CS213262B1

CS213262B1 - Rotary mast of a drill rig

Info

Publication number: CS213262B1
Application number: CS911979A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Gutheil
Original assignee: Miroslav Gutheil
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1982-04-09

Abstract

Vynález se týká otočného ústrojí stožáru zeměvrtné soupravy. Náleží do oboru strojírenství vrtných souprav, stavebních a zdvihacích strojů. Řeší problém pohotového a přesného nastavení otočných vrtných stožárů, výložníků nebo zdvihadel do požadované polohy a jejich spolehlivou fixaci v této poloze. Jeho podstatou je, Se otočné ústrojí se skládá ze statoru se stabilizačním věncem a z rotoru s plovoucími svěrami, které dosedají na kuželovou stěnu stabilizačního obvodového věnce. Vynález je využitelný v oboru strojírenství zeměvrtných souprav, zdvihadel a stavebních strojů s otočným výložníkem.The invention relates to a rotating device of a drilling rig mast. It belongs to the field of engineering of drilling rigs, construction and lifting machines. It solves the problem of quick and precise adjustment of rotating drilling rigs, booms or hoists to the desired position and their reliable fixation in this position. Its essence is that the rotating device consists of a stator with a stabilizing ring and a rotor with floating clamps that abut against the conical wall of the stabilizing peripheral ring. The invention is applicable in the field of engineering of drilling rigs, hoists and construction machines with a rotating boom.

Description

Vynález se týká otočného úetrojí stožáru zeměvrtná soupravy, způsobilého pro přesné nastavení a udržení vrtná kolony v ose vrtu. Je vhodné zvláště pro pojízdné vrtné soupravy k maloprůměrovému vrtání.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pivot device of a drilling rig mast capable of precisely adjusting and maintaining a drill string in a well axis. Particularly suitable for mobile drilling rigs for small diameter drilling.

Je známá otočné ústrojí, na kterém je uložen vrtný stožár, pracovní plošina a pohonný agregát vrtné soupravy, jehož součástí je věncové ozubené kolo s pastorkem. To dokumentuje například britský patent 1 175 643, NSR patenty 2 607 739 a 2 621 774 a australský patent 488 746. Vůle mezi zuby věncového kola a pastorku, z hlediska otáčení kol nezbytná, způsobuje ve stabilizované poloze výkyvy vrtného stožáru ve směrech otáčení věncového ozubeného kola.There is a known rotating mechanism on which a drilling mast, a working platform and a drilling rig drive unit are mounted, which includes a ring gear with a pinion. This is documented, for example, in British patent 1 175 643, German patents 2 607 739 and 2 621 774 and Australian patent 488 746. The clearance between the ring gear and pinion gear, necessary for wheel rotation, causes drill mast swings in the rotational direction of the ring gear wheels.

Tyto výkyvy jaou zanedbatelné u vrtných souprav pro hloubeni mělkých vrtů, např. u lomových v vrtných souprav nebo u těžkých vrtných eouprav pro hlubinná vrtání. U maloprůměrového vrtání v geologickém průzkumu však způsobují tyto výkyvy značné obtíže. Poněvadž mezikruží vrtu, tj. prostor mezi vrtnou kolonou a pažnicemi, je velmi malé, vychýlená kolona se při otáčeni otírá o pažnice, a tím dochází k předčasnému opotřebení jak vrtné kolony, ták pažnic. Kromě toho má vychýlení vrtné kolony z oay vrtu negativní vliv i na přímost vrtu. Proto Jaou sklopná stožáry vrtných souprav zvláště pro maloprůměrové vrtání upevněny přímo k nosnému rámu podvozku, např. podle australského patentu č. 410 508 a britského patentu 1 467 519. Ustavování vrtných souprav, které nemají otočný stožár, je však časově náročné, zvláště v obtížném terénu. Aby se dosáhlo přesné souososti vrtné hlavy 8 osou vrtu, je zpravidla nezbytné upravovat terén, což zvyšuje náklady na průzkumný vrt.These fluctuations are negligible in shallow well drilling rigs, such as fracture drilling rigs or heavy drilling rigs for deep drilling. However, in the case of small-diameter drilling in geological survey, these fluctuations cause considerable difficulties. Since the annular borehole, i.e. the space between the drilling column and the casing, is very small, the deflected column rubs against the casing as it rotates, causing premature wear of both the drilling column and the casing shaft. In addition, the drift of the drill string from the oay well has a negative effect on the straightness of the well. Therefore, tilting masts, especially for small-diameter drilling, are mounted directly to the chassis support frame, for example, according to Australian Patent No. 410,508 and British Patent 1,467,519. terrain. In order to achieve accurate alignment of the drill head 8 with the borehole axis, it is generally necessary to modify the terrain, which increases the cost of the exploration well.

