Устройство для соединения буровой штанги с перфоратором (его варианты) Советский патент 1982 года по МПК E21B17/03 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ БУРОВОЙ ШТАНГИ С ПЕФОРАТОРОМ (ЕГО ВАРИАНТБ1)

1

Изобретение относится к бурильной технике и может быть использовано в горнорудной и строительной отраслях народного хозяйства, а также в других областях техники.

Известно устройство для соединения буровой штанги с перфоратором, содержащее корпус перфоратора, скобу и откидной подпружиненный буродержатель, который удерживает хвостовик буровой штанги за

бурт 1.

Недостатком этого соединения буровой штанги с перфоратором является незначительный срок службы буровой штанги до ее разрушения, особенно в районе бурта, а также необходимость высадки бурта на хвостовике буровой штанги.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности является устройство для соединения буровой штанги с перфоратором, включающее фиксатор штанги, состоящей из распорного элемента, размещенного в окнах втулки, установленной в полом цилиндре корпуса, вращающуюся буксу с отверстием для помещения востовика буровой штанги некруглого сечения и механизм вращения буцсы 2.

Недостатком этого устройства для соединения буровой штанги с перфоратором является высокое контактное напряжение между цилиндро-бисферическим роликом и. одной из граней штанги, в частности контакт 5 цилиндробисферического ролика с одной из граней штанги проходит по линии, причем длина этой линии ограничивается размером грани штанги. Высокое контактное напряжение между роликом и гранью штанги вызы Q вает повышенный износ по мере эксплуатации всех граней штанги, что отрицательно сказывается на надежности крепления буровой штанги с перфоратором, а также ослаблению хвостовика буровой штанги и, вследствие этого, преждевременного его разрушения.

Цель изобретения - уменьшение контактного напряжения в зоне крепления штанги и увеличение надежности ее фиксации.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для соединения буровой штанги с перфоратором, включающем корпус перфоратора, фиксатор штанги, вращающуюся буксу с отверстием для помещения хвостовика буровой щтанги некруглого сечения и

механизм вращения упомянутой буксы, устройство снабжено дополнительной буксой, которая установлена на хвостовике буровой штанги с возможностью углового смещения относительно вращающейся буксы и механизмом этого смещения.

Кроме того, устройство снабжено дополнительной втулкой с осевым отверстием, ответным хвостовику буровой щтанги и подпружиненным стопором -для фиксации дополнительной втулки относительно корпуса перфоратора.

На фиг. 1 изображено устройство для соединения буровой штанги с перфоратором, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - перфоратор с устройством для соединения с буровой щтангой, вертикальный разрез; на фиг. 4 -7 наиболее целесообразные буровой штанги некруглого сечения, поперечные сечения.

Устройство для соединения буровой щтанги с перфоратором состоит из корпуса перфоратора 1, в котором помещена вращающаяся букса 2. Во вращающейся буксе 2 находится промежуточный боек 3. Кроме того, во вращающейся буксе 2 выполнена проточка 4; в которой помещен выступ 5 дополнительной буксы 6. Через вращающуюся буксу 2 и дополнительную буксу 6 проходит хвостовик буровой щтанги некруглого сечения 7, при этом они снабжены соответственно выступами 8 и 10. В выступах 8 и 9 выполнены отверстия 10 и 11, через которые проходит болт 12. На конце болта 12 навинчена гайка с ручкой 13. Между выступом 8 вращающейся буксы 2 и выступом 9 дополнительной буксы 6 помещена резиновая прокладка 14, в которой выполнено отверстие 15 через которое проходит болт 12.

Устройство работает следующим образом.

