Устройство для приема и выдачи штанг на буровом станке Советский патент 1980 года по МПК E21B19/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ВЫДАЧИ ШТАНГ НА БУРОВОМ СТАНКЕ Изобретение относится к устройствам для приема и выдачи штанг при наращивании и демонтаже бурового става и может быть использовано на буровых станках для механизации этого процесса. Известно устройство для приема и выдачи штанг, содержаш,ее две параллельно расположенные замкнутые цепи со штангоудерживаюш.ими захватами и силовой цилиндр с захватом для подачи штанг на ось бурения 1. Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает полной механизации процесса сборки и разборки бурового става. Известно устройство для приема и выдачи буровых штанг, содержащее две параллельно расположенные замкнутые цепи, совершающие перемещение вместе с укреплен ными на них штангоудерживающими желобами под действием храпового механизма. Для поочередной выдачи штанг на ось бурения из устройства при наращивании бурового става или складирования штанг в устройстве при демонтаже бурового става, между ветвями замкнутых цепей, установлен гидроцилиндр, который осуществляет передвижку кареток. Каретки перемещаются по направляющим, расположенным симметрично и параллельно оси силового гидроцилиндра. Каждая каретка имеет внутренние направляющие пазы с размещенными в них подпружиненными кулачками для захвата штанг и гидроцилиндр для поступательного перемещения кулачков. При этом в направляющих пазах установлен копир, обеспечивающий зажатие кулачками штанги при взаимодействии копира и одногр из кулачков 2. Известное устройство обладает рядом существенных недостатков. В процессе эксплуатации устройства, когда кулачки удерживают штангу на оси бурения, происходит скольжение штанги в кулачках и как следствие этого - износ контактирующих поверхностей кулачков со щтангой. Износ кулачков приводит к свободному проворачиванию и осевому перемещению (проседанию) штанги в захвате (для ряда патронов при соединении их со штангой необходимо, чтобы штанга оказывала сопротивление вращательному и поступательному движениям).

В случае применения гладкой штанги, без буртов и углублений, при износе поверхностей кулачков, возможно выпадание штанги из захвата. Зазор, полученный в результате износа кулачков, ликвидировать не-, возможно, так как угол поворота кулачка зависит только от профиля копира. Это условие и определяет величину поворота захватывающего кулачка. Поэтому даже при незначительном износе захватываюш,их поверхностей кулачков, копиров, поверхностей кулачков, контактируюших с копиром, возникает необходимость их замены, что трудоемко и ведет к длительным остановкам буровой машины. Кроме того, проседание штанги в захвате, из-за износа кулачков, приводит к смеш,ению штанги относительно проема устройства, что делает невозможным ее вдвижение в устройство при демонтаже бурового става. .

В случае попадания в пространство между поверхностью кулачков и поверхностью захватываемой штанги угля, породы и т. д. возможно заклинивание штанги в захвате, так как жесткий копир стремится повернуть кулачок на положенный угол поворота, заданный профилем копира. В случае заклинивания штанги возможна поломка штанги или кулачков, или всегоустройства в целом, так как мгновенно .прекратить вращение патрона и осевое усилие при соединении штанг или штанги с патроном практически невозможно..

Пара кулачков, расположенных в пазах, каретки, и сама каретка образуют поверхность, на которой может скапливаться штыб, что приводит к заштыбовке захвата.

Применение храпового механизма в качестве шагового механизма передвижки также ведет к существенным недостаткам конструкции. Собачка храпового механизма 6 6ладает ограниченной возможностью поворота храпового колеса.

Собачка храпового механизма должна пройти путь строго определенной величины, это необходимо для получения шага передвижки цепей. При несоблюдении этого условия штангоудерживающие захваты не займут необходимого положения для выдачи штанг на ось бурения или для приема их в устройство.

При применении штанг большого диаметра пропорционально возрастают габариты звездочек и т. д., что ведёт к росту габаритов устройства.

Наличие двух гидроцилиндров, обеспечивающих выдвижение кулачков, приводит к несинхронной работе кулачков при захвате штанги.

Цель изобретения - повышение надежности процесса сборки и демонтажа бурового става.

