Стенд для исследования процесса шнековой закладки буровых скважин Советский патент 1981 года по МПК A01D46/26 

(54) СТЕНЦ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ШНЕКОВОЙ ЗАКЛАДКИ БУРОВЫХ СКВАЖИН

I

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для экспериментального исследования параметров процесса шнековой закладки буровых скважин, и может быть использовано и в других отраслях народного хозяйства при выполнении исследований по изучению структуры процессов уплотнения материалов, перемещаемых шнеком, например в технологических исследованиях процессов прессования полимеров в химической промышленности, пои исследовании прессовых сеялок в сельском хозяйстве и т. п.

Известен стенд для исследования формирования закладочного массива при щитовой системе разработки, вкпючанлций цилиндрическую емкость, поршень, динамометр, тензодатчики, метрический шток, опорную, укрепленную на шарнирах раму, приборы Для съема показаний тензодатчиков и приборы самописцы, при этом метрический штоквыполнен с кольцевыми проточками и снабжен двумя опорными кольцами, установленными с возможностью передвижки и фиксации на нем l.

Однако этот стенд нельзя использовать для исследования параметров процесса шнековой закладки буровых скважин.

Известен стенд для исследования параметров процесса шнековой заклад10ки буровых скважин, содержащий гильзу, дозирующий шибер, установленные в гильзе шнеки, снабженные вращателем, и опорную раму 2. Гильза имитирует буровую скважину и имеет окна

15 из прозрачного материала.

