УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ВЫДАЧИ БУРОВЫХШТАНГ Советский патент 1981 года по МПК E21B19/14 

Изобретение относится к горной промышленности,в частности к устройствам для приема и вьщачи буровых штанг. Известно устройство для приема и вы дачи буровых штанг, содержащее две параллельно расположенные замкнутые цепи совершающие перемещение вместе с укр пленными на них штангоудерживающими .желобами под действием храпового механизма, передвижную каретку с внутренными направляющими пазами и размещенными в них подпружиненными кулачками для захвата штанг, гидроцилиндр для перемещения кулачков, и копир обеспечивающий зажатие кулачками штанги l. Сйнако в процессе экслуатации этого устройства .с буровыми станками, имек щими подвижный (в осевом направлении) вращатель, при свинчивании и развинчи ванЕШ буровых штанг происходит износ контактирующих поверхностей кулачков и штавги. Это происходит потому, что поданную из кассеты штангу на ось бурения необходимо соединить со штангами, находящимися в скважине. Для этого вращатель подается в осевом направлении, хвостовик штанги захватывается патроном вращателя и штанги, по. оси бурения пода ется к штангам, находящимся в скважине. Вращатель станка включается на вра: щенце и штанга свинчивается. Поступательное (осевое) и вращательное движенне штанги относительно захватывающих ку лачков приводит к износу поверхностей кулачков и щтанги. При износе поверхностей кулачков или щтанги кулачки не могут удержать штангу в рабочем положении, так как она выскакивает из них Известно устройство для приема ивыдачи буровых шта11Г, содержащее корпус с размещенными в нем параллельными замкнутыми цепями со штанговедущими желобами и связанным с цепями храповым, механизмом, каретку, на которой установлен гидроцилиндр, соединенный с механизмом захвата штанг, включающим подвижный и неподвижный захватные элементы, упоры, ролики и втулку, и гидроциливдр перемещения каретки jf. Недостатком.известного устройства яв ляется то, что при захвате штанг ролиjcaMH и эксцентриками вращение роя1гков относительно своих осей возможно лишь при вращательном двилсении штанги. При осевом перемещении штанги ролики не ориентируются в нужное положение, так как-не могут вращаться относительно своих осей. Кроме того, для удержания штанги захватвыполнен силовым и из-за скольжения поверхности роликов и штанги относительно друг друга происходит их износ. Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства за счет обеспечения возможности ориентации роликов относительно штанги при ее поступательном и вращательном движении. Поставленная цель достигается тем, что механизм захвата штанг снабжен поворотными серьгами, оси которых закреплены в неподвижном захватном элементе, упоре и вилке, а ролики установлены в серьгах, причем ось поворота каждой серьги расположена в плоскости вращения ролика, а ось вращения ролика и ось поворота серьги размещены в разных плоскостях. На фиг. 1 представлено устройство, общий вид, на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - вид В на фиг. 2; на фиг. 5 вид С на фиг. 3, на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 5; на фиг, 7 - ,-захват с ролика ми и cepьгaмиi на фиг. 8 разрез Е-Е на фиг. 7, на фиг. 9 - разрез на фиг. 8. Устройство для приема и выдачи шта на буровом станке состоит из. стенки 1, овального кожуха 2, между которыми имеется проем 3. К торцам кожуха 2, и стенке 1 крепятся крышки 4, к которым через опоры 5 прикреплены направляющие утюги S, между которыми натянуты цепи 7 с желобами 8, в которые всзтавпены штанги 9. К стенке 1 одним концом крепится гвдроцилиндр 10 при помощи опоры 11 и оси 12, другой конец гидроцилиндра Ю вилкой 13 присоединен к несущей каретке 14. Несуща каретка 14 имеет опоры 15 с Т-образными утолщениями 16, входящими в паз 17, имеющиеся в стенке 1. Пазы 17 рас- 55