Поставленная цель достигается тем, что каретка снабжена упорами и неподвижными захватами с роликами, а подвижные захваты снабжены вилками с эксцентриками, упругими элементами и роликами, с осями коTopi ix шарнирно соединены вилки, причем подвижные захваты шарнирно соединены с упорами, а храповой механизм установлен с возможностью перемещения вдоль цепей, неподвижные захваты, упоры, подвижные захваты с вилками расположены в разных плоскостях, а собачки храповых механизмов установлены с возможностью взаимодействия с поверхностью желобов.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез. А-А фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г-Г фиг. 1; на фиг. 6 вид D фиг. 3; на фиг. 7 - вид Е фиг. 2; на фиг. 8 - разрез Ж-Ж фиг. 7; на фиг. 9 - устройство, вид сверху.

Устройство имеет основную стенку 1, овальный кожух 2, между ними имеется проем 3. К торцам кожуха 2 и стенки 1 крепятся крышки 4, к которым, через опоры 5 прикреплены направляющие 6, между последними натянуты цепи 7 с желобами 8,. в которые вставлены штанги 9. К стенке 1 одним концом крепится гидроцилиндр 10; при помощи опоры 11 и оси 12, другой конец гидроцилиндра 10 вилкой 13 присоединен к несущей каретке 14. Несущая каретка 14 имеет опоры 15 с Т-образными утолщениями 16, входящими в пазы 17, имеющиеся в стенке 1. Пазы 17 расположены симметричной параллельно оси гидррцилиндра 10. Такое соединение несущей каретки 14 со стенкой 1 позволяет ей осуществлять перемещение относительно стенки 1. ,

На каретке 14 укреплены неподвижные захваты 18, расположенные симметрично оси гидроцилнндра 10. На захватах 18 посажены ролики 19 .посредством осей 20.

К несущей баретке 14, также симметрично оси гидроцилиндра 10, укреплены упорь 21 с роликами 22, посаженными на .оси 23. Концы упоров 21 посредством осей 24 соединены с подвижными захватами 25, образующими шарнирные пары. Другие концы захватов 25 посредством осей 26 соединены с вилками 2. На подвижных захватах 25 имеются проемы, в которых на осях 26 размещены ролики 28. Вилки 27 подпружинены упругими элементами 29, закрепленными на внещниХ поверхностях подвижных захватов 25. Внутри вилок 27 на осях 30 укреплены эксцентрики 31. Неподвижный захват 18, упор 21 и подвижный захват 25 с вилкой 27 образуют зев захвата. Эти элементы образующие зев захвата, не лежат в одной плоскости. Это исключает заштыбовку захватов.

