Вращательно-подающий механизм бурового станка Советский патент 1992 года по МПК E21B3/00 

сообщенными с помощью каналов с линиями напора и слива гидросистемы бурового станка. Между торцами планшайб и на шпинделе установлен съемный упор, выполненный в виде двух полуколец, размещенных в проточке шпинделя, выполненного со сквозными отверстиями для прохода бурового става и снабженного упором и шести- гранным хвостовиком для передачи крутящего момента от выходной шестерни вращателя.

Недостатками вышеуказанного устройства являются:

низкая долговечность конструкции вра- щател я, обусловленная передачей крутящего момента на буровой став посредством шестерни, в которой свободно со скользящей посадкой установлен шестигранный хвостовик, что в процессе бурения создает биение шестигранного хвостовика в шестерне и приводит к преждевременному износу узла и к повышенному шумовому эффекту и вибрациям, кроме того эти недостатки усиливаются размещением вращателя ниже зажимных кулаков:

размещение зажимных кулаков выше вращателя увеличило длину свободного (незащемленного) конца бурового става, что повышает вероятность отклонения бурового става от вертикали в начальной стадии бурения, кроме того этот недостаток усиливается свободным размещением бурового става в шестигранном хвостовике;

при поднятии бурового става из скважины, в частности при заклинивании, что требует повышенных усилий, надежность зажима бурового става нижними зажимными кулаками снижается, так как конструкцией предусмотрено поджатие штанги кулаками только при подаче бурового става на забой.

Цель изобретения - повышение долговечности, эргономичности за счет снижения шума и вибрации.

Поставленная цель достигается тем, что во вращательно-подающем механизме бурового станка, содержащем вращатель, механизм зажима буровых штанг, включающий гидроцилиндры, механизм подачи, включающий гидроцилиндры, устройство управления механизмами, вращатель, механизмы зажима и подачи установлены на столе, вращатель включает мотор-редуктор, на выходном валу которого установлена коническая шестерня, соединенная с ведомой конической шестерней, которая жестко закреплена на полом вертикальном валу, установленном на двух подшипниках, размещенных в корпусе мотора-редуктора, а механизм зажима включает два фланца с

отверстиями по центру, жестко установленных на верхнем и нижнем концах полого вертикального вала, зажимные кронштейны с колодками, шарнирно закрепленные на

каждом из фланцев и попарно размещенные относительно друг друга, а плечи кронштейнов посредством серьг шарнирно соединены с внешними обоймами упорных подшипников, внутренние обоймы которых

шарнирно соединены со штоками гидроцилиндров, симметрично размещенных относительно оси вращения, корпуса которых соединены с корпусом мотор-редуктора, причем обе обоймы подшипника установлены на полом вертикальном валу со скользящей посадкой, внутри полого вертикального вала и отверстий фланцев размещена штанга, а механизм подачи включает вал размещенный в подшипниках, установленных в

задней части стола, причем на концах вала размещены цилиндрические шестерни, взаимодействующие с зубьями реек, закрепленных на стойках платформы, передняя часть стола снабжена утюжками, размещенными в П-образных направляющих стоек платформы, а штоки гидроцилиндров механизма подьема соединены с нижней частью стола с возможностью вертикального возвратного поступательного перемещения, корпуса гидроцилиндров закреплены на платформе и размещены по бокам стола.

На фиг.1 представлен общий вид враща- тельно-подающего механизма; на фиг.2 вид А-А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - устройство управления механизмами.

Вращательно-подающий механизм бурового станка содержит установленные на

столе 1 вращатель, включающий мотор-редуктор 2, на выходном валу которого установлена коническая шестерня 3, соединенная с ведомой конической шестерней 4, которая жестко закреплена на полом

вертикальном валу 5, установленном на двух подшипниках 6, размещенных в корпусе 7 мотор-редуктора 2. Механизм зажима включает два фланца 8 с отверстиями по центру, жестко установленных на верхнем и

нижнем концах полого вертикального вала 5, зажимные кронштейны 9 с колодками 10, шарнирно закрепленные на каждом из фленцев 8 и попарно размещенных относительно друг друга, плечи 11 кронштейнов 9

посредством серьг 12 шарнирно соединены с внешними обоймами 13 упорных подшипников 14, внутренние обоймы 15 которых шарнирно соединены со штоками гидроци линдров 16,17 симметрично размещенных

относительно оси вращения, корпуса которых соединены с корпусом мотор-редуктора 2, причем обоймы 13,15 подшипника 14 установлены на полом вертикальном валу 5 со скользящей посадкой. Внутри полого вертикального вала 5 и отверстий фланцев 8 раз- мещена штанга 18, Механизм подачи включает вал 19, размещенный в подшипниках 20, установленных в задней части стола 1, на концах вала 19 размещены цилиндрические шестерни 21, взаимодействующие с зубьями реек 22, закрепленных на стойках 23 платформы станка 24. Передняя часть стола 1 снабжена утюжками 25, размещенными в П-образных направляющих стойках 23. Штоки гидроцилиндра 26 механизма подъема соединены с нижней частью стола 1 с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, корпуса гидроцилиндров 26 закреплены на платформе 24 и размещены по бокам стола 1.

