Устройство для захвата гидроиглы Советский патент 1981 года по МПК E02D11/00 E21B19/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАХВАТА ГИДЮИГЛЫ

Изобретение -относится к устройствам для захвата гидроигл при игловой гидрооттайке мерзлых пород с использованием станков вибровращательного бурения. Известны устройства, в которых захват бу ровых труб осуществляется снаружи трубы путем радиального перемещения щечек различ ной конфигурации, приводимых в действие либо непосредственно приводом, например гидроцилиндром, либо через систему рычагов 1. Однако указанные устройства не обеспечивают подачу трубы вверх, ее центровку и вращение зажатой буровой трубы, что исключает их и использование в станках вибровращательного бурения, где гидроигла для установки в рабочее положение должна лройти сквозь захват соосно с ниппе лем и иМеть возможность вращения в захвате для навинчй ванкя на ниппель. Известны устройства, в которых захват бу ровых труб осуществляется изнутри заостренными щтырями, перемещаемыми горизонтально или под некоторым углом вверх гидроили пневмоприводом 2. Указанные устройства предназначены только для извлечения буровой трубы из скважины и не могут быть использованы для установки гидроигл в рабочее положение, так как гидроигла имеет внутреннюю резьбу для навинчивания на Ниппель вибровращательной каретки. Известны также устройства, захват бурильных труб в которых осуществляется снаружи элементами клинового типа, сближающимися с трубой при движении вниз по наклонным направляющим поверхностям 3). Устройства для захвата клинового типа также не могут быть использованы в станках вибровращательного бурения. Известен щтангодержатель, используемый при извлечении гидроигл для повторного их использования и представляющий собой кольцо с конической внутренней поверхностью, в котором помещена обойма с шариками. При введении конца гидроиглы в нижнее от;верстие щтангодержателя щарики перемещают|ся вверх и в стороны, пропуская гидроиглу.ри подъеме штангодержателя вверх шарики, катываясь по конической поверхности, раслиниваются между нею и гидроиглой, надежо зажимая последнюю. Освобождение гидроглы осуществляется нажатием педали, котоая поднимает обойму с шариками 4.

Недостатком данного штангодержателя явяется то, что при сообщении гидроигле вращения и вибрации поднятая обойма не препятствует контакту шариков с гидроиглой, jg что вызывает их быстрые перемещения между конической поверхностью кольца .и гидроиглой, в результате чего происходит быстрый износ кольца и гидроиглы. Кроме того, освобождение гидроиглы путем поднятия обой- J5 мы с шариками требует зна«11ггельных усилий даже при небольшом износе кольца и гидроИП1Ы, так как шарики оказываются утопленными в лунки, выбитые ими в, конической поверхности кольца и теле гидроиглы,20

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для захвата гидроиглы, преимущественно для станков вибровращательного бурения, .rteHное на корпусе ниппеля и включающее закли- 25 кивающие элементы, расположенные симметрично относительно продольной оси устройства И друг друга с образованием отверстия для прохода гидроиглы. Захват гидроиглы в этом устройстве осуществляется симметрично рас- зо положенными относительно его продольной оси подпружиненными роликами, перемещаю1ЦИМИСЯ вдоль направляющих, наклон которых к продольной оси устройства изменяется с помощью злектромагнитов, якори которых35

жестко закреплены на направляющих. При подаче питания на электромагниты угол наклона направляющих (минимальный и ролики закли кивают гидроиглу. При обесточенных электромагнитах угол наклона направляющих макси- 40 мальный и касание роликов с гидроиглой не происходит (5J.

Недостатком этого устройства является его сложность и необходимость подведения электрического питания к захвату, что создает45 повышенную опасность для обслуживающего персонала. Кроме того, усилие, развиваемое устройством при захвате гидроиглы, зависит от мощности и, следовательно, габаритов электромагнитов, увеличение длины гидроиглы JQ приЕСДит к резкому увеличению габаритов, веса устройства, величины потребляемой им электроэнергии и степени износа деталей со свободной посадкой под действием возмущающей сипы вибратора.55

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение безопасности при эксплуатации устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для захвата гидрЬиглы, преимущественно для станков вращательного бурения, закрепленное на корпусе ниппеля и включающее злементы, располбженньге симметрично относительно продольной оси устройства и друг друга с образованием отверстия для прохода гидроиглы, концы которых жестко закреплены в кольцах, одно из которых вь1полнено с резьбой для соединения с кортгусом ниппеля, в нижней части которого образован ограричительный .упор, при этом направление навивки пружин противоположно направлению вращения ииппеля, а их внутренний диаметр в средней части меньше наружного диаметра гидроиглы, при этом шаг навивки определяется из соотношения

ti-.V7Jrni J-D),

где Df- - наружный диаметр гидроиглы;

Оп внутренний диаметр пружин в средней части; п - число пружин; d - диаметр прутка пружин.

На фиг. 1 и 2 представлены два варианта устройства для захвата гидроиглы, отличающиеся верхним креплением заклинивающих элементов (пружин) и их количеством.