Подвижные захваты 25 имеют кронштейны 32, в которых крепится ось 33. К оси 33 шарнирно прикреплен шток гидроцилиндра 34. Корпус гидроцилиндра 34 осью 35 шарнирно крепится к кронштейну 36, жестко укрепленному на каретке 14. На каретке 14 жестко попарно укреплены выступы 37 и 38. На основной стенке 1 имеются профильные пазы 39, параллельные пазами 17 и оси гидроцилиндра 10. С пазами 39 подвижно сопряжены опоры 40 при помощи Т-образного утолщения 41. К опорам 40, неподвижно прикреплены направляющие 42, имеющие Т-образные пазы, расположенные симметрично и перпендикулярно к плоскости стенки 1. В опорах 40 и прилегающих к ним сторонах направляющих 42 имеются пазы 43, направляющие 42 .подвижно сопряжены с корпусами 44 храпового механизма, имеющими пяты 45 с Т-образными утолщениями, входящими в пазы направляющих 42. Пяты 45 жестко соединены между собой тягой 46, которая проходит сквозь паз 43 в опорах 40 и направляющих 42. Тяга 46 лищена возможности проворачиваться в пятах 45, К тяге 46 шарнирно прикреплен один конец гидроцилиндра 47., ., Внутри корпусов 44 имеются упругие элементы 48 и оси 49. С осями 49 щарнирно соединены утолщенные концы собачек 50, другие концы которых выходят через- пазы 51 в корпусе 44 за его пределы. Гидроцилиндр 47 соединен с перемычкой 52. Устройство при наращивании бурового става выдачи штанг из устройства) работает следующим образом. По окончанию бурения на длину очередной щтанги вращатель буросбоечной мащины отводят в крайнее заднее положение, и включается гидроцилиндр 10. При .этом перемещается несущая каретка 14 по пазам 17 до тех пор, пока упоры 21 роликами 22 и захваты 18 роликами 19, не упрутся в щтангу 9. Затем включается гидроцилиндр 34, который, раздвигаясь, воздействует на ось 33. При этом подвйжцые захваты 25 с вилками 27 поворачиваются относительно осей 24. Такое движение захватов с вилками осуществляется до тех пор, пока эксцентрики 31 не коснутся щтанги 9. Дальнейщая раздвижка гидроцилиндра вызывает сжатие упругих элементов 29. Сжатие упругих элементов прекращается, когда захваты 25 роликами 28 упираются в штангу 9. При упоре роликов 28 в штангу 9 гидроцилиндр 34 отключается. В таком положении захват закрыт. Штанга 9 лишена возможности произвольного выпадания из захвата, так как диаметр штанги больше, чем проекция линейного размера между роликами 19 и 28 на сечение штанги 9, перпендикулярное ее оси, а ось бурения (центр сечения) находится внутри треугольника, вершинами которого являются центры вращения роликов 19, 22 и 28. Осевому перемещению штанги в закрытом захвате от действия веса щтанги препятствуют упругие элементы 29, действующие на штангу посредством вилок 27 с эксцентриками . Ос( носперемещение штанги возможно при прк.ч()жении усилия подачи. Эксцентрики 31 при любом положении их на осях 30 (возможно вращение эксцентриков 31 вокруг осей 30), выступают из тел вилок 27 в сторону их центров кривизны, обращенных к штанге 9. Затем опять включается гидроцилиндр Ш, который выдвигает несущую каретку 14 сзахватом, в котором находится штанга 9, на ось бурения. В процессе этого движения, когда до оси бурения остается расстояние равное шагу передвижки цепи, выступы 38 соприкасаются с перемычкой 52, соединяющей опоры 40, и заставляют эти опоры, а вместе, с ними и корпус 44 с собачками .50 перемещаться в пазах 39 .вдоль цепи 7. В конце хода гидроцилиндра 10концы собачек 50 упираются в поверхности желобов 8 таким образом, что при обратном движении заставляют двигать;ся вместе с собой и желоба 8 с цепями 7. Затем происходит соединение Штанги, удерживаемой в захвате и выдвинутой на ось бурения с бурильной машиной, например, при помощи конической резьбы. Т1ри этом, штанга должна оказыватьсопротивление вращательному и поступательному движению в захвате (это необходимо для соединения штанги с патроном). При соединении щтанги, находящейся в. захвате с патроном, за счет сил трения, возникающих в процессе соединения, патрон пытается провернуть щтангу. .. Этот поворот щтанги приводит к тому, что эксцентрики 31 начнут поворачиваться вокруг своих .осей 30, увеличивая (эксцентриситет увеличивается) или уменьшая (эксцентриситет уменьшается) усилия сжатия упругих элементов 29, тем самым создавая переменное сопротивление вращенинэ штанги в захвате. Даже при .минимально выступаюших .эксцентриках 31 из вилок .27 (со стороны обращенной к щтанге) упругие элементы 29 способны удерживать штангу в захвате, препятствуя осевому перемещению (проседанию) штанги в захвате в период перемещения ее на ось бурения. Попадание кусков угля, породы и т. д. между щтангой. 9, роликами 22 упоров 21 и роликами 19 неподвижных захватов 18 приводит к сжатию упругих элементов 29 (вилки 27 с .