Устройство для бурения фасонных скважин Советский патент 1981 года по МПК E21C1/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ФАСОННЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к горному лу, а именно к устройствам для буре ния фасонных скважин, преимуществен но горизонтальных и наклонных. Известно устройство для бурения фасонных скважин, содержащее шиек с буровой коронкой и установленную между ними оконтуривающую режущую раму 1 . Однако это устройство имеет суще ственный недостаток, заключающийся в том, что оно может быть применено только на многошпиндельной машине, так как не имеет стабилизатора направления бурения и требует применен специального привода для поперечног колебания рамы. Известно также устройство для бурения фасонных скважин, включающе шнек с буровой коронкой, установленную между ними оконтуривающую режущую раму и стабилизатор направленности бурения, в котором свободно пропущен шнек с вил ом 2}, Однако известное устройство характеризуется значительными недостатками, заключающимися в том, что оно сложно по конструкции, так как содержит множество взаимодействующих между собой механических и гидравлических узловJ снижающих надежность работы устройства. Оно ограничено по принципиальным возможностям, поскольку в случае необходимости замень оконтуривающей рамы квадратной формы на другую форму (эллиптическую, треугольную и. т.п.) требуется изменение конструкции и компоновки ряда узлов устройств. Цель изобретения - получение скважин различной конфигурации и упрощение конструкции. Эта цель достигается тем, что вал шнека снабжен дисковым водилом, ри этом рабочая плоскость водила асположена под углом к оси вала щнеа с возможностью взаимодействия с контуривающей режущей рамой, а рама шарнир но укреплена на валу ганека. Причем шарнир вьтолнен в. виде кардана, одна вилка которого, расположенная со стороны буровой коронки, установлена на валу шнека посредством упорного подшипника и жестко соединена посредством кронштейнов со ст билизатором, а крестовина идругая вилка кардана вьшолнены с соосными центральными, тороидальной формы, от верстиями, в которых свободно пропущен вал шнека, а оконтуривающая режущая рама укреплена на этой вилке. Кроме того, верхняя часть стабилизатора вьтолнена в виде полуцилиндра с диаметром меньшим диаметра буровой коронки, а нижняя часть - со ответственно форме оконтуриваюЩей режущей рамы. На фиг.1 изображен общий вид устройства с продольными разрезами стабилизатора, крестовины и примыкающей к дисковому водйлу вилки с оконтуривающей режущей рамой и частичным разрезом вала шнека с дисковым водилом} на фиг.2 - разрез А-А на иг.Ц на фиг.З - вид В на фиг.1, где пунктирными линиями показаны варианты конфигурации оконтуривающей режущей рамы - прямоугольной и шестигранной. Устройство для бурения фасонных скважин состоит из шнека 1 с буровой коронкой 2, установленной между ними оконтуривающей режущей рамы 3 и стабилизатора 4 направленности бурения, в котором свободно пропущен шнек i, связанный с опорными лучами 5 стабилизатора 4 посредством подшип никовых узлов 6. Рама 3 посредством шарнира укреплена на валу 7 шнека 1 который снабжен наклонно (под углом ct) расположенным дисковым водилом Упомянутый шарнир выполнен в виде кардана, одна вилка 9 которого, расположенная со стороны коронки 2, установлена на валу 7 шнека 1 посредством подшипникового узла 10, включающего упорный подшипник 11, и жест ко соединена посредством кронштейнов 12со стабилизатором 4, а крестовина 13и другая вилка 14 кардана выполнена с сооснымн центральными тороидальной формы отверстиями 15 и 16, в которых свободно пропущен вал шнека 1, причем рама 3 укреплена на вилке 14 (на .3, вилка 14 и рама 3 усповно показанЬ как единое целое, но практически они вьтолняют4ся разъемными, с целью обеспечения возможности замены рамы одной формы на другую, а также для вьшолнения | peMOHTaJ. Нижняя часть стабилизатора 4 выполнена соответственно форме нижней части рамы 3 (на фиг. и 2., это половина квадрата а, являющегося одним из вариантов формы рамы 3, а на фиг.З - половина прямоугольника и шестигранника), а верхняя - в виде полуцилиндра S с диаметром меньшим диаметра бзфовой коронки 2, что обес-/ печивает наличие зазора (фиг.1). Для варианта рамы квадратной формы (фиг.