Помещают хвостовик буровой щтанги 7 некруглого сечения в дополнительную буксу 6 и вращающуюся буксу 2 до упора в промежуточный боек 3. Промежуточный боек 3 служит для передачи энергии удара :ь:;;:;ап;я. а также л,ля предотвращения заваливания хвостовика буровой щтанги 7 некруглого сечения во внутрь перфоратора. При необходимости извлечения буровой щтанги из пробуренной скважины останавливаем перфоратор и поворачиваем гайку с ручкой 13 (на фиг. 1 вправо). При этом гайка с ручкой 13 переместится по болту 12 и сожмет выступы 8 и 9, принадлежащие соответственно вращающейся буксе 2 и дополнительной буксе 6. Выступы 8 и 9, в свою очередь сожмут резиновую прокладку 14. Таким образом к вращающейся буксе 2 и дополнительной буксе 6 будут приложены равные по величине, но противоположные по направлению моменты, которые пытаются смять хвостовик буровой щтанги 7 некруглого сечения. Приложенные (противоположные) моменты к вращающейся буксе 2 и дополнительной буксе 6 создают осевое сопротивление выходу хвостовика буровой щтанги 7 некруглого сечения из перфоратора. Чем сильнее приложенные моменты к вращающейся буксе 2 и дополнительной буксе 6, тем сильнее осевое сопротивление выходу хвостовика буровой штанги 7 из перфоратора. После извлечения буровой штанги из скважины гайку с ручкой 13 поворачивают в противоположном направлении (на фиг. 1 влево). При этом гайка с ручкой 13 переместится по болту 12 (на фиг. 2 влево), тем самым сняв приложенные моменты к буксам 2 и 6.

Резиновая прокладка 14 разжимается и возвращает вращающуюся буксу 2 и дополнительную буксу 6 через выступы 8 и 9 в первоначальное положение. Хвостовик буровой щтанги некруглого сечения можно свободно извлечь из перфоратора.

Предложенное устройство может быть выполнено в другом варианте.

Устройство для соединения буровой штанги с перфоратором состоит из корпуса перфоратора 1, вращающейся буксой 2, в которую помещен промежуточный боек 3. Вращающаяся букса 2 имеет проточку 4, в которую входит выступ 5 дополнительной втулки 6. Через вращающуюся буксу и дополнительную втулку проходит хвостовик буровой щтанги 7 некруглого сечения. Устройство также состоит из храповОго механизма 16 с геликоидальным стержнем 17, контрольные щлицы которого входят в соответствующие пазы геликоидальной гайки IS, соединенной с поршнем 19 резьбой. В свою очередь поршень 19 прямолинейными шлицами входит в пазы поворотной буксы 20, которая при помощи кулачков соединяется с вращающейся буксой 2. В дополнительной втулке 6 выполнено радиальное отверстие 21, в которое может входить стопор 22, подпружиненный пружиной 23.

Устройство, представленное по второму

0 варианту, работает следующим образом.

Помещают хвостовик буровой штанги 7 некруглого сечения в дополнительную втулку 6 и вращающуюся буксу 2 до упора в промежуточный боек 3. При бурении буровая штанга все время поджимается перфоратором к забою скважины. Стопор 21 отжат (на фиг. 3 вверх), давая возможность беспрепятственно вращаться дополнительной втулке 6 совместно с вращающейся буксой 2, поскольку через последние проходит

0 хвостовик буровой щтанги 7 некруглого сечения, при этом стопор 22 сжимает пружину 23. Для извлечения буровой штанги из пробуренной скважины необходимо вк ючить стопор 22. Для чего стопор 22 необходимо повернуть на 180° (как показано на