эксцентриками 31 прижаты к штанге 9), что не вызывает заклинивания щтанги в захвате и сохраняет работоспособность устройства.. . После соединения (свинчивания) штани 9 с вращателем бурильной машины просходит их совместное движение до находящейся в скважине. При этом шта меет возможность осевого перемешени ахвате, который служит направляющи ментом при соединении штанг. После свинчивания штанг включают гидроцилиндр 34 на обратный ход, это приводит к перемещению оси 33, а вместе с ней и захватов 25 с подпружиненными вилками 27. Вследствие этого движения захваты раскрываются и освобождают штангу. Затем включают гидроцилиндр 10 на обратный ход, который заставит двигаться несущую каретку 14. В люмент начала движения несущей каретки 14 выступы 38 выходят из контакта с.перемычкой 52. Каретка 14 продолжает двигаться. Движение продолжается до тех пор, пока до конца хода гидроцилиндра 10 не останется расстояние, равное щагу передвижки цепей. При достижении этого расстояния выступы 37 входят в контакт с перемычкой 52 и заставляют перемыч ку 52, а в месте с ней и опоры 40 с корпусами 44, двигаться в пазах 39. Так как собачки 50 упираются в поверхности желобов 8, верхних и нижних цепей 7, то они заставляют двигаться желоба с цепями 7. В момент, когда закончится ход гидроцилиндра 10 желоба 8 верхнего и нижнего контуров цепей 7 переместят штанги на ход цепи (при котором место унесенной на ось бурения штанги займет следующая по ходу штанга). Далее цикл выдачи штанг повторяется.. Устройство при приеме штанг работает следующим образом. Включают гидроцилиндр 47, который, раздвигаясь, перемещает тягу 46, проходящую в пазах 43. Перемещаясь, тяга 46 заставляет двигаться корпус 44 с собачками 50 в пазах направляющих 42. При этом движении собачки 50, обращенные к стенке 1, выходят из контакта с поверхностями желобов 8, расположенных на ближних к стенке 1 ветвях цепей 7. В конце хода (гидроцклиндр 47 раздвинут) корпусов 44 вторые собачки 50 (первые вышли из контакта с желобами) вышли в контакт с поверхностями желобов 8, расположенных на противоположных ветвях тяговых цепей 7. Включается гидроцилиндр 10, несущая каретка 14 перемещается в пазах 17 к оси бурения. В начале перемещения каретки 14 выступы 37 выходят из контакта с перемычкой 52. Когда до оси бурения остается расстояние, равное величине шага передвижки цепей, в контакт с перемычкой 52 входят выступы 38 и перемещают перемычку 52. Совместно с перемычкой перемещаются опоры 40 с корпусами храпового механизма 44 в пазах 39. При этом собачки 50 не перемещают желоба 8, а при встрече с ними сжимают упругие элементы 48. В конце движения (раздвижки) гидроцилиндра 10 корпуса 44 с собачками 50 встают таким образом, что при обратном движении собачки 50 упираются в поверхности желобов 8 и заставят двигаться их вместе с собой. При полной раздвижке гидроцилиндра 10 ролики 19 неподвижных захватов 18 и ролики упоров 21 упираются в штангу, находящуюся на оси бурения. Включается гндроцилиндр 34, который закрывает захват. Штангу, находящуюся на оси бурения (захваченную захватами), отсоединяют от бурового става и патрона вращателя. Включается гидроцилиндр 10 на обратный ход. При этом несущая каретка 14 со щтангой перемещается от оси бурения. В начале этого перемещения выступы 38 выходят из контакта с перемычкой 42. Перемещение несущей каретки 14 со щтангой продолжается до тех пор, пока штанга не войдёт в желоба нижней и верхней цепей 7. Гидроцилиндр 10 останавливается. Включают гидроцйлиндр 34 на обратный ход. При этом .захват освобождает штангу. Включается гидроцилиндр 10, который перемещает несущую каретку 14 в исходное положение. В процессе движения, когда до конца хода гидроцилиндра 10 останется расстояние, равное величине шага передвижки цепей, в контакт с перемычкой 52 входят выступы 37 и перемещают перемычку, а вместе с ней и корпуса 44 храповых механизмов, собачки которых упираются в поверхности желобов верхних и нижних цепей. Тем самым перемещаются цепи с желобами и штангой 9, перенесенной с оси бурения в новое положение. Ее место занимают свободные желоба, готовые для приема следующей щтанги. Формула изобретения 1.Устройство для приема и выдачи щтанг на буровом станке, содержащее две параллельные цепи с желобами для штанг, храповой механизм для перемещения цепей, установленную в направля1Ьщих каретку с силовым цилиндром и подвижными захватами для перемещения щтанги на ось бурения, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности процесса сборки и демонтажа бурового става, каретка снабжена упорами и неподвижными захватами с роликам а подвижные захваты снабжены вилками с эксцентриками, упругими элементами и роликами, с осями которых щарнирно соединены вилки, причем подвижные захваты щарнирно соединены с упорами, а храповой механизм установлен с возможностью перемещения вдоль цепей. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что неподвижные захваты, упоры, подвижные захваты с вилками расположены в разных плоскостях. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что собачки храповых механизмов установлены с возможностью взаимодействия с поверхностью желобов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 166288, кл. Е 21 С 1/00, 1963. 2.Авторское свидетельство СССР № 485217, кл. Е 21 С 9/00. 1974 (прототип). { f e sof,jL

8«2«ff«7A A.

f f f Г 50

-«/ 47 iS.

-/ -/(7

«.

35 (риг.

В

23

33

Г- Г

виВЛ

Фиг.6

10

/

/4

Фиг. 9