положены .симметрично и параллельно оси гидроциливдра 10. Такое соединение неcymeia каретки 14 со стенкой 1 позвоимеющими Т-образные пазы, расположенные симметрично и перпендикулярно к плоскости стешш 1. ляет ей осуществлять перемещение относительно стенки 1. На каретке 14 укреплены неподвижные захваты 18, расположенные симметрично оси гидроциливдра Ю. Захваты 18 имеют отверстия, в которых размещены оси 19 принадлежащие серьгам 2О. В серьгах 2О на осях 21 посажены ролики 22. На несущей каретке 14, также симметрично оси гидроцилиндра 10 укреплены упоры 23, в отверстиях которых размещены оси 19, принадлежащие серьгам 20. В серьгах 20 на осях 21 посажены ролики 22. Концы упоров 23 посредством осей 24 соединены с подвижными захватами 25, образующими шарнирные пары. Другие ко1щы захватов 25 посредством осей 26 соединены с вилками 27. Валки 27 подпружинены упругими элементами 28, закрепленными на внешних поверх-, ностях подвижных элементов 25. Вилки 27 также имеют отверстия, в которых размещены оси 19, принадлежащие серьгам 2О. В серьгах 2О на осях 21 посалсены эксцентрики 29. Неподвижный захват 18, упор 23 и подвижный захват 25 образуют зев захвата. Необходимо отметить, что оси всех отверстий пересекаются в центре зева захвата. Это необходимо для равномерного поворота осей серьги и исключения явления несовершенного конуса (оси вращающихся деталей не пересекаются в одной точке оси). .Кроме того, оси 19, принадлежащее серьгам 2О, расположены эксцентрично продольной оси симметрии серьг, т.е. имеется эксцентриситет е, это облегчает поворот осей в отверстиях. Серьги 20 от выпадания, соответственно, из захватов 18, упоров 23 и вилок 27 удерживаются пружинными кольцами 30. . Подвижные захваты 25 имеют KpoHi- штейнь 31, в которых крепится ось 32. К оси 32 шарнирно прикреплены шток гидроцкпйндра 33. Корпус гидроцилиндра 33 осью 34 шарнирно крепится х. крон- 35, жестко укрепленному на каретке 14. На каретке 14 жестко попарно укреилены выступы 36 и 37. На основной стенке 1 имеются профиль ные пазы 38, лараплельные пазам 17 и оси гидроцилиндра 1О. С пазами 38 подвигкно сопряжены опоры 39 при помощи Т-образного. утолщения 40. К опорам 39, соединенным между собой перемычкой 41, прикреплены направляющие 42, ВопорахЗЭ и/прилегаювдгд. к ним сторонах направляющих 42 имеются пазы 4 Направляющие 42 сопряжены с корпусами 44 храпового механизма, имеющими пяты 45 с Т-образными утол щеииями, входящими в пазы направляющих 42. Пяты 45 жестко соединены между собой тягой 46, которая . проходит CJCBogb паз 43 в опорах 39 и направляющих 42. Тяга 46 лишена воз- можности проворачиваться в пятах 45. К тяге 46 шарнирыо прикреплены один конец пздрод тивдра 47, другой конец которого укреплен к перемычке 41. В корпусах 44 храповых механизмо размещены подпружиненные собачки 48, которые одними концами упираются в ж лоба 8, Исходное пололсение устройства перед наращиванием бурового .става: гвдроцилшадр 10 .сдвинут, несущад каретка 14 с захватами расположена внутри устрой ства. Гидроциливдр 33 таюке сдвинут, ч обеспечивается открытое положение захвата. Оси21 серьг 20 параллельны горизонтальной плоскости. Перед открыты захватом в . желобах 8 размещена щт га 9, в других желобах также находятся щтанги, но в желобах обращенных к стенке 1, штанги отсутствуют. Пере- мычка 41 контактирует с выступами 36 и находится в крайнем попожетш (макси мально удалена от оси бурения), гидроци линдр 47 сдвинут. Собачки 48 храпового механизма контактируют со стенкой желоба 8. Предлагаемое устройство при наращивании бурового става (вьщача щтанг из устройства) работает следующим обра зом. По окоггаанию бурения на длш1у очередной щтангй вращатель буросбоечной машины отводят в крайнее заднее положение и включается гидродилш-адр 10. При этом несущая каретка 14 движется, по пазам 17 до тех пор, пока упоры 23 роликами 22 и захваты 18 роликами 22 не упрутся в. штангу 9. Затем В1шючают гидрошшиндр 33, который раздвигаясь воздействует на ось 32. При этом подви ные захваты 25 с вилками 27 поворачив ются относительно осей 24, Такое движение захватов с вилками осуществляетс до тех пор, пока эксцентрики 29не коснутся щтанги 9. Дальнейшая раздвижка гидродилиндра вызывает сжатие упругих элементов 28. В таком доложении захват закрыт, гвдроцилиндр 33 отключается. Затем опять включается гидрошти1щр 10 который выдвигает несущую каретку 14 с захватом, в котором находится щтанга 9, на ось бурения. В процессе этого движения, когда до оси бурения остается расстояние, равное шагу передвижки цепи, выступы 37 сопри1Исаются с перемычкой 41, соединяющей опоры 39, и заставляют эти опоры, а вместе ,с ними и корпуса 44 с собачками 48, перемещаться в пазах 38 вдоль цепи 7. В коьще хода гидроцилнндра . 10 концы собачек 48 упираются в поверхности желобов 8 нижней и верхней цепей 7 таким образом, что при обратном движении заставляют двигаться вместе с собой и желоба 8 с цепями 7. Затем происходит соединение- штанги, удерживаемой в захвате и вьщвинутой на ось бурения, с бурильной машиной, например при помощи конической резьбы. При этом штага должна оказывать сопротивление вращательному движению в захвате (это необходимо для соединения, свинчивания штанги с патроном). При соединении штанги, находящейся в захвате с патроном, за счет .