Расширитель обратного хода Советский патент 1982 года по МПК E21B7/28 E21D3/00 

(54) РАСШИРИТЕЛЬ ОБРАТНОГО ХОДА

Изобретение относится к исполнительным органам буровых машин, предназначено для разбуривания с.кважин обратным ходом и может быть использовано в горном деле. По основному авт. св. № 9О1451 известен расширитель обратного хода, вклю- чающий верхний, и нижний корпуса, привод ной вал, кинематическую передачу опорны колес, породоразрушающий инструмент ll Недостатком известного устройства является отсутствие принудительного вращения породоразрушающего инструмента, что сказывается на силовых и энергоме- ханических показателях процесса разрушения. Цель изобретения - повышение эффективности бурения. Указанная цель достигается тем, что расширитель обратного хода, включающий верхний и нижний корпуса;-приводной вал, кинематическую передачу опорных олес и породоразрушающий инстру| ент, снабжен шпиндадгем, расположенным в верхнем И нижнем корпусах концентрично приводному валу, при этом в верхнем корпусе он кинематически связан с передачей опорных колес, а в нижнем кинематически связан с породоразрушающими инструмен- там и. На -фиг. 1 показан расширитель, общий вид; на фиг. 2 - схема механизма распора опорных колес. Расширитель сострит из верхнего 1 и нижнего 2 корпусе. Корпуса подвижны относительно друг друга, т. е. могут совершать вращательное движение, и сопряжены между собой. Приводной вал 3 размещен в верхнем и нижнем корпусах расширителя На пр1шодном валу посредством подшипниковых опор 4 размещен шпиндель 5. Шпиндель входит в верхний и нижний корпуса расширителя и выполнен в виде двойной шестерни, одна из которых 6 размещена в нижнем корпусе, а другая7 -в верхнем. В верхнем корпусе 1 размещен механизм распора опорных колес, состоящий из ку- лачка в, закрепленного на конце приводного вала 3, системы рычагов с подшипниковыми и шарнирными узлами и зубчатой передачи. Конструктивное выполнение механизма распора следующее. Кулачок 8 посредством шарнирного узла 9 соединен с концом рычага 10. Другай конец рычага 10 посредством шарнирной опоры 11 соединен с концом рычага 12. Другой конец рычага 12 посредством подшипниковой опоры 13 соединен с вал-шестерней 14, Конец вал-шестерни 14 выходит из верхнего корпуса {эасширителя и размещен в пазе А, радиус кривизны которого Tie концентричен радиусу окружности, описываемой из центра верхнего корпуса росигирителя. На конце вал-шестерни 14 укреплено опорное колесо 15. Вал-шее-, тория 14 входит в зацепление с зубчатым колесом 16, которое укреплено на валу 17. На валу 17 размешена подШкониковая |опора 18. Подшипниковая опора 18 соеди пена с крестовиной 19, которая посредством подшипниковой опоры 20 размешена на приводном валу 3. Крестовина 19, посредством подшипниковой опоры 21 связана с валом 22, который прикреплен к рычагу 12. Зубчатое колесо 16 входит в зацепле- . иве с зубчатым колесом 7 шпинделя 5. Зубчатое колесо У шпинделя .5 входит в зацепление с зубчатым колесом 23, которое укреплено на валу 24., Коцец вала 24 выходит иа нижнего корпуса 2 расигиригеляи .нем укреплен пороцоразрушаюш:ий инструмен 25, например дисковые шарошки. . Расширитель работает следующим образом . При проходе нарушения в стенке сква- Ж1даы опорные колеса 15 теряют контакт со стенкой скважины. Однако расширитель автоматически выбирает зазоры, возникаю . щие мелщу стенкой С1шажины и опорными колесами. Это возможно за счет того, что вр ицение приводного вала, .передающееся от буровой машины, приводит к повороту кулачка 8, а кулачок В за счет шарнирных узлов 9, увлекает за собой рычаги 10. Рычаги 10 шарнирными узлами 11 поворачивают рычаг 12 в под- Ш шнпковых опорах 21. Это возможно потому, что вал 22 жестко соединен с рыча гом 12, и за зубчатое зацепление зубчатых колес 16 и 7 замкнуто через породо разрушающий инструмент на забой. Поворот рычагов 12 заставляет вал-шестерню 14 перекатьгоаться по зубчатому колесу 16. В результате перекатывания валшестерни 14 ее конец перемещается в лазе А. Перемещение конца вал-шестерни 14 приводит к ликвидации зазоров между стенкой скважины и опорными колесами 15. После прижатия колес 15 к стенке скважины начинает вращаться корпус 1 с частотой вращения приводного вала 3. Этс объясняется тем, что из-за ликвидации зазоров между стенкой скважины и колесами 15, ликвидирована и подвижность в соединениях рычагов 12 и 10. Подвижность рычагов и, следовательно, поворот рычагов возможен только при увеличении (уменьшении) диаметра скважины. При уменьш§нии диаметра скважины вал-шестерня 14 перекатывается в другую сто- рону, а конец вал-шестерни перемещается в пазе А. Следовательно, обеспечивается автоматическая ликвидация зазоров между стенкой скважины и опорными колесами и их прижатие к стенке скважины. При прижатых опорных колесах к стенке скважины вращение корпуса 1 приводит к тому, что опорные колеса 15 откатываются по стенке. Вращение колес 15 вызьтает вращение вал-шестерни 14. От вал-шестерни 14 вращение передается зубчатым колесам 16, которые через зубчатые колеса 7 и 6 шпинделя 5, зубчатое колесо 23 и вал 24 приводят во вращение породоразрушающий инструмент 25. Породоразрушающий инструмент принудительно вращаясь разрушает породу. При этом . разрушающая нагрузка на забой скважины создается не только осевым усилием, развиваемым буровой машиной, но и крутятлим моментом. От действия крутящего момента под дисковой шарошкой формируются касательные реакции, которые формируют тяговое усилие, приводящее во вращение нижний корпус 2 расширителя. Корпус 2, вращаясь, сообщает щарошкам переносное движение относительно оси скважины, что и позволяет получить скважину. Предлагаемое изобретение позволяет увеличить крутящий момент непосредст- - венно на разрушающем инструменте и воздействовать на забой скважины не только осевым усилием, но и крутящим моментом, передаваемым на породоразрушающий инструмент, что значительно уменьшает необходимое осевое усилие, крутящий момент, создаваемый буровой машиной, улучшает энергомеханические показатели процесса разрушения.. 1| ормула из-обретения Расширитель обратного хода по авт. св. N° 951451, отлича. ющийся тем, что, с целью повьпдения эффективности бурения, он снабжен шпинделем, распо