Uvedené nevýhody odstraňuje otočné úetrojí stožáru zeměvrtná soupravy podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se skládá ze statoru, jehož součástmi jaou stabilizační obvodový věnec a kuželovou stěnou a centrální stupňovitá válcová skříň s radiálně axiálním ložiskem a z rotoru, uloženého v centrální stupňovitá válcové skříni, ovládaného polohovacím motorem a opatřeného rotorovým věncem, v němž jsou upravena symetricky proti sobě nejméně dvě úkosová lože pro plovoucí svěry, posuvné v radiálním směru pomocí přímočarých motorů a uzpůsobené pro dosedání na kuželovou stěnu stabilizačního obvodového věnce.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the rotating device of the mast of the gearing set according to the invention, which consists of a stator comprising a stabilizing peripheral ring and a conical wall and a central stepped cylindrical housing with a radially axial bearing and a rotor mounted in the central stepped cylindrical housing. The motor is controlled by a positioning motor and provided with a rotor ring in which at least two bevel bearings for floating clamps are disposed symmetrically against each other, displaceable in a radial direction by rectilinear motors and adapted to abut the conical wall of the stabilizing peripheral ring.

Z hlediska prostorového uspořádání otočného ústrojí je výhodné, když v centrální stupňovité válcová skříni je uložen a hnací hřídeli v ní ukotven rotační polohovací motor, spojený statorovou přírubou s rotorem.From the point of view of the spatial arrangement of the rotary device, it is advantageous if a rotary positioning motor connected to the rotor by a stator flange is mounted and anchored in the central stepped cylindrical housing.

Z hlediska příkonu je výhodné, když v centrální stupňovité válcová skříni je uspořádán sloupový stojan, na kterém je upevněno převodové ústrojí, např. kliková ústrojí, jehož ojnice je spojena s pístnici přímočarého motoru upevněného k rotoru.From a power point of view, it is preferable for a column stand to be mounted in a central stepped cylindrical housing on which a gear mechanism is mounted, for example a crank mechanism whose connecting rod is connected to a piston rod of a rectilinear motor fixed to the rotor.

Je-li vrtná souprava vybavena hydraulickým pohonem, je výhodná, když rotační motor a přímočaré motory jsou aapojeny v jednom hydraulickém okruhu, v němž za tlakovým čerpadlem β hlavním přívodním potrubím je zařazen rozvaděč, propojující hlavní přívodní potrubí a prvým rozvodným potrubím polohovacího motoru a s druhým rozvodným potrubím přímočarých motorů.If the drilling rig is equipped with a hydraulic drive, it is advantageous if the rotary motor and linear motors are connected in one hydraulic circuit, in which a pressure switch is connected downstream of the pressure pump β by the main supply line connecting the main supply line to the first manifold of the positioning motor. the manifold of rectilinear motors.

Hlavní účinek otočného ústrojí stožáru zeměvrtná soupravy podle vynálezu spočívá v tom, že stožár lze pohotově a přesně nastavit tak, aby vrtné hlava byla v ose zemního vrtu, a přitom jej lze v táto poloze fixovat, aniž by docházelo v průběhu hloubení vrtu k jeho sebemenším-výkyvům. Plovoucí evěry a stabilizační obvodový věnec, které tuto fixaci v libovolném úhlu otáčení umožňují, plní navíc funkci stabilizačních opěr a zvyšují tuhost podstavy vrtného stožáru.The main effect of the pivot mechanism of the lattice set mast according to the invention is that the mast can be readily and precisely adjusted so that the drilling head is aligned with the borehole axis and can be fixed in this position without any slightest drilling of the borehole. - fluctuations. Floating struts and a stabilizing circumferential ring, which enable this fixation at any angle of rotation, also serve as stabilizing supports and increase the rigidity of the drill mast base.