сил трения, возникающих в процессе соединения, патрон пьттается провернуть штангу. Этот поворот штанги приводит к тому, что серьги 20, ориентируются относительно щтанги, , так как они своими роликами и эксцентриками прижаты к ней, а их оси вращения (оси вращения серьг) расположены эксцентрично их продольной оси симметрии. Ознентадия серьг заканчивается, когда оси вращения роликов и эксцентриков становятся параллельными меясду собой и параллельными оси враще - . ния щтанги. Переменное содротивление вращению штанги в захвате создается подпружи- . ненной вилкой с эксцентриком. После соединения (свинчивания) штанги 9 с вращателем бурилйной машины про- / исходит их совместное движение до штанги, находящейся в скважине. При этом штаага, зажатая в захвате, может подаваться как без вращения (вращатель движется туглько поступательно), так и с вращением (вращатель осуществляет вращательное и поступательное движение). При подаче щтанги без вращения под действием усилия подачи и сил трения оси 19 поворачиваются в отверстиях. Ролики 22 и эксцентрик 29, расположенные в серьгах 20, за счет поворота осей ориентщ)уюрся в таком положении, что начинают врв щаться относительно осей 21 (т.е. трение кольжения при поступательном перем&щэшш штанги заменено на трение качения). П1эи сообщении штанги сразу двух движений, вращательного и поступательного, .ролики и эксцентрики лгод действием усилия подачи и крутящего момен та также за счет поворота осей 19 ориен тируются в наивыгоднейшем положении. После свинчивания включают гидро- цилиндр 33 на обратный ход, что приводит к перемещению оси 32, а вместе с ней и захватов 25 с подпружиненными вилкам 27. Вследствие этого движения захваты раскрывакртся и освобождают штангу. Затем включают гидроцилиндр 10 на обра ный ход, который заставляет двигат1гся несущую каретку 14. В момент начал движения несущей каретки 14 выступы 37 выходят из контакта с перемычкой 41, каретка 14 продолжает двигаться. Движение продолжается до тех пор, пока до конца хода гидроцилиндра Ю не останется расстояние, равное шагу передвижки цепей. При достижении этого расстояния выступы 36 входят в контакт с перемычкой 41 и заставляют перемычку 41, а вместе с ней и опоры 39 с корпусами 44 двигаться в пазах. 38. так собачки 48 упираются в поверхности желоба 8, верхних и нижних цепей 7, то они заставляют двигаться желоба цепями 7. В момент, когда заканчивается ход гидроцилиндра 10, желоба 8 верхнего и нижнего контуров цепей 7 перемещают штанги на ход цепи (при котором место вьшесенной на ось бурения штанги занимает следующая по ходуштанга Далее цикл вьщачи штанг повторяется. Для работы устройства при приеме штанг необходимо включить гидроцилшздр 47, который раздвигаясь перемеща тягу 46, проходящую в пазах 43. Перемещаясь, тяга 46 заставляет двигаться корпуса 44 с собачками 48 в пазах направляющих 42. При этом движении собачки 4 8, обращенные к стенке 1, выходя из контакта с поверхностями желобов 8, распопонсенных на ближних к стенке 1 ветвях цепей 7. В конце хода {гидроцилиндр 47 раздвинут ) корпусов 44 втор собачки 48 входят в контакт с поверхно тями желобов 8, расположенных на хцзотивоположных ветвях тяговых цепей 7. Далее происходит выдвижение каретки 14, захват штанги находящейся на оси бурения, отвод захваченной штанги в устройство к перемещение тяговых цепей со штангой на шаг передвижки. Устройство готово для приема следующей штанги. Наличие захватов, оснащенных свободно вращающимися серьгами с роликами и эксцентриками, позволит исключить заклинивание штанги в захватах. Ожвдаемый экономический эффект от применения одного устройства составит 200ОО р. Формула изобретения Устройство для приема и выдачи буровых штанг, содержащее корпус с размещенными в нем параллельными замкнутыми цепями со штанговедушими желобами и связанным с цепями храповым механизмом, каретку, на которой установлен ги- дроцилиндр, соединенный с механизмом захвата штанг, включающим подвижный и неподвижный захватные элементы упоры, ролики и вилку, и гидроцилиндр перемещения каретки, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет обеспечения возможности ориентации роликов относительно штанги при ее поступательном и вращательном движении, механизм захвата штанги снабжен поворотными серьгами, оси которых закреплены в неподвижном захватном элементе, упоре и вилке, а ролики установлены в серьгах, причем ось поворота каждой серьги расположена в плоскостивращения ролика, а ось вращения ролика и ось поворота серьги размещены в разных плоскостях. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 485217, кл. Е 21 С 9/ОО, 1974. 2.Труды Кузбасского политехничес- кого института. Вып. 2, Кемерово, 1978, с. 144 (прототип).

10

/ П ri

- .А

W

/3

If. Ч-S 148 ktf$

8

btfaz.l