертлюгом. Верхний конец буровой штанги соединен с вращателем квадратным хвостовиком. Нижняя перемещаемая часть штанги смонтирована в направляющей в виде части трубы большего диаметра, чем внешний диаметр штанги. Направляющая в виде части трубы размещена в нижней части буровой мачты. Вращатель с трансмиссией базового шасси кинематически связан посредством двухступенчатого цепного контура. Первая ступень указанного контура размещена на звездочках. Одна из них смонтирована на выходном конце вала трансмиссии. Другая звездочка смонтирована на удаленном конце нижней длинной балки. Вторая ступень названного цепного контура смонтирована на короткой балке шарнирно-сочлененных концами длинной и короткой балках. Удаленный конец верхней балки от их общей оси поворота аналогичным образом смонтирован на горизонтальной оси симметрии приемного вала вращателя. Каждый цепной контур снабжен зубчатой цепью с шарнирами скольжения. Кроме этого, каждый цепной контур имеет натяжной ролик, установленный на подвижной балке. Бурильно-крановая машина обеспечит повышение производительности при выполнении буровых работ, упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Бурильно-крановая машина, содержащая базовое шасси с силовой установкой и трансмиссией, буровую мачту с вертлюгом, буровой штангой, вращателем буровой штанги и буровым инструментом, расположенные на мачте блоки, снабженную фиксатором крюковую подвеску, однобарабанную лебедку и канат, отличающаяся тем, что буровая штанга выполнена в виде полой толстостенной трубы круглого сечения, вращатель совмещен с вертлюгом, верхний конец буровой штанги соединен с вращателем квадратным хвостовиком, нижняя перемещаемая часть штанги смонтирована в направляющей в виде части трубы большего диаметра, чем внешний диаметр штанги, при этом направляющая размещена в нижней части буровой мачты, вращатель с трансмиссией базового шасси кинематически связан посредством двухступенчатого цепного контура, первая ступень контура размещена на звездочках, одна из которых смонтирована на выходном конце вала трансмиссии, совмещенном с осью поворота мачты относительно шасси, а другая звездочка - на валу, размещенном в полой оси шарнирного сопряжения концов разновеликих подвижных балок, при этом нижняя балка вторым концом с возможностью углового качания шарнирно закреплена на выходном конце вала трансмиссии, вторая ступень цепного контура размещена на верхней короткой балке, при этом ее верхний конец шарнирно размещен на приемном валу вращателя, а нижний конец указанной балки смонтирован на полой оси шарнирного сопряжения концов разновеликих балок, на другом конце вала в полой оси смонтированы ведущая звездочка второго ступенчатого цепного контура, а его ведомая звездочка - на приемном валу вращателя.2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что каждый цепной контур снабжен зубчатой приводной цепью с шарнирами скольжения.3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что каждый цепной контур имеет натяжной ролик, установленный на подвижной балке.