Устройство для ударно-канатного бурения Советский патент 1980 года по МПК E21B1/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАРНО-КАНАТНОГО БУРЕНИЯ

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при бурении скважин различного назначения с использованием станков ударно-канатного бурения. Известен виброгрейфер, включающий вибратор с дебалансами, зубчатую передачу и трубчатый корпус . Особенностью виброгрейфера являет ся то, что привод его вибратора осуществляется рабочим канатом бурового станка без спуска в ствол электричес кого кабеля . Недостаток виброгрейфера заключае ся в том, что смонтированный в нем кривошипно-шатунный механизм для пре образования возвратно-поступательного движения рабочего каната станка во вращательное движение обгонной муфты при диаметре виброгрейфера 250 мм и меньше затрудняет использование всей длины хода рабочего каната. Кроме того, приводной механизм имеет значительное количество зубчатых колес и валов, что снижает КПД передачи . Известно устройство для бурения, включающее корпус, ударный механизм .с электромагнитным вибратором, ударнилом и наковальней, генератор и шток Г2Л . Однако его невозможно использовать в условиях ударного бурения скважй«, которое в ряде случаев является наиболее рациональным (например, при бурении скважин на воду). Целью изобретения является повышение надежности устройства для ударно-канатного бурения. Указанная цель достигается тем, что на нижней части штока смонтирована обмотка якоря, вдоль корпуса смонтирована обмотка индуктора. На фиг. 1 изображено устройство., общий вид; на фиг. 2 - узел Т на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на Фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1. Устройство состоит из корпуса 1, электромагнитного вибратора 2, грунтоз борной трубы 3, штока 4 с обмоткой якоря 5 и индуктора 6, включающего электромагнит 7 с обмоткой 8. Электромагниты индуктора смонтированы в специальном корпусе 9, укрепленном в корпусе 1. Верхняя часть корпуса 1 имеет уплотнение 10, герметизирующее отверстие , в котором перемещается шток 4.

На верхнем конце штока 4 укрепляется канатный замок 11, соединяющийся с рабочим канатом 12 станкаударноканатного бурения.

Якорь 5 укрепляется на нижней части штока 4, который в этом месте имеет квадратное сечение 13. Пластины якоря, стянутые стержнями 14 в единый блок 15, сопрягаются со штоком 4 через медную прокладку 16. Для крепления блока 15 используется втулка 17 и гайка 18, навинчивающиеся на резьбовую часть штока.

Электромагниты 7 индуктора, расположенные диаметрально по длине корпу.са 9, крепятся винтами 19. В плоскости, перпендикулярной размещению электромагнитов, установлены направляющие 20 и 21.

По направляющей 21 через изоляционные прокладки 22 и 23 смонтированы токосъемные шины 24 и25.

Втулка имеет два выступа 26, расположенные диаметрально, на которых установлены ограничительные ролики

27,передвигающиеся по пазам направляющих 20 и 21 . Такое конструктивное решение обеспечивает возвратно -поступательное движение якоря вдоль продольной оси устройства с неизменной величиной зазора между якорем и индуктором ,

На выступах 26 смонтированы также два подпружиненных двуплечих рычага

28,на которых укреплены угольные щетки 29 и 30. Эти щетки соединены с выходнь 5И концат ш обмотки якоря.

Токосъемные шины 24 и 25 соединены с обмоткой электромагнитного вибратора и параллельно - с обмотками электромагнитов индуктора.

Электромагнитный вибратор 2 имеет ударник 31, удерживаемый пружиной 32. Нижняя часть ударника снабжена бойком 33, взаимодействующим с наковальней 34.

Для предотвршцения жестких ударов при достижении штоком 4 крайних верхнего и нижнего положений имеются пружины 35 - на сальнике 10 и 36 - в нижних частях направляющих 20 и 21.

При работе устройство, подвешенное на рабочем канате 12 бурового станка, опускается на забой скважины. После этого включается ударный меха-ниэм станка, обеспечивающий возвратит но-поступательное движение каната 12 с частотой .50 кол/мин.

При первоначальном движении вверх канат 12 перемещает шток 4, и обмотка якоря пересекает магнитны е силовые линии электромагнитов индуктора 6. Индуктирующаяся при этом в обмотке якоря 5 знакопеременная ЭДС с помощью вентилей преобразуется в пульсирующий ток одного направления и подается в Обмотку электромагнитного вибратора 2. Частота пульсаций тока зависит от

частоты колебаний каната 12 и числа установленных пар полюсов индуктора 6 на пути движения якоря.

При движении щтока 4 вниз под действием силы тяжести процесс индуктирования ЭДС происходит так же, как 5 и при его движении вверх.

Погружение грунтозаборной трубы 3 и ее заполнение породой происходит под действием ударов, передаваемых

.наковальне 34 бойком 33 ударника 31.

Непрерывность колебаний ударника 31 при нахождении устройства на забо обеспечивается при постоянной работе ударного механизма бурового станка и возвратно-поступательном движении

15 рабочего каната 12.

Расчеты показывают, что.при наружном диаметре устройства 250 мм - найболее приемлемом для условий ударно-канатного бурения скважин на воду с помощью описанного устройства обес печивается привод электромагнитного вибратора 2 мощностью 2,5-3 кВт при частоте колебаний его ударника 31,

равной 800-1000 кол/мин. Опыт приме . нения вибрационных средств при бурении показывает, что такой режим колебаний позволяет эффективно погружать в породу устройства диаметром

200-350 мм.

После заполнения грунтозаборной трубы 3 производится подъем устройства на поверхность и его разгрузка

обычным путем. Устройства для ударноканатного бурения предложенной конструкции могут применяться не только для разработки пород. В тем случае, если от устройства отсоединить

грунтозаборную трубу 3, то ее виброударный механизм может быть использован для ликвидации прихватов и заклиниваний бурового инструмента на забое.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что значительно улучшаются условия эксплуатации, так как

конструктивное решение устройства в наибольшей степени отвечает особенностям ударно-канахного бурения скважин.

Формула изобретения

Устройство для ударно-канатного бурения, включающее корпус ,ударный механизм с электромагнитным вибрато 0 ром, ударником и наковальней, генератор и шток, отличающеес я тем, что, с целью повышения Надежности устройства, обмотка якоря генератора смонтирована на нижней

65 части штока, который связан с канатем, а обмотка индуктора размещена вдоль корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

свидетельство СССР

02 а 9/02, 24.11.75.

свидетельство СССР 21 В 3/12, 06.10Л5

L-«

L

го