Устройство состоит из трех пружин 1 (фиг. левой навивки. Диаметр которых в средней части меньше наружного диаметра гидроиглы. Концы пружин 1 жестко закреплены в кольцах 2 и 3, диаметр отверстий которых несколько больше диаметра гидроиглы. Верхнее кольцо 2 выполнено фигурным (фиг. 1) и соединено с корпусом 4 ниппеля 5 посредством резьбового соединения с шагом, равным шагу резьбы ниппеля 5. В нижней части корпуса 4 выполнен ограничительный упор 6 для предотвращения свинчивания кольца 2 с корпуса ниппеля 4. Шаг навивки пружин 1 соответствует соотношению

-h-VicHD -D ltH a--.

На фиг. 2 представлен второй вариант устройства для захвата гидроиглы, отличающийся от «первого тем, что имеет не три, а две пружины, а также иной узел крепления верхнего Конца пружин к кольцу 2. Устройство имеет пружины 1, шаг навивки которых выбирается в соответствии с тем же соотношением, что и в устройстве по первому варианту. В средней (рабочей) части внутренний диаметр пружин 1 меньше наружного диаметра гидроиглы, а концы пружин расширены и жестко закреплены на верхнем 2 и нижнем 3 кольцах. 0тпичие пружин на фиг. 2 от пружин на фиг. 1 состоит в том, что диаметр пружин в верхней части значительно больше, чем в нижней, пер ход от рабочей части выполнен по конусу, а шаг навивки h nd (виток к витку). Ко струкция верхнего кольца 2 упрощена. В остальном конструкция устройства анало гична устройству по первому варианту (фиг. Работа устройства осуществляется следующ образом. Захват гидроиглы осуществляю в нижнем положении устройства (у почвы)- При этом пружины 1 изгибают относительно оси ниппеля на нужный угол, гидроиглу резьбовьш концом вводят в отверстие захвата. Предлагаемая конструкция заклинивающих злементо использует свойство витых пружин изменять свой диаметр: увеличивать его при сжимании пружины и при закручивании ее в направлении, противоположном направлению, навивки. Поэтому для введения конца гидроиглы в осевое отверстие уст|юйства, его диаметр необходимо увеличить, для этого поворачивают кольцо 3 в направлении навивки, вводят гнд роиглу и затем отпускают кольцо 3. Пружины I, стремясь вернуться в исходное положение, плотно обхватывают гидроиглу. После этого устройство для захвата вместе с зажатой в нем гидроиглой поднимают вверх, пок последняя не займет вертикальное положение. При подъеме гидроигла своим весом созда ет усилия растяжения пружин, благодаря чему они еще плотнее обхватывают ее, удерживают от выскальзывания. Как только гидроигла займет вертикальное положение, подъем прекращают и начинают опускание устройства. Опускание продолжают и после упора нижнего конца гидроиглы в почву, при этом уси лия, создаваемые гидроиглой в пружинах 1, меняют свой знак и начинают сжимать пруо жины, тем самым увеличивая их внутренний диаметр в средней части, пока он не станет достаточным для прохода гидроиглы. При этом щаг пружин уменьшается до значения D,, (внутренний h nd, так как диаметр пружин равен наружному диаметру гидроиглы). Гидроигла проходит сквозь пружины 1 до соприкосновения с ниппелем 5. Затем включают привод вращения ниппеля и гидроигла навинчивается на ниппель, одновременно закручивая пружины против направления навивки и тем самым сжимая их. При этом кольцо 2, жестко связанное с пружинами, вращается относительно корпуса 4 ниппеля, навинчиваясь на него г,инхронно с навинчиванием гидроиглы на ниппель 5. При работе бурового станка устройство , для захвата синхронно с гидроиглой враща: ется и вибрирует. После бурения и установки гидроиглы приводы вращателя и вибратора останавливают, саму гидроиглу застопоривают, привод вращателя реверсируют. При этом ниппель 5 свинчивается с гидроиглы, одновременно корпус ниппеля 4 вывинчивается из колыи 2 до соприкосновения его (кольца) с ограничительным упором 6. После этого кольцо 2 начинает вращаться синхронно с корпусом 4 ниппеля, раскручивая пружины в направлении навивки и увеличивая их внутренний диаметр. Затем ниппель 5 с устройством для захвата гидроиглы поднимают, продолжая вращать, и пружины сходят с гидроиглы. При установке следующей гидроиглы цикл повторяется. Работа устройства, изображенного на фиг. 2, осуществляется аналогично. Механизация наращивания труб с использованием предлагаемого устройства для захвата гидроиглы позволяет уменьпшть время на наращивание гйдроиглы и полиостью исключает ее ручной подъем, что в значительной мере снижает вероятность травматизма и увеличивает безопасность работы бурового мастера. Формула изобретения Устройство для захвата гидроиглы, преимущественно для станков вибровращательного бурения, закрепленное на корпусе ниппеля и включающее заклинивающие элементы, расположенные симметрично относительно продольной оси устройства и друг друга с образованием отверстия для прохода гидронглы, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повьппения безопасности при эксплуатации, заклинивающие элементы выполнены из пружин, конщ.г которых жестко закреплены в кольцах, одно из которых выполнено с резьбой для соединения с орпусом ниппеля, в нижней части которого бразован ограничительный упор, при этом аправление навивки пружин противоположно аправлению вращения ниппеля, а их внутренИИ диаметр в средней части меньще наружого диаметра гидроиглы, при этом щаг наивки определяется из соотнощенйя ll---Vir() наружный диаметр гидроиглы; 0 - внутренний диаметр пружин в средней части; п - число пружин; d - диаметр прутка пружин.