5 фиг. 3 основными линиями). В этом положении стопор 22 поджимается пружиной 23 к дополнительной втулке 6, с подпружиненнь1м стопором 22, последний под воздействием пружины 23. войдет в отверстие 21 дополнительной втулки б и тем самым, затормозит дополнительную втулку 6 относительно корпуса перфоратора 1. Если в момент заторь1ожения дополнительной втулки 6, а значит и хвостовика буровой штанги 7 некруглого сечения относительно корпуса перфоратора 1, поршень 19 совершает рабочий ход. В этом случае устройство будет работать следующим образом: во время рабочего хода поршня 19 (поршень 19 перемешается вправо) геликоидальная гайка 18, двигаясь вместе с ним вперед, давит своими косыми выступами на шлицы геликоидального стержня 17 и заставляет его вращаться против часовой стрелки. Храповый поворотный механизм 16 не препятствует повороту геликоидального стержня 17. Сам поршень 19 движется вперед. После нанесения удара по хвостовику буровой щтанги 7 некруглого сечения, через промежуточный боек 3, поршень 19 начинает двигаться назад. Геликоидальная гайка 18 своими выступами стремится вращать геликоидальный стержень 17 по часовой стрелке, но храповый поворотный механизм 16 препятствует этому, из-за чего стремится вращаться сам поршень 19. Последний, своими щлицами стремится повернуть поворотную буксу 20 и соединенную с ней вращающуюся буксу 2, в которрй находится хвостовик буровой штанги 7 некруглого сечения. Но поскольку дополнительная втулка 6 заторможена стопором 22 относительно корпуса перфоратора 1, а значит заторможен и хвостовик буровой щтанги 7 некруглого сечения, который проходит также через вращающуюся буксу 2, то порщень 19 остановится. Однако поршень 19 будет стремится повернуть хвостовик буровой щтанги 7 некруглого сечения и вследствие этого к хвостовику буровой штанги 7 будет приложен момент через вращающуюся буксу 2. Приложенный момент к хвостовику буровой штанги 7 некруглого сечения будет создавать осевое сопротивление выходу последнего иа перфоратора. Для отсоединения буровой щтанги от перфоратора достаточно отключить перфоратор от воздушной магистрали и растормозить дополнительную втулку 16. Для его необходимо отжать стопор 22 и повернуть его на 180° (как показано на фиг. 3 штриховыми линиями). Затем извлечь хвостовик буровой штанги некруглого сечения 7 из перфоратора.

Снабжение предложенного устройства дополнительной буксой, установленной на

хвостовике буровой щтанги с возможностью углового смещения относительно вращающейся буксы, и механизмом этого смещения или дополнитгельной втулкой с отверстием, соответствующим поперечному сечению хвостовика буровой штанги некруглого сечения и подпружиненным стопором для фиксации дополнительной втулки относительно корпуса перфоратора, значительно уменьп ить контактное напряжение между дополнительной буксой или дополнительной втулкой и поверхностью буровой щтанги, поскольку контакт будет проходить по всем граням щтанги и на всей длине дополнительной буксы или дополнительной втулки. Уменьшение контактного напряжения позволит уменьшить износ граней щтанги в месте крепления к перфоратору, что значительно повысит надежность фиксации буровой щтанги, а также увеличить ее стойкость при бурении.

Формула изобретения

хвостовика буровой штанги некруглого сечения и механизм вращения буксы, отличающееся тем, что, с целью уменьшения контактного напряжения в зоне крепления штанги и повышения надежности ее фиксации, устройстро снабжено дополнительной буксой, которая установлена на хвостовике буровой штанги с возможностью углового смещения относительно вращающейся буксы, и механизмом этого смещения.

штанги с перфоратором, включающее корпус перфоратора, вращающуюся буксу с отверстием для помещения хвостовика буровой щтанги некруглого сечения и механизм вращения буксы, отличающееся тем, что устройство снабжено втулкой с осевым отверстием, ответным хвостовику буровой штанги, и подпружиненным стопором для фиксации втулки относительно корпуса перфоратора.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

№ 615208, кл. Е 21 С 3/34, 1976 (прототип).

/« jLj

/,v. /

///////////A / /

KxxvXW

Y////////

щт,,,,

y//////fA

Фуг.Т Фуг. Ф1/г. EZ tl 20 г 3 ,1ч ///// Фуг. фуг. ff уг. 7