Грейферный бур Советский патент 1982 года по МПК E21B7/28 

(54) ГРЕЙФЕРНЫЙ БУР Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения шурфов и скважин большого диаметра в мягких породах с крупнообломочными вклю чениями. Известно устройство для бурения скважин, имеющее полый цилиндрический корпус с закрепленными на нем породоразрушающими органами, переходник и ведущую щтангу, нижний конец которой снабжен рыхлителем, выполненным в форме остроугольного конуса, а пцродоразрущающие органы выполнены в виде витков многозаходного винта неполного шага 1. Недостатком этого устройства является низкая эффективность при бурении выработок в местах пород с крупнообломочными включениями, поскольку ведущая штанга с рыхлителем не позволяют извлекать на поверхность валуны, размеры которых соизмеримы с внутренним диаметром корпуса бура. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является грейферный бур, содержащий цилиндрический корпус с породоразрушающим органом, траверсу, установленную в верхней части корпуса с возможностью поступательного .перемещения по направляющим щпонкам, шарнирно установленные в нижней части корпуса челюсти, соединенные с траверсой тягами, и бурильную колонну 2. Недостаток известного грейферного бура заключается в том, что при движении его траверсы вниз между челюстями и корпусом бура попадает выбуренная, порода и твердые включения, препятствующие полному раскрытию грейфера. Кроме того, осевое усилие при бурении передается от траверсы к корпусу бура через тяги челюстей. Это преждевременно выводит из строя шарниры челюстей и тяг. Цель изобретения - повышение эффективности работы грейферного бура в мягких породах с твердыми включениями. Поставленная цель достигается тем, что грейферный бур, содержащий цилиндрический корпус с породоразрущающим органом, траверсу, установленную в верхней части корпуса с возможностью поступательного перемещения .по направляющим щпонкам, щарнирно установленные в нижней части корпуса челюсти, соединенные с траверсой

тягами, и бурильную колонну, снабжен фиксирующим механизмом челюстей, установленным вдоль вертикальной оси бура с возможностью осевого перемещения, а цилиндрический корпус снабжен нижним упором для траверсы, причем тяги подпружинены в осевом направлении.

Кроме того, фиксирующий механизм челюстей выполнен из стержня с упором на конце шариков и толкателей, при этом направляющие щпонки выполнены с отверстиями, а стержень имеет конусные поверхности, установленные с возможностью взаимодействия с шариками и размещения их в отверстиях направляющих щпонок.

Кроме того, упор фиксирующего механизма установлен на стержне с возможностью осевого перемещения вдоль него.

На фиг. 1 показан грейферный бур при бурении выработки (левая проекция) и при захвате выбуренного керна (правая проекция) ; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Грейферный бур включает цилиндрический корпус 1, внутри которого в верхней .части жестко укреплены щпонки 2, служащие направляющими для траверсы 3. Ход траверсы ограничен верхним упором 4 и НИЖНИГУ упором 5. На верхнем торце траверсы укреплен переводник 6 на буровую колонну (на чертеже не показана). В нижней части корпуса на оси 7 шарнирно смонтирована челюсть 8, соединенная с траверсой тягой 9 через оси 10 и 11. Для фиксации челюстей в раскрытом положении служит фиксирующий механизм, состоящий из стержня 12. щариков 13 и толкателя 14. Тяги челюстей состоят из двух частей, между которыми установлена пружина сжатия 15. Нижний торец корпуса бура снабжен породоразрущающим наконечником 16. На направляющих щпонках выполнены гнезда 17 для запирающих щариков. Длина стержня 12 может регулироваться свинчиванием упора 18 с контргайкой 19. Стержень 12 имеет два различных по величине диаметра, конусная часть 20 между которыми служит для запирания щариков.

Грейферный бур работает следующим образом.

Перед опусканием бура в выработку его ставят на щламовую тележку или предустьевую площадку.

При этом траверса 3 перемещается вниз и челюсти 8 раскрываются. При достижеНИИ траверсой своего нижнего положения стержень 12 под собственным весом толкает конусной частью 20 шарики 13 и толкатель 14 в радиальном от центра направлении. Шарик 13, попадая в гнездо 17, фиксирует челюсти 8 в раскрытом положеНИИ. Бур приподнимают на буровой колонне и опускают в выработку в- раскрытом положении. Перед началом бурения стержень

12находится в своем нижнем положении и его больщий диаметр запирает щарики 13. Длина нижней части стержня 12 отрегулирована так, что упор 18 находится на уровне верхнего торца керна. В процессе бурения осевое усилие от траверсы передается на корпус бура через нижний упор 5, а дожатие челюстей к корпусу производит пружина 15. По мере увеличения столбика керна относительно бура стержень приподнимается и на уровне шариков

13оказывается меньший диаметр стержня, за счет чего челюсти освобождаются от фиксации. По окончании рейса траверсу поднимают вверх. При этом под действием веса корпуса челюсти закрываются, захватывая выбуренную породу и валуны. Бур поднимают на поверхность и освобождают от породы.

Преимущество грейферного бура по сравнению с известными устройствами заключается в повыщении надежности его работы и увеличении производительности бурения в мягких породах с твердыми включениями.

Формула изобретения

1.Грейферный бур, содержащий цилиндрический корпус с породоразрущающим органом, траверсу, установленную в верхней части корпуса с возможностью осевого перемещения по направляющим щпонкам, шарнирно установленные в нижней части корпуса челюсти, соединенные с траверсой -тягами, и бурильную колонну, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы грейферного бура в мягких породах с твердыми включениями, снабжен фиксирующим механизмом челюстей, установленным вдоль вертикальной оси бура с возможностью осевого перемещения, а цилиндрический корпус снабжен нижним упором для траверсы, причем тя.ги подпружинены в осевом направлении.

2.Бур по п. 1, отличающийся тем, что, фиксирующий механизм челюстей выполнен из стержня с упором на конце, щариков и толкателей, при этом направляющие шпонки выполнены с отверстиями, а стержень имеет конусные поверхности, установленные с возможностью взаимодействия с шариками и размещения их в отверстиях направляющих шпонок.

3.Бур по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что упор установлен на стержне с возможностью осевого перемещения вдоль него.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 658223, кл. Е 02 D 17/14, 1977.

2.Патент США № 3.039.547, кл. 175-251, 1958 (прототип).

10

Фиг. /

8

фиг. 2

13