Однако такой стенд дает возможность исследователю работать в узкой области, ограниченной только визуапьjg ной оценкой процесса закладки с точки зрения геометрического формирования потока материала, транспортируемого шнеком, и поведения вращателя при нормальной режиме и перегрузках. 3 При этом нельзя получить очень важную информацию о распределении и изменении усилий формирования потока материала до момента его взаимодействия с дном гильзы { имитирующей забой буровой скважины , в начале этого вза имодействия и при последующем течении процесса собственно уплотнения закладочного материала вследствие его сжатия дном гильзы и прессующим витком шнека. Известный стенд не имеет также устройств по замеру крутящего момента осевых усилий, развиваемых шнеком, частоты вращения шнека и скорости заполнения гильзы закладочным материалом, позволяющих при синхронной записи всех параметров, например, на лент осциллографа получить более полную научную информацию об их корреляционных и функи юнальных связях. Эта информация очень важна для выбора оптималь ЕЫх конструктивных параметров шне ковых машин и режима их работы, обеспечивающих достаточно высокую степень уплотнения закладочного материала, необходимую производительность функции параметров устойчивости усту пов карьеров, подрабатываемых скважи нами и др . Цель изобретения - расширение области исследования путем реализации регулируемого сопротивления уплотнению закладочного материала в шнеке с одновременным измерением параметров процесса. Это достигается тем, что стенд снабжен направляющей для гильзы, выполненной в виде трубы и установленной соосно с гильзой, регулировочным тормозом, платформой, выполненной в виде ползуна, направляющими для плат формы, ограничителем хода платформы, установленным на опорной раме, упором , установленным на платформе и ди намометром, при этом гильза установл на с возможностью осевого перемещения относительно шнека в соосно уста новленной направляющей для гильзы, к торая, в свою очередь, установлена н платформе, а динамометр - между упором и гильзой, при этом регулировочный тормоз выполнен в виде фрикционной накладки, охватывающей часть вне ней поверхности трубы и установленно с возможностью взаимодействия с ней посредством регулировочного подпружи ненного винта, гайки и хомута, прикреп.пенногО к опорной раме. 7,4 На фиг. 1 1ре7к:тав,г1(М1 стенд, пил сбоку; на фиг. 2 - рпзреч А-Л фиг, I. Стенд содержит дочирующий шибер установле)) в гильзе 2, имитируюей буровую скважину с дном 3, ишек 4, соединенный с врашателем, включаюш м муфты 5 и 6 , Г10}гижаю11ий редуктор 7 и двигатель 8. 1Л-1льза 2 установ:1е.на с возможностью осевого перемещения относительно шнека 4 в cotjcsiofi 1 аправляю цей для гильзы, вы юлнен11ой в виде трубы 9. в которой эта Тильза распо.-южена свободно. Направляющая труба 9 yKpeiuieiia на подвижной в осевом направлерши платформе 10, цыпол1тс ной в виде ползуна, свободно установле1П1Ого в напра1зляющих { для платформа, KoropbiNm снабже 1а общая опорная рама 12 стенда, имеющая ограничитель 13 хода ататформы, Труба 9 снабжена регулировочным тормозом, обеспечивающим реааизацию регутшруемого сопротивления уплотне(гаю в гильзе 2 закладочного материала (на чертеже не показан) и выполненным в виде фрикционной накладки 14, охватывающей часть внешней поверхности трубы 9 и гфи имаемой к трубе 9 регулировочным подпруяиненным винтом 15 при помощи гайки 16, находящейся на xofryте 17, прикрепленном к опорной раме 12, Шнек 4 около дозирующего ишбера 1 выполнен с увеличенным шагом витков, а ближе к дну 3 гильзы 2-е уменьшением длЯ увеличения силы осевого перемещения закладочного материала. Стенд укомплектован шнеками 4 с различным шагом витков и соотношением диаметров несуш,ей трубы и собственно витков (номера отдельно не присвоены) . Платформа 10 снабжена упором 18, и динамометром 19 сжатия, установленным между упором и пшьзой, измерителем 20 скорости относительного перемещения шнека 4 и гильзы 2 (например, индукционного типaJ, а вращатель тахометром 21 и измерителем 22 ееличины крутящего момента, развиваемого вращателем (использован прибор, замерякший ток статора двигателя 8, который пропорционален крутящему моменту) . Параметры стенда позволяют уста 1авливать дно 3 гильзы 2 на различных расстояниях Д от динамометра 19 с иелью выявления длительности и характс5pa формирования шнеком осевых усилий в гильзе в зависимости от конструкти ных параметров шнека и частоты его вращения. Стенд работает следующим образом. Стенд работает при оснащении одни каким-либо типоразмером шнека и при расположении дна гильзы на расстоянии д от динамометра. Включают вращатель и регистрирующие приборы ( измеритель 20 скорости относительного перемещения шнека 4 и гильзы 2, тахометр 21 и измеритель 2 величи П)1 крутящего момента вращателя) и через дозирующий шибер 1 подают с заданной скоростью исследуемый закладочный материал с известными физикомеханическими свойствами на шнек 4, В зависимости от количества подаваемого закладочного материала, задаваемой частоты вращения шнека 4 и пр. определяют силовые и скоростные параметры формирования потока материала по длине 2 гильзы 2, что оценивается визуально и (фиксируется регистрирующи ми приборами. При завершении этого процесса начинается уплотнение закладочного материала между дном гильзы и прессующим витком щнека. В начальный момент уплотнения закладочного матери ала щнеком 4 создается осевое усилие достаточное лишь для поступательного перемещения гильзы 2 по соосной направляющей трубе 9. Параметры этого процесса также фиксируются. Пройдя расстояние д гильза 2 упирается дном 3 в динамометр 19, который при этом автоматически получает электрическую связь с осциллографом и фиксирует раз виваемые шнеком усилия. После этого происходит дальнейшее уплотнение закладочного материала в гильзе 2 до тех пор, пока осевое, усилие, создаваемое щнеком 4 и передаваемое через динамометр 19 и упор 18 на платформу 10, не превысит противодействующего усилия, создаваемого регулировочным тормозом. Платформа 10 с направляющей трубой 9 и гильзой 2 перемещается вдоль оси вращения шнека в направляюш:их 11 по раме 12, имитируя извлечение бурового става из скважины. Силовые и скоростные параметры процесса собственно закладки уплотнения за-кладочного материала также ксируются. После заполнения гильзьг закладочным материалом производится замена шнека на шнек с другими конструктив76ными параметрами из имеющегося комплекса, гильза освобождается от закладочного материала, платформа 10 возвра1цается в первоначальное ( лижнее к вращателю V положение, задаются скорость истечения - закладочного материала из дозирующего щибера и усилие уплотнения закладочного материала в гильзе, и цикл исследований повторяется . Регулировка усилия, противодействующего перемещению платформы 10 и являющегося в данном случае усилием уплотнения, закладочного материала в гильзе, ос тцествляется изменением силы прижатия фрикционной накладки 14 к внешней поверхности трубы 9 при по мощи винта 15 и гайки 16. Таким образом, предлагаемая конструкция стенда обеспечивает реализацию, регулировку и фиксирование силовых и скоростных характеристик процесса щнековой закладки буровых скважин. Экономическая эффективность предлагаемогостенда определяется по эффекту, обусловленному экспериментально обоснованными рекомендациями по реализации щнековой закладки буровых скважин при щнекобуровой выемке полезных ископаемых, обеспечивающими ускоренное внедрение в горную промышленность такой технологии работ, необходимую и достаточную степень уплотнения закладочного материала в скважине, выбор оптимальных конструктивных и режимных параметров щнекобуровой выемки со шнековой закладкой скважин. Формула изобретения 1. Стенд для исследования процесса шнековой закладки буровых скважин, включающий гильзу, имитирующую буровую скважину, дозирующий щибер, установленные в гильзе щнеки, соединенные с вращателем,, и опорную раму, отличающийся тем, что, с целью расширения области исследования путем реализации регулируемого сопротивления уплотнению закладочного материала в гильзе с одновременным измерением параметров процесса, он снабжен направлякндей для гильзы, выполненной в виде трубы и установленной соосно с гильзой, регулировочным тормозом, платформой, выполненной в виде ползуна направляющими для платфорг, ограничителем хода платформы, смонти

рованным на опорной раме, упором, установленнь1М на платформе, и динамометром, при этом гильза установлена с возможностью. осевого перемеще11ия относительно шнека в соосно установленной направляющей для гильзы, которая в свою очередь, установлена на платформе, а динамометр - между упором и гильзой.

78

возможностью взаимодействия с ней посредством регулировочного подпружиненного винта, гайки и хомута, прикрепленного к опорной раме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

//.

/Г ./ V