Узел передачи рабочих нагрузок на шнековый буровой став Советский патент 1992 года по МПК E21B3/02 

Изобретение относится к буровым станкам для вращательного бурения скважин, а именно к узлам для передачи рабочих нагрузок на шнековый буровой став.

Известны узлы передачи рабочих нагрузок на буровой став за счет сил трения между кулачками гидропатрона и наружной поверхностью гладких бурильных труб, Такие узлы выполняются по патронной схеме и, по сравнению с традиционной шпиндельной схемой, позволяют уменьшать высоту приложения нагрузок к буровому ставу, повысить его жесткость и динамическую устойчивость вращатель но-по даю щей системы станка.

Недостатком такого узла является передача рабочих нагрузок за счет больших усилий прижатия кулачков патрона. При использовании узла на станках шнекового бурения возникает необходимость выполнения значительного разрыва транспортирующей спирали шнека из-за недостаточной прочности спирали нормальной толщины, а следовательно, снижается выданная способность шнека и производительность бурового станка.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является узел передачи рабочих нагрузок на шнековый буровой став, включающий патрон вращателя, кулачки которого выполнены в виде центрального выступа, имеют накладки с зубьями, размещены между соседними спиралями шнекового бурового става для взаимодействия с зубчатыми венцами, размещенными на шнеке.

Данный узел позволяет избавиться от разрывов спирали шнеков и существенно уменьшить усилия нажатия кулачков патрона, что упрощает конструкцию привода узла. Недостатком такого технического решения является равенство диаметра основной части спирали шнека диаметру окружности вершин зубьев, что приводит к интенсивному истиранию торцов зубьев шнека при бурении, сопровождающемуся образованием заусенца и наплывов металла во впадинах между зубьями, ухудшает качество соединения кулачков патрона со шнеком и снижает надежность работы узла.

По этой же причине известные шнеки имеют низкую долговечность, так как должны отбраковаться или реставрироваться, не достигнув предельного износа спирали шнека по диаметру. При этом просыпание буровой мелочи через впадины зубьев на шнеке приводит к вторичному измельчению породы и ее транспортированию , что снижает производительность шнека.

Цель изобретения - повышение надежности в работе и увеличение долговечности шнекового бурового става с нормальной толщиной спирали.

Указанная цель достигается тем, что

зубчатые венцы размещены на нерабочей поверхности не менее двух витков спирали шнекового бурового става с образованием кольцевых выступов, при этом на каждом из

0 кулачков выполнен паз для размещения в последнем кольцевого выступа слирали.

Размещение зубчатых венцов на нерабочей поверхности не менее двух витков спирали шнекового бурового става с обра5 зованием кольцевых выступов исключает активный контакт зубчатых венцов шнека со стенками скважины и снижает степень износа зубьев, что повышает качество соединения кулачков патрона с зубчатыми

0 венцами на шнеке, увеличивает надежность работы узла, а также повышает производительность шнека за счет увеличения транспортирующей поверхности спирали. Известно, что бурение новыми шнеками

5 осуществляется до предельного износа спирали шнека по диаметру, при котором наблюдается снижение или вообще прекращение процесса транспортирования буровой мелочи. Конкретная величина

0 предельного износа спирали шнека зависит от ряда факторов и может быть установлена опытным путем для конкретных условий бурения. В связи с этим, данный признак позволяет наиболее эффективно использовать

5 шнеки с зубчатыми венцами и значительно повысить надежность работы узла за счет предохранения истирания зубьев шнека до полного износа егоспирали. Это существенно повышает долговечность буровых шне0 ков, так как практически до полного износа (предельного) спирали шнеки могут эксплуатироваться без реставрации зубьев.

Выполнение на каждом из кулачков патрона между центральным выступом и ниж5 ней накладкой паза для размещения в последнем кольцевого выступа спирали позволяет осуществить надежный контакт накладок с зубьями на кулачках и центрального выступа с буровым шнеком при пере0 даче рабочих нагрузок.

На фиг.1 схематически изображен узел, нерабочее положение, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - сечение А-А на фиг.1, варианты исполнения кольцевого

5 выступа спирали; на фиг.4 - узел, рабочее положение, вид сбоку; на фиг.5 - то же, вид сверху.

