Изобретение относится к способам изготовления сварных конструкций, в частности буровых шнековых штанг, которые могут найти применение при бурении взрывных скважин на открытых горных работах.
Известен способ изготовления шнеков, включающий операции установки вала-трубы и винтовой спирали, растяжки винтовой спирали и сварки ее с валом-трубой (а.с. СССР №903040, кл. В23К 31/08, 1980).
Недостаток данного способа изготовления шнеков - невозможность получения предварительно напряженной конструкции, обладающей высокой изгибной жесткостью и прочностью, что крайне необходимо при бурении взрывных скважин на открытых горных работах.
Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления шнеков, преимущественно для буровых штанг, включающий операции установки вала-трубы с замковыми соединениями, жестко связанными с концами вала-трубы, и винтовой спирали, растяжки винтовой спирали, закручивание вала-трубы в пределах упругой деформации кручения материала вала-трубы в направлении, противоположном направлению навивки винтовой спирали и сварки ее с валом-трубой (а.с. СССР №1444113, кл. В23К 31/08, 1988).
Данный способ позволяет получить при изготовлении предварительно напряженную конструкцию шнека, обладающую повышенной изгибной жесткостью и прочностью, за счет удерживания закрученного вала-трубы растянутой с помощью нагрева винтовой спиралью, жестко связанной с валом-трубой.
Недостаток известного способа заключается в его сложности, так как помимо обычного механического и сварочного оборудования при реализации данного способа используются дополнительные расходные материалы и дорогостоящее энергоемкое оборудование для нагрева и, соответственно, охлаждения элементов бурового шнека. При этом изготовленные данным способом буровые шнеки имеют низкую долговечность при эксплуатации, так как в качестве элемента, удерживающего вал-трубу в напряженном состоянии, используется самая быстроизнашиваемая при бурении взрывных скважин деталь шнека - винтовая спираль. При уменьшении сечения спирали, вследствие ее износа по диаметру, последняя будет терять свои прочностные свойства и способствовать раскручиванию вала-трубы (особенно в его нижней части), потери его жесткости, срезу сварных швов замковых соединений и т.п.
Изобретение направлено на упрощение технологии изготовления шнеков и повышение долговечности бурового шнека, что достигается за счет того, что в способе изготовления шнеков преимущественно для буровых штанг, включающем установку вала-трубы с замковыми соединениями, жестко связанными с концами вала-трубы, и винтовой спирали, растяжку винтовой спирали, закручивание вала-трубы в пределах упругой деформации кручения материала вала-трубы в направлении, противоположном направлению навивки винтовой спирали, и сварку ее с валом-трубой, перед сваркой винтовой спирали с валом-трубой внутри последней концентрично размещают дополнительную трубу, которую закручивают аналогичным образом в направлении навивки спирали, а ее концы жестко соединяют с замковыми соединениями вала-трубы.
При этом растяжку винтовой спирали осуществляют без ее нагрева, а ее сварку с валом-трубой, соответственно, без охлаждения.
Указанный способ изготовления шнеков позволяет создать жесткую предварительно напряженную конструкцию основного несущего элемента шнека - вала-трубы, сохраняющей свои высокие прочностные свойства, обеспечиваемые при изготовлении, практически при любой степени износа винтовой спирали, а следовательно, уменьшить подвижность материала вала-трубы в околошовной зоне замковых соединений с валом-трубой, предотвратить срез сварных швов и в целом повысить долговечность шнеков при их эксплуатации. При этом, поскольку винтовая спираль не удлиняется в пределах зоны упругих деформаций и приваривается к валу-трубе, который не стремится самопроизвольно раскрутиться, то и использование вышеуказанных источников энергии для нагрева винтовой спирали перед сваркой и охлаждения последней после сварки также не предполагается.
На чертеже показаны составные части шнека: вал-труба 1 с замковыми соединениями 2, жестко связанными с валом-трубой 1, например при помощи сварки, дополнительная труба 3 и винтовая спираль 4.
Способ изготовления шнеков осуществляется следующим образом.
