Устройство для очистки шнекового бурового става Советский патент 1986 года по МПК E21B17/22 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для очистки бурового става станков шнекового бурения взрывных скважин на открытых горных разработках, Цель изобретения - повьппение надежности очистки составного шнекового бурового-става, имеющего разрывы ленточной спирали.

На фиг. 1 показано устройство для очистки шнекового бурового става, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид В на фиг. 2; на фиг. 5 - вид Г на фиг. 2.

Устройство для очистки бурового става 1 со шнековой спиралью 2, име- .ющего разрыв 3 с заходной кромкой 4 длА прохождения ключа к лыскам 5 .включает корпус 6 с проходным отверстием 7 для прохода шнекового става, поворотные вилки 8, связанные с корпусом 6 шарнирами 9 и диаметрально расположенные относительно осевого отверстия 7 корпуса. На осях 10 вилок 8 закреплены с возможностью вращения очистительные элементы, состоящие из барабана 11 с пазами в виде круглых каналов 12 и прорезей 13, в которые бульбами 14 вставлены пластинчатые лопатки 15 с зазором 16 в пазах, позволяющим поперечные качания лопаток на угол об

Барабан 11 посажен на ось 10 через втулки 17 с фланцами 18, ограничивающими продольное перемещение барана 11. Поворотные вилки 8 имеют ограничители поворота относительно корпуса 6 в виде упоров 19 и 20 соотсоседними лопатками 15. При вращении шнека с угловой скоростью со или при его перемещении с линейкой скоростью W происходит перемещение шнеко5 вой спирали 2 относительно очистных элементов. На фиг. 3 показаны четыре характерных для этой спирали, положения: а , когда шнековая спираль 2 находится межлу двумя соседними лопат10 ками 15, промежуточные b и Ь когда шнековая спираль 2 воздействует на лопатки 1-5, и 1 когда шнековая спираль 2 и лопатки 15 не контактируют. Под воздействием с усилием F шнеко

15 вой спирали 2 на лопатку 15 барабан 11 от составляющей силы F ,вращается вокруг своей оси с угловой скоростью

Wi

В положении Г спираль выходит

из контакта с лопаткой и барабан 11 20 не вращается пока шнековая спираль 2 следующим витком не будет контактировать с другой лопаткой 15.

Лопатки 15, находясь в полости межвиткового пространства шнековой 25 спирали 2, воздействуют на прилипшую к шнеку породу, врезаясь в нее, как

ножом, и очищая ее со шнека методом . отвала. Для такой очистки не требуется больших усилий воздействия очис- 30 тительных элементов на прилипшую к шнеку породу. Самое выгодное положение очистных элементов относительно спирали шнека это положение а самое невыгодное - г . Благодаря диаметральному расположению очистных элементов относительно осевого отверстия корпуса, а следовательно и очищаемого става одна из них находится в самом выгодном положении, ког- ветственно.на вилках и корпуса контак-40 ДРУгая находится в самом невыгод- тирующих по поверхностям 21 в рабочем ном. Это обеспечивает надежную очист35

положении очистительных элементов.Поворотные валики 8 соединены одна с другой пружинами 22 растяжения.

Пластинчатые лопатки 15 очистных элементов расположены под углом относительно оси корпусаjравном углу наклона спирали шнека.

Устройство для очистки шнекового бурового става работает следунмцим образом.

Для очистки шнекового бурового става очистительные элементы за счет шарнирного соединения с корпусом и пружинной связи между собой самоустанавливаются в рабочее положение, встав на упоры 19 и 20. Шнековая спираль 2 бурового става заходит между

222814Z

соседними лопатками 15. При вращении шнека с угловой скоростью со или при его перемещении с линейкой скоростью W происходит перемещение шнеко5 вой спирали 2 относительно очистных элементов. На фиг. 3 показаны четыре характерных для этой спирали, положения: а , когда шнековая спираль 2 находится межлу двумя соседними лопат10 ками 15, промежуточные b и Ь когда шнековая спираль 2 воздействует на лопатки 1-5, и 1 когда шнековая спираль 2 и лопатки 15 не контактируют. Под воздействием с усилием F шнеко

15 вой спирали 2 на лопатку 15 барабан 11 от составляющей силы F ,вращается вокруг своей оси с угловой скоростью

Wi

В положении Г спираль выходит

из контакта с лопаткой и барабан 11 не вращается пока шнековая спираль 2 следующим витком не будет контактировать с другой лопаткой 15.

Лопатки 15, находясь в полости межвиткового пространства шнековой спирали 2, воздействуют на прилипшую к шнеку породу, врезаясь в нее, как

45

ку шнековой спирали.

При определении размеров и числа лопаток 15 следует учитывать то, чтобы -не происходило заклинивание шнековой спирали между двумя лопатками, т.е. чтобы при касании спирали одной лопатки она не касалась другой, со- седней (положение 6 ), для чего не- 50 обходимо постоянное наличие зазора К в течение процесса воздействия спирали 2 на лопатку 15. Кроме того, шнековая спираль на одном стане не должна касаться двух лопаток.