Узел передачи рабочих нагрузок на шнековый буровой став содержит патрон вращателя с кулачками и шнек 1, на двух

витках спирали которого, с ее нерабочей стороны, выполнены зубчатые венцы 2 с образованием кольцевого выступа спирали 3 со стороны транспортирующей поверхности 4. Наружный диаметр кольцевого высту- па спирали 3 равен наружному диаметру основной части спирали 5 шнека 1, а на кулачках патрона между центральным выступом 6 и нижними накладками с зубьями 7 выполнен паз 8 для размещения в послед- нем кольцевого выступа спирали 3. При этом диаметр окружности вершин зубчатого венца 2 на шнеке 1 не превышает наружного диаметра спирали 5 шнека 1 при ее предельном износе.

Узел передачи рабочих нагрузок работает следующим образом.

Для осуществления процесса бурения кулачки патрона выдвигаются и центральный выступ входит между витками спирали 5, а накладки с зубьями 7 соединяются с зубчатым венцом 2 на торцовой поверхности спирали, причем кольцевой выступ спирали 3 входит в паз 8 между центральным выступом 6 и нижними накладками с зубь- ями 7. Передача осевого усилия при бурении (подъеме) осуществляется через центральный выступ 6 и одну из поверхностей спирали шнека 1, а крутящего момента

- через зубья накладок 7 и зубчатый венец 2 спирали шнека 1. Торцовая поверхность спирали шнека 1 при бурении подвергается износу по диаметру, при этом кольцевой вые уп спирали 3, изнашиваясь сам, предохраняет зубчатые венцы 2 шнека 1 до предельного износа спирали по диаметру, что повышает надежность работы узла и долговечность его бурового става.

Фо рмула изобретения Узел передачи рабочих нагрузок на шнековый буровой став, включающий патрон вращателя, кулачки которого выполнены в виде центрального выступа, имеют накладки с зубьями и размещены между соседними спиралями шнекового бурового става для взаимодействия с зубчатыми венцами, размещенными на шнеке, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе и увеличения долговечности шнекового бурового става с нормальной толщиной спирали, зубчатые венцы размещены на нерабочей поверхности не менее двух витков спирали шнекового бурового става с образованием кольцевых выступов, при этом на каждом из кулачков патрона между центральным выступом и нижней накладкой выполнен паз для размещения в последнем кольцевого выступа спирали.

Изобретение относится к горной промышленности. Цель - повышение надежности работы и увеличение долговечности шнекового бурового става с нормальной толщиной спирали. Узел передачи рабочих нагрузок на шнековый буровой став состоит из патрона вращателя, кулачки которого выполнены в виде центрального выступа 6 и имеют накладки с зубьями 7, размещенные между соседними спиралями шнекового бурового става 1 для взаимодействия с зубчатыми венцами 2, закрепленными на нерабочей поверхности не менее двух витков спирали 5 шнекового бурового става 1 с образованием кольцевых выступов 3. На каждом из кулачков патрона между центральным выступом 6 и нижней накладкой 7 выполнен паз 8 для размещения в последнем кольцевого выступа 3 спирали. Для передачи рабочих нагрузок на шнековый буровой став центральный выступ 6 устанавливают между витками спирали 5, а накладки с зубьями 7 соединяют с зубчатыми венцами 2, при этом кольцевой выступ 3 спирали размещен в пазу 8. Передача осевого усилия при бурении осуществляется через центральный выступ б и одну из поверхностей спирали шнекового бурового става, а крутящего момента - через зубья накладок 7 и зубчатые венцы 2 спирали. Торцовая поверхность спирали при бурении подвергается износу по диаметру, а кольцевой выступ 3, изнашиваясь, сам предохраняет зубчатые венцы 2 от износа, что повышает долговечность шнекового бурового става. 5 ил. 7 Ё ю о о

Фиг. 2

А-А

Фиг. J

Фиг.1

Л

2гт

Фиг.5

Редактор Э.Слиган

Техред М.Моргентал

Заказ 750ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Корректор Т.Палий