Винтовую спираль 4 устанавливают на вал-трубу 1 с замковыми соединениями 2, жестко связанными с концами вала-трубы 1, и растягивают на нем до необходимых размеров известным механическим способом. Затем вал-трубу 1 закручивают в направлении, противоположном навивки винтовой спирали 4 на угол 2-3° на погонный метр вала-трубы 1 одним из известных способов, например путем нагружения постоянным моментом, что соответствует максимально допустимой упругой деформации кручения для малоуглеродистых сталей. Кроме этого, внутрь вала-трубы 1 устанавливают дополнительную трубу 3, которую закручивают аналогичным образом, но в направлении навивки винтовой спирали 4, а ее концы жестко соединяют, например, при помощи сварки, с замковыми соединениями 2 вала-трубы 1. После этого внешние скручивающие моменты убирают и получают предварительно напряженную конструкцию вала-трубы 1 повышенной изгибной жесткости и прочности, выполненной по схеме силового замкнутого контура, который и будет компенсировать незначительные, в связи с вышеизложенным, напряжения, возникающие в вале-трубе 1 при сварке последней с винтовой спиралью 4 с использованием традиционно качественных видов сварки (под слоем флюса, в среде защитных газов и т.п.).
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ изготовления шнеков | 1987 |
|
SU1444113A1 |
Способ изготовления спиралей шнека | 2019 |
|
RU2718770C1 |
НАБОРНАЯ СВАЯ, СПОСОБ СБОРКИ НАБОРНОЙ СВАИ И СПОСОБ ЕЁ ПОГРУЖЕНИЯ МЕТОДОМ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ БЕЗ ОСЕВОЙ НАГРУЗКИ НА ВЕРХНИЙ ТОРЕЦ СВАИ | 2018 |
|
RU2709873C2 |
ЗАМКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ БУРОВЫХ ШНЕКОВ | 1990 |
|
RU2017929C1 |
СПОСОБ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2006 |
|
RU2330141C2 |
Шнековый бур | 1978 |
|
SU724716A1 |
ЗАМКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ БУРОВЫХ ШНЕКОВ И ТРУБ | 2017 |
|
RU2675708C1 |
Устройство для изготовления спирального оребрения трубы и размещения его в направляющих | 1985 |
|
SU1299654A1 |
Станок для навивки бесконечных многопроволочных спиралей | 1986 |
|
SU1378996A1 |
Способ непрерывного изготовления шнеков и устройство для его осуществления | 1985 |
|
SU1291239A1 |
Изобретение относится к способам изготовления сварных конструкций, в частности буровых шнековых штанг, которые могут найти применение при бурении взрывных скважин на открытых горных работах. Способ изготовления шнеков включает установку на вал-трубу с замковыми соединениями, жестко связанными с концами вала-трубы, дополнительную трубу и винтовую спираль. Винтовую спираль устанавливают на вал-трубу и растягивают до необходимых размеров. Затем вал-трубу закручивают в направлении, противоположном навивке винтовой спирали в пределах упругой деформации кручения материала. После этого внутрь вала-трубы устанавливают дополнительную трубу, которую закручивают аналогичным образом, но в направлении навивки винтовой спирали, а ее концы жестко соединяют с замковыми соединениями. Затем приваривают к предварительно напряженной конструкции вала-трубы винтовую спираль. В результате достигается упрощение технологии изготовления шнеков и повышается долговечность буровых шнеков при эксплуатации, особенно при бурении взрывных скважин. 1 ил.
Способ изготовления шнеков преимущественно буровых штанг, включающий установку на вал-трубу с жестко связанными с ее концами замковыми соединениями винтовой спирали, растяжку винтовой спирали, закручивание вала-трубы в пределах упругой деформации кручения материала в направлении, противоположном направлению навивки винтовой спирали, и сварку последней с валом-трубой, отличающийся тем, что перед сваркой винтовой спирали с валом-трубой внутри последней концентрично размещают дополнительную трубу, которую закручивают в пределах упругой деформации кручения материала в направлении навивки спирали, а ее концы жестко соединяют с замковыми соединениями вала-трубы.
Способ изготовления шнеков | 1987 |
|
SU1444113A1 |
Способ изготовления сварных шнеков | 1980 |
|
SU903040A1 |
Способ получения шнеков | 1980 |
|
SU878401A1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ПОЛЫХ ЦИЛИНДРОВ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИХ КРЕПЛЕНИЯ В ОБРАБАТЫВАЮЩЕМ СТАНКЕ И ЛИНИЯ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА. | 1993 |
|
RU2049648C1 |
GB 736838 A, 14.09.1955. |
Авторы
Даты
2009-02-27—Публикация
2007-04-26—Подача