КАНАТ СТАЛЬНОЙ С МЕТАЛЛОРГАНИЧЕСКИМ СЕРДЕЧНИКОМ Российский патент 2020 года по МПК D07B1/00 E21B19/00 

Изобретение относится к канатному производству. Изобретение применяется в качестве каната для глубокого разведочного бурения в нефтегазовой промышленности и в горнодобывающей отрасли в качестве проводников и подвески оборудования при проходке стволов шахт и рудников.

Известны серийно выпускаемые стальные канаты двойной свивки ГОСТ 16853 конструкции 6×31(1+6+6/6+12)+7×7(1+6).

Недостатком данных канатов является преждевременный износ вследствие динамических и вибрационных усилий при эксплуатации, недостаточная гибкость, снижение технического ресурса из-за коррозии каната.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение технического ресурса каната, стойкости к динамическим и вибрационным усилиям, увеличение гибкости и антикоррозийной защиты.

Для решения данной задачи предложен канат стальной двойной свивки, состоящий из прядей с линейным касанием проволок, отличающийся тем, что сердечник каната, выполнен из чередующихся прядей из стальных проволок и волокнистого материала, а соотношение диаметров стальных прядей D1 к волокнистым прядям D2 составляет D2=(0,66÷0,69)*D1, при этом пряди из волокнистого материала пропитаны эксплуатационно-консервационной смазкой.

Особенность заявленного каната стального с металлоорганическим сердечником состоит в том, что пряди каната могут быть пластически деформированы со степенью обжатия площади поперечного сечения 13-20%.

Изобретение иллюстрируется рисунками, на которых одинаковые или сходные элементы снабжены одинаковыми ссылочными позициями.

Фиг. 1 - поперечное сечение каната конструкции 6×26(1+5+5/5+10)+3×19(1+6+6/6)+3 о.з., где 1 - прядь сердечника, состоящая из стальных проволок, 2 - прядь сердечника, состоящая из волокнистого материала, 3 -наружные пряди каната.

Фиг. 2 - поперечное сечение каната конструкции 6×К26(1+5+5/5+10)+3×19(1+6+6/6)+3 о.з., где 1 - прядь сердечника, состоящая из стальных проволок, 2 - прядь сердечника, состоящая из волокнистого материала, 3 - наружные пластически деформированные пряди каната.

Фиг. 3 - поперечное сечение каната конструкции 6×7(1+6)+3×7(1+6)+3 о.з., где 1 - прядь сердечника, состоящая из стальных проволок, 2 - прядь сердечника, состоящая из волокнистого материала, 3 - наружные пряди каната.

Сущность изобретения в следующем.

Изготовление каната стального с металлоорганическим сердечником производят в четыре технологические операции: изготовление прядей сердечника, свивка металлоорганического сердечника, изготовление наружных прядей каната, и свивка каната на канатовьющем оборудовании.

Свивка прядей сердечника и наружных прядей каната линейного касания проволок осуществляется за одну технологическую операцию на прядевьющем оборудовании с одинаковым шагом свивки по слоям для каждого наименования пряди соответственно. В процессе изготовления на пряди наносится эксплуатационно-консервационная смазка.

Свивка металлоорганического сердечника производится на канатовьющем оборудовании, при этом пряди, состоящие из стальных проволок чередуются с прядями из волокнистого материала. В качестве волокнистого материала используется сизаль. Пряди из волокнистого материала могут быть по конструкции одинарной или двойной свивок в зависимости от диаметра каната. При этом пряди из волокнистого материала пропитаны эксплуатационно-консервационной смазкой. После изготовления металлоорганического сердечника и наружных прядей каната производится изготовление каната на канатовьющем оборудовании.

Предлагаемое изобретение позволяет получить следующий технический результат: благодаря наличию в сердечнике прядей с волокнистым материалом канат подвержен меньшим влияниям динамических и вибрационных нагрузок при эксплуатации, так как сердечник играет роль амортизатора, гасящего чрезмерную вибрацию. Канат с металлоорганическим сердечником имеет высокую гибкость, обладает наибольшим сопротивлением к поперечным деформациям.

Выбор диаметра прядей из волокнистого материала определяемым равенством D2=(0,66÷0,69)*D1 обусловлен обеспечением требуемого диаметра сердечника и структурной целостности каната в целом. Пряди из волокнистого материала диаметром D2<(0,66÷0,69)*D1 не обеспечат требуемый диаметр сердечника и каната в целом.

Пряди из волокнистого материала диаметром D2>(0,66÷0,69)*D1 могут вызвать преждевременный выход из строя каната, вследствие нарушения структурной целостности каната, обусловленного передавливанием прядей волокнистого материала и их обрывом.

Пропитанные пряди с волокнистым материалом обеспечивают канат дополнительной смазкой, что повышает стойкость каната к истиранию при изгибах в процессе эксплуатации, защищает канат от коррозии, от внедрения в него посторонних элементов всех видов - твердых, жидких и газообразных. Пряди сердечника и каната с линейным касанием проволок обеспечивают гибкость канату, структурную прочность и сопротивление к излому.

Канаты с пластически обжатыми наружными прядями имеют высокие прочностные характеристики, повышенную износостойкость проволок в прядях и прядей в канате, меньший износ шкивов и барабанов за счет увеличенной площади контакта с опорной поверхностью. При обжатии каната менее 13% не обеспечивается требуемое разрывное усилие каната, при этом поверхность остается рельефной, что снижает устойчивость каната к истиранию и раздавливанию. Обжатие более 20% приводит к наибольшим потерям прочности, снижению механических свойств проволок прядей и каната в целом.

Данное изобретение было испытано в качестве каната для глубоководного бурения на буровых установках и в результате работы показало увеличение технического ресурса по сравнению с известными канатами по ГОСТ 16853.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить технический ресурс каната, увеличить стойкость каната к динамическим и вибрационным нагрузкам при эксплуатации, увеличить гибкость и антикоррозионную защиту. Канат с металлоорганическим сердечником обладает наибольшим сопротивлением к поперечным деформациям.

Изобретение относится к канатному производству и применяется в качестве каната для глубокого разведочного бурения в нефтегазовой промышленности и в горнодобывающей отрасли в качестве проводников и подвески оборудования при проходке стволов шахт и рудников. Технический результат – повышение технического ресурса каната, стойкости к динамическим и вибрационным усилиям, увеличение гибкости и антикоррозионной защиты. Канат стальной двойной свивки состоит из прядей с линейным касанием проволок. Сердечник каната выполнен из чередующихся прядей из стальных проволок и волокнистого материала, а соотношение диаметров стальных прядей D1 к волокнистым прядям D2 составляет D2=(0,66÷0,69)*D1. При этом пряди из волокнистого материала пропитаны эксплуатационно-консервационной смазкой. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Канат стальной двойной свивки, состоящий из прядей с линейным касанием проволок, отличающийся тем, что сердечник каната выполнен из чередующихся прядей из стальных проволок и волокнистого материала, а соотношение диаметров стальных прядей D1 к волокнистым прядям D2 составляет D2=(0,66÷0,69)*D1, при этом пряди из волокнистого материала пропитаны эксплуатационно-консервационной смазкой.

2. Канат по п. 1, отличающий тем, что пряди каната пластически деформированы со степенью обжатия площади поперечного сечения 13-20%.