Устройство управления механизмом содержит два конечных выключателя 27,28, гидроцилиндров 26,16,17. трехпозицион- ный трехлинейный электрогидравлический распределитель 29, четырехлинейный трех- позиционный электрогидравлический золотник 30, электромагниты Э1,Э2,ЭЗ,Э4. Нерабочие полости а и г гидроцилиндров 16,17,26 последовательно соединены между собой, а рабочие полости б и в гидроцилиндров 16,17 последовательно подключены к трехпозиционному трехлинейному электрогидравлическому распределителю 29, предназначенному для компенсации утечек, возникающих в поло- стях гидроцилиндров. Рабочие полости б и в гидроцилиндров 16 и 17 и рабочие полости в и г гидроцилиндров 26 подключены к четырехлинейному трехпозиционному электрогидравлическому золотнику 30, предназначенному для подачи рабочей жидкости под давлением в рабочие полости. Посредством золотника 30 подается и сливается жидкость из рабочих полостей гидро- цилиндров во время холостого хода. Конечные выключатели 27,28 предназначены для подачи соответствующей команды на распределитель 29 и золотник 30 в момент окончания рабочего и холостого хода штока гидроцилиндров 26 в автоматическом режиме работы, который управляется посредством соответствующих электромагнитов Э1,Э2,ЭЗ,Э4.

Вращательно-подающий механизм бурового станка работает следующим образом.

Поднимают стол 1 посредством гидроцилиндров 26 в верхнее крайнее положение до взаимодействия с конечным выключателем 27, который подает соответствующие

команды на распределитель 29 и золотник 30. При включении электромагнита ЭЗ рабочая жидкость под давлением поступает в полости б и в гидроцилиндров 16,17, штоки которых воздействуют на внешние обоймы 13 упорных подшипников 14, которые в свою очередь воздействуют на серьги 12, плечи 11 кронштейнов 9, колодки 10 которых зажимают штангу 18.

Мотор-редуктор 2 сблокирован с электромагнитами ЭЗ и Э4 таким образом, что его включение возможно только после зажима штанги 18 колодками 10, а выключение - после взаимодействия стола 1 с концевым выключателем 28.

Передача крутящего момента на штангу 18 от мотор-редуктора 2 осуществляется через коническую шестерню 3, ведомую коническую шестерню 4, полый вертикальный вал 5, фланцы 8, кронштейны 9, колодки 10. Кронштейны 9, в свою очередь, передают крутящий момент посредством плеч 11 также серьгам 12, внешним обоймам 13 подшипника 14,

После передачи штанге 18 вращательного движения, стол 1 вместе со штангой 18 посредством гидроцилиндров 26, управляемых электромагнитами ЭЗ.Э4, осуществляется движение вниз. При достижении столом 1 нижнего положения утюжок 25 воздействует на конечный выключатель 20 и выключается мотор-редуктор 2. После чего включается электромагнит Э4 и рабочая жидкость под давлением поступает в полости а и г гидроцилиндров 16.17, штоки которых воздействуют на внешние обоймы 13 упорных подшипников 14, которые в свою очередь воздействуют на серьги 12 плечи 11 кронштейнов 9, колодки 10 которых отходят от штанги 18, освобождая ее. Затем рабочая жидкость поступает в полость а и б гидроцилиндров 26, осуществляя тем самым подьем стола 1 вверх до взаимодействия верхнего утюжка 25 с концевым выключателем 27, который включает электромагнит ЭЗ и рабочая жидкость под давлением поступает в полости б и в гидроцилиндров 16,17 штоки, которых воздействуют на внешние обоймы 13 упорных подшипников 14, которые в свою очередь воздействуют на серьги 12. плечи 11 кронштейнов 9. колодки которых 10 зажимают штангу 18, после чего включается мотор-редуктор 2. придавая вращательное движение штанге 18. Впоследствии рабочая жидкость под давлением поступает в полости в и г гидроцилиндров 26. придавая столу 1 движение вниз. Этот режим осуществляется также электромагнитом ЭЗ, однако рабочая жидкость поступает в полости в и г гидроцилиндров 26 с опозданием, равным времени, необходимому для зажима штанги 18 по отношению с поступлением рабочей жидкости в полости б и в гидроцилиндров 16,17. Опоздание срабатывания гидро- цилиндров 26 достигается, например за счет разного объема рабочих полостей гидроцилиндров 16,17 и 26. В дальнейшем цикл повторяется многократно до завершения бурения.

