Виброгрейфер для станка ударно-канатного бурения Советский патент 1978 года по МПК E21B1/00 E21B27/00 

1

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при бурении скважин различного назначения с номощыо ударно-канатных станков.

Известны вибраторы, включающие дебалансы и зубчатую передачу, которые позволяют интенсифицировать процесс разрушения крепких пород 1J.

Недостаток таких вибраторов в том, что они не могут быть использованы для разработкн грунта в скважинах.

Известны также виброгрейферы, включающие вибратор с дебалапсами, зубчатую передачу и трубчатый корпус, которые могут быть эффективно применены при проходке скважин незначительной глубины (до 10-15 м) 2.

Недостаток таких виброгрейферов состоит в том, что при ударно-канатном бурении скважин глубиной до 150 м их использование практически исключается из-за необходимости снуска в ствол скважины в процессе ее нроходки гидропровода или электрического кабеля для привода механизма виброгрейфера, что усложняет конструкцию.

Цель изобретения - упрощение конструкции виброгрейфера.

Эта цель достигается тем, что виброгрейфер снабжен кривошипно-шатзнным механизмом с маховиком и односторонней муфтой обгона, установленными в корпусе, причем

кривошипно-шатунный механизм соединен с канатом станка, а муфта обгона через маховик- с зубчатой передачей.

На фиг. 1 показан внброгрейфер, подвещенный на канате станка, в разрезе; на фиг. 2 - привод виброгрейфера в момент, когда его трубчатый корпус стоит на забое, в разрезе; на фиг. 3 - узел преобразования качаний кривошина во вращательное движение маховика, разрез А-А па фиг. 1.

Виброгрейфер выполнен в виде трубчатого корпуса 1, нижняя часть которого представляет собой полую грунтозаборную трубу 2. В верхней герметичной части корпуса смонтированы вибратор 3 с дебалансами и система его привода.

Спускается виброгрейфер в скважину на канате 4, сматываемом с лебедки ударного механизма бурового станка.

Во время колебаний вибратор 3 скользит направляющими роликами 5 по внутренней поверхности корпуса 1 и периодически ударяет бойком 6 по наковальне 7 корпуса 1.

Система привода вибратора 3 включает шток 8, ползун 9, кривошиппо-шатунный механизм 10, повыщающую зубчатую передачу И, связанную носредством подвижного шлицевого соединения 12 с приводной шестерней

13вибратора. Шток 8 снабжен двумя упорами

14и 15 и проушиной, с помощью которой он

подвешивается на канате 4. Шток может совершать возвратно-поступательные движения относительно корпуса 1. Эти движения ограничиваются перегородками 16 и 17 корпуса, взаимодействуюш;ими с упорами 14 и 15 штока. Между штоком 8 и жестко связанным с ним ползуном 9 предусмотрена пружина 18 для обеспечения ускоренного движения штока вниз до соприкосновения упора 15 с перегородкой 17.

Ползун 9 через кривошипно-шатунный механизм 10 и одностороннюю муфту обгона 19 приводит во врашение маховик 20.

Муфта обгона дает возможность кривошипу вращать маховик по часовой стрелке при перемеш,ении штока вверх и обеспечивает в следуюш,ем цикле работы обратное движение ползуна и кривошипа вниз при прежнем направлении враш,ения маховика.

Пружина 21, установленная между верхним торцом вибратора 3 и перегородкой 22 кориуса 1, предназначена для поддержания наиболее зффективиого и устойчивого ииброударного режима колебаний вибратора.

При работе виброгрейфер, закрепленный на канате 4 станка, сбрасывается в скважину. После удара грунтозаборной трубы 2 по забою шток 8 перемеш,ается в нижнее положение. Затем в работу включается ударный механизм бурового станка, который с частотой 50 раз в минуту ноднимает шток на величину его рабочего хода, ограниченную упорами 14 и 15. При каждом подъеме штока 8 ползун 9 посредством шатуна разворачивает кривошип на определенный угол и приводит таким образом во врашение маховик 20, который, в свою очередь, передает вращение через повышающую зубчатую передачу И приводной шестерне 13 вибратора.

После каждого подъема штока 8 его движение вииз осуществляется под действием собственного веса и силы, аккумулированной в пружине 18 при ходе штока вверх. При этом односторонняя муфта обгона 19 обеспечивает обратный поворот кривошипа без торможения вращения маховика 20, который обеспечивает относительно равномерное вращение приводной шестерни 13 вибратора.

Передаточное отношение шестерен зубчатой передачи 11 выбирается таким образом, чтобы повысить число оборотов приводной щеС1ерни 13 вибратора и добиться таким образом частоты ударов бойка 6 но наковальне 7 в пределах 400-600 ударов в минуту.

В зависимости от соотношения величины рабочего хода штока 8 и высоты подъема каната 4 ударным механизмом бурового станка возможны два режима работы виброгрейфера.

В том случае, если величина рабочего штока 8 соответствует установленной высоте подъема каната 4, виброгрейфер при каждом подъеме каната не будет отрываться от забоя. При таком режиме работы грунтозабориая труба погружается лишь за счет виброударного воздействия бойка 6 вибратора 3 на

наковальню 7. Этот режим работы наиболее эффективен при проходке относительно слабых пород.

В случае, если величина рабочего хода штока 8 меньше установленной высоты подъема каната 4, виброгрейфер при каждом рывке каиата будет отрываться от забоя и подниматься над ним на величину разности между высотой подъема каната 4 и ходом штока 8.

При таком режиме работы порода набирается грунтозабориой трубой 2 как за счет ударов всей массы виброгрейфера о забой, так и за счет виброударного воздействия бойка 6 на наковальню 7, осуществляемого в момент

контакта грунтозаборной трубы с забоем.

Описанный режим работы является наиболее рациональным ири проходке крепких пород. Следует отметить, что и ири первом и нри

втором режимах работы виброгрейфера высокочастотное ударное воздействие позволяет не только интенсифицировать процесс разработки породы, но и дает возможность избежать нрихвата грунтозаборной трубы, что также

весьма важно.

Кроме основного назначения виброгрейфер может применяться для предварительного рыхления забоя. В этом случае вместо грунтозаборной трубы к корпусу 1 присоединяется

долото, а виброгрейфер настраивается на второй режим работы.

Виброгрейфер может применяться также и для ликвидации аварий в скважинах, связанных с прихватом инструмента. В этом случае

вместо грунтозаборной трубы к корпусу 1 присоединяется захватное приспособление, а виброгрейфер настраивается на первый режим работы.

Из описания видно, что внброгрейфер обеснечивает в процессе проходки скважины комбинированное воздействие на породу (традиционные лля -ударно-каиатного бурения низкочастотные удары и высокочастотное ударное воздействие дополнительной массы) без привлечения каких-либо несвойственных буровому станку внешних энергопроводов.

Формула изобретения

Виброгрейфгр для станка ударно-канатного бурения, включающий вибратор с дебалансами, зубчагую передачу и трубчатый корпус, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, он снабжен кривошипношатзнным механизмом с маховиком и односторонней муфтой обгона, установленными в корпусе, причем кривошипно-шатунный механизм соединен с канатом станка, а муфта обгона через маховик - с зубчатой передачей.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.АвторскоесвидетельствоСССР ДСо 487205, кл. Е 02D 7/18, 1973.

2.АвторскоесвидетельствоСССР АЬ 403812, кл. Е 02D 9/02, 1972,

It/5iB-.

17

I Щ

Sz22Z2I2bcZ Zii-.;

3

Фиг. i

/J - и noeepHtjmo

W

Риг.З