Т) предусмотрены конические ролики J7, взаимодействующие с верхней частью стенки скважины JD . Для других форм рамы 3 указанные ролики должны устанавливаться в местах, где их контакт со стенкой скважины исключает подъем коронки 2 вверх (т.е. увод скважины вверх) и не препятствует свободному вращению стабилизатора 4 на вале 7 (если исключить взаимодействие стабилизатора 4 с нижней частью стенок скважины). Стабилизатор 4 в нижней своей части выполнен с приемным выступом 18 с цилиндрическим внутренним вырезом Z ,.сходящим почти на нет в направлении к раме 3. Предлагаемое устройство посредством замка 19 соединено со ставом 20 шнеков, связанных с приводом их подачи и вращения (не показаны) . Коронка 2 снабжена внутри витками 21 шнека. Силовой контакт круговой поверхности водила 8 с вилкой 14 и рамой 3 осуществляется посредством роликов 22. С помощью привода через став 20 осуществляют; вращение и подачу устройства в сторону горного массива. Коронка 2 отбивает от массива горную массу, которая витками 21 своего шнека эвакуирует отбитую горную массу из забоя и проталкивает ее между стойками рамы 3 н шнеку 1. Этому перемещению горной массы способствует подача устройства в образуемую скважину, наличие приемного выступа 18 и качательные движения рамы 3. Поскольку нижняя часть 01 стабилизатора 4 имеет значительно большую массу, чем ее верхняя часть (фиг,2 К то под влиянием силы тяжести стабилизатор 4 стремится занять положение согласно фиг.1 и 2, при этом через кронштейны 2 удерживать от вращения 5 (поворота) узел 10 вместе с вилкой кардана. Внутренние диаметры тороидов отверстий 15 и 16 больше диаметра вала 7 в месте их установки на нем (на проточке вала 7) на величину обеспечивающую свободный поворот ра мы 3 в пределах телесного угла, ОП7 ределяемого плоским углом 2 об , т.е без взаимодействия тороидов с залом 7. Вследствие такой связи кардан не вращается вокруг продольной оси вала 7, а его крестовина 13 и вилка 14 вместе с рамой 3 получают равномерное, синхронное со скоростью вращения вала 7 волнообразно качательное движение, так что, например, крайние,расположенные но nepHMeT iy, точки (резцы), которые показаны волнистой линией, качаются по дугам с радиусами, равными расстоянию этих точек от точки качания, находящейся на пересечении оси вилки 9 с осью вала 7. Это движение им передается через укрепленные на дисковом водиле 8 ролики 22, которые обкатывая вилку 14 (или раму 3), что-одно и то де, заставляют ее вместе с крестовиной 13 качаться по вьшеуказанной сх.еме. При этом, поскольку расстояние между противЪположными стенками квадрата ; рамы 3 равно диаметру коронки 2, то выступающие за этот диаметр части рамы 3 при волнокачательном движении подрабатывают цилиндрическзто стенку скважины, оконтуривая ее до формы рамы 3, Формула изобретения 1. Устройство для бурения фасонны скважин, включающее шнек с буровой 66 коронкой, установленную между ними оконтуривающую режущую раму и стабилизатор направленности бурения, в котором свободно пропущен шнек с валом, отличающееся тем, что, с целью получения скважин различной конфигзфации и упрощения конструкции, вал шнека снабжен дисковым водилом, при этом рабочая плоскость водила расположена под углом к оси вала шнека с возможностью взаимодействия с оконтуривающей режущей рамой а режущая рама шарнирно укреплена на валу шнека. 2.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что шарнир выполнен в виде кардана, одна вилка которого, расположенная со стороны буровой коронки, установлена на валу шнека посредством упорного подшипника и жестко соединена посредством кронштейнов со стабилизатором, а крестовина и другая вилка кардана выполнены с;соосными центральными, тороидальной формы, отверстиями, в которых свободно пропущен вал шнека, причем оконтзфивающая режущая рама укреплена на этой вилке. 3.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что верхняя часть стабилизатора вьтолнена в виде полуцилиндра с диаметром меньшим диаметра буровой коронки, а нижняя часть - соответственно форме оконтуривающей режущей рамы. Источники информации, ринятые во внимание при эксперт1Йге 1.Патент США № 3856357, кл. 29912, опублик. 1973. 2.Патент США 4059163, л. 175-73, ойублик. 1977 (прототип).

Т