В ручном режиме работы можно осуществлять подъем штанги 18 из буровой скважины при заклинивании посредством подъема стола без разжима штанги 18.

Предложенная конструкция вращатель- но-подающего механизма бурового станка по сравнению с прототипом позволяет исключить биение и вибрации вращателя, тем самым увеличивает долговечность и понижает величину шумов.

Кроме того, в предложенном устройстве значительно уменьшается вероятность отклонения бурового става от вертикали в процессе начала бурения, так как увеличена жесткость незащемленного конца штанги.

Предложенный механизм более надежный в эксплуатации, в частности при вытаскивании из скважины бурового става в процессе заклинивания или защемления последнего.

Формула изобретения Вращательно-подающий механизм бурового станка, включающий вращатель в корпусе которого установлен с возможно- стью вращения полый вертикальный вал, связанный посредством редуктора с приводом, силовые цилиндры подачи, корпуса ко- торыхзакреплены на платформе станка, два разнесенных по высоте механизма захвата с колодками для взаимодействия со штангой, система управления механизмами захвата, включающая два гидроцилиндра, и связанные с платформой станка направляющие, отличающийся тем, что. с целью повышения надежности работы и увеличения долговечности механизма, он снабжен столом, на котором размещен вращатель, при этом стол связан со штоками гидроцилиндров подачи и установлен с возможностью вертикального перемещения в направляющих, которые имеют зубчатые рейки для взаимодействия с закрепленными на столе цилиндрическими шестернями, а система управления механизмами захвата имеет два дополнительных гидроцилиндра и концевые выключатели, причем корпуса основных и дополнительных гидроцилиндров установлены на корпусе вращателя, а концевые выключатели размещены на направляющих с возможностью взаимодействия со столом, при этом механизмы захвата размещены симметрично по обе стороны вращателя и каждый из них выполнен в виде двуплечих рычагов, шарнирно закрепленных на фланце, который установлен на одном из концов полого вала, причем на одних концах рычагов закреплены колодки, а другие шарнирно соединены с внешней обоймой свободно размещенного на валу упорного подшипника, внутренняя обойма которого связана со штоками соответствующих гидроцилиндров системы управления механизмами захвата.

27

Использование: в горной промышленности, в частности, во вращательно-подаю- щих механизмах. Сущность изобретения: механизм содержит вращатель, в корпусе которого установлен с возможностью вращения полый вертикальный вал, связанный посредством редуктора с приводом, силовые цилиндры подачи, корпуса которых закреплены на платформе станка, два разнесенных по высоте механизма захвата с колодками для взаимодействия со штангой, система управления механизмами захвата, включающая два гидроцилиндра, и связанные с платформой станка направляюИзобретение относится к горной промышленности, в частности к вращательно- подающим механизмам бурового станка. Известен вращательно-подающий механизм бурового станка, содержащий механизм захвата буровых штанг, выполненный в виде основного и дополнительного механизмов захвата, каждый из которых выполнен со съемными верхним и нижним фланцами, в которых установлены уплотнищие. Механизм имеет стол, на котором размещен вращатель, при этом стол связан со штоками гидроцилиндров подачи и установлен с возможностью вертикального перемещения в направляющих, которые имеют зубчатые рейки для взаимодействия с закрепленными на столе цилиндрическими шестернями, а система управления механизмами захвата имеет два дополнительных гидроцилиндра и концевые выключатели, причем, корпуса основных и дополнительных гидроцилиндров установлены на корпусе вращателя, а концевые выключатели размещены на направляющих с возможностью взаимодействия со столом, при этом механизмы захвата размещены симметрично по обе стороны вращателя и каждый из них выполнен в виде двуплечих рычагов, шарнирно закрепленных на фланце, который установлен на одном из концов полого вала, причем, на одних концах рычагов закреплены колодки, а другие - шарнирно соединены с внешней обоймой свободно размещенного на валу упорного подшипника, внутренняя обойма которого связана со штоком соответствующих гидроцилиндров системы управления механизмами захвата. 4 ил. со с XI о 00 XI Ю тельные элементы подшипниковых узлов, планшайбы, каждая из которых образует со шпинделем плунжерную пару и выполнена с пазами для размещения зажимных кулаков, под которые в шпинделе выполнены окна. Между корпусами основного и дополнительного механизма захвата установлено средство управления механизма захвата в виде гидроцилиндров двустороннего действия соответственно с рабочими полостями,

Фив-i j

ВиЗЛ-А

Фиг 1

Фиг 3