В процессе очистки шнека возможно залипание породой крыльчатки между лопатками. При вращении шнека происходит продольное перемещение

55

ленты спирали между лопатками, которая воздействуя на залипшую между лопатками породу, разрушает ее и выносит из межлопаточного пространства очистного элемента. Происходит взаимное очищение шнека и очистного элемента. Для лучшей очистки очистного элемента его лопатки имеют поперечный угол качания at, что способствует отлипанию лопатки от залипшей массы и лучшей очистки очистного эле- мента.

При прохождении очистного элемента через разрыв 3 спирали маловероятно, но возможно совпадение торца лопатки с заходной кромкой 4 спирали (фиг. 4). В этом случае заходная кромка, воздействуя с силой Р на лопатку, отклонит составляющей силой Р очистной элемент сначала в положение п до конца воздействия, заходной кромки на лопатку, а затем в положение п. Под воздействием торца шнековой спирали 2 составляющая сила Р создает боковую нагрузку на очистной элемент, которая через фланцы 18 втулок 17 передается на поворотные вилки 8, а затем на корпус. 6.

Лопатки 15 при упоре их в шнеко- вута спираль 2 могут принимать относительно нее различные положения (фиг. 5). Имеется три их характерных положения. В положении М плоскость лопатки 15 перпендикулярна оси 0-Oj поворотной вилки 8. В этом случае лопатка 15 действует на шнековую спираль 2 с усилием R. Ее составляющая Rj сжимает спираль 2, а составляющая R, действует на соскальзывание лопатки с торца спирали. Если Rj больше силы трения Т, то лопатка соскользнет, барабан провернется в направлении ( И установится в рабочее положение. Если R меньше Т, то спираль 2 поведет крыльчатку в положение Н, при котором плоскости лопатки и спирали совпадают. В этом случае лопатка 5 действует на шнековую спираль 2 с усилием Q. Составляющая Qj перпендикулярна оси 0-0j поворотной вилки 8, поворачивает барабан 11 вокруг оси О, а составляющая Q) действует в плоскости контакта лопатки 15 со спиралью 2. Если его усилие больше усиления трения Т,, то лопатка соскользнет с торца спирали и очистной элемент установится в рабочее положение, встав на упоры 19 и 20, при этом

очистной элемент провернется вокруг своей оси в сторону щ. Если Q меньше Т- , тогда очистной элемент может оказаться в положении С, при котором

упоры 19 и 20 контактируют по поверхности 21. Перед контактом упоров лопатка 15 воздействует на спираль 2 с усилием S. Составляющая 82 перпендикулярная оси поворотной вилки 8, поворачивает очистной элемент вокруг оси О, а составляющая S действует в плоскости контакта лопатки 15 со спиралью 2 на преодоление силы трения Т. При установке поворотной вилки 8 на упоры 19 и 20 сила S исчезает. При дальнейшем движении шнека лопатка 15 сходит со спирали 2 и продолжается обычный процесс очистки шнека.

При вертикальном бурении очистной элемент в рабочее положение самоустанавливается под воздействием силы собственной тяжести. При наклонном бурении., эти силы перераспределяются вызывая боковые усилия, увеличивая силы трения, удерживающие очистные элементы от постановки их в рабочее положение. Для надежной работы очистителя его поворотные валики 8 соединены

пружинами 22 растяжения, создающими дополнительное усиление, двигающее очистные элементы в рабочее положение. При возникновении сил, выдвигающих очистные элементы из рабочего положения за пределы шнека, эти пружины рас

тягиваются.

Расположение очистных элементов

под углом относительно оси корпуса равном углу наклона спирали шнека, . обеспечивает выполнение диаметра очи тных элементов будет минимальным.

Изменение этого угла равносильно утолщению лопатки на величину t b sin Д , где b - ширина лопатки, f - угол, равный разности углов наклона спирали и расположения очистительных элементов относительно оси бурового става. На фиг. 3 показан зазор k который необходим для избежания заклинивания ленты спирали

50

между двумя соседними лопатками в

процессе вращения барабана 11 (чем толще лопатка или ее проекция в направлении спирали шнека, тем больше диаметр барабана 11} 55 При подъеме и опускании бурового става, когда через устройство проходит буровой инструмент, нет необходимости в специальном устройстве.

отводящем крыльчатки за пределы контакта лопаток с буровым инструментом так как при этом контакте и усилии на попатки от инструмента, крьШьчат- ки отклонятся и пропустят инстру- менТ)который установится в рабочее положение автоматн(чески. Усилия дл я вращения барабана 11 вокруг своих осей незначительно, трение лопаток

2228146

об очищенный шнек также незначительно . При режиме бурения происходит дополнительная повторная очистка шнека, поэтому надобности в отводе 5 очистителя шнекового бурового става из рабочего положения за пределы шнека нет, а следовательно нет надобности и в механизме для этого отвода.

б - 6 noSepHif/no

иг.г

Фиг.з

Н

Вид Г

Составитель В.Родина Редактор Р.Цицика Техред и.Попович , Корректор М.Максимишинец

Заказ 1682/31 Тираж 548 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4