213 262213 262

Přesné nastavení vrtného stožéru a zabránění jeho výkyvům se kladně projevuje v životnosti vrtné kolony a v uchování pevnosti pažnic. Proti vrtným soupravám s neotočným sklopným vrtným stožárem má vrtná souprava vybavená otoSným ústrojím podle vynálezu výhody v úspoře času pro ustavení soupravy a v úspoře nákladů na úpravy terénu okolí vrtu.Precise alignment of the drilling mast and preventing its fluctuations are positively reflected in the life of the drill string and in the preservation of casing strength. In comparison with drilling rigs with a non-rotatable tilting drilling rig, a drilling rig equipped with a rotating device according to the invention has the advantages of saving the set-up time and the cost of landscaping around the well.

Příklad konkrétního provedení otočného ústrojí stožáru zeměvrtné soupravy je znázorněn na výkresech, kde na obr. 1 je otočná ústrojí stožáru a rotačním polohovacím motorem, znázorněné v podélném řezu, na obr. 2 je otočné ústrojí stožáru β přímočarým polohovacím motorem znázorněná rovněž v podélném řezu a na obr. 3 je schéma hydraulického zapojení výkonových součástí otočného ústrojí stožáru.An example of a particular embodiment of a pivot mechanism of a girder set is shown in the drawings, in which Fig. 1 is a longitudinal section of the rotary device of the mast and the rotary positioning motor, Fig. 2 is a longitudinal sectional rotary device of the β. Fig. 3 is a diagram of the hydraulic engagement of power components of a pivot device of a mast.

Otočné ústrojí stožáru zeměvrtné soupravy podle vynálezu se skládá ze statoru 1 a rotoru 2· Součástí statoru 1 Je stabilizační obvodový věnec 2 8 výstúhami 26 a s kuželovou stěnou 11 vespod a centrální stupňovitá válcová skříň 2 ³ radiálně axiálním ložiskem £. Rotor 2 J® uložený na radiálně axiálním ložisku £ v centrální válcové skříni J a opatřený rotorovým věncem 12. U základního provedení, viz obr. 1, je k totoru 2 Šroubově upevněn statorovou přírubou 14 rotační polohovací motor 6, ukotvený hnací hřídelí 13 v centrální stupňovité válcové skříni 2·The pivoting device of the mast of the gearing set according to the invention consists of a stator 1 and a rotor 2. The stator 1 comprises a stabilizing circumferential ring 28 with stiffeners 26 and a conical wall 11 underneath and a central stepped cylindrical housing 2 ^{3 with a} radially axial bearing. Rotor 2 J ® mounted on a radial thrust bearing 6 in a central cylindrical housing J and provided with a rotor ring 12. In the basic embodiment, see Fig. 1, a rotary positioning motor 6, anchored by a drive shaft 13 in the central Stepped Cylinder Housing 2 ·

U alternativního provedení, viz obr. 2, Je v centrální stupňovitá válcové skříni 2 uspořádán sloupový stojan 32 spojený se statorem 1 a opřený radiálním třecím ložiskem 31 o rotor 2· ^Nasloupovém stojanu 32 je upevněno převodové ústrojí 33. např. klikové ústrojí, Jehož ojnice 34 je spojena čepem 30 s pístnicí 35 přímočarého polohovacího motoru 36 upevněného objímkou 22 k rotoru 2· V rotorovém věnci 12 je upraveno prvé úkosové lože 2 a v radiálním směru symetricky proti němu druhá úkospvá lože 27. V prvém úkosovém loži 2 je suvně uložena prvá plovoucí svěra spojená s prvou pístnicí 10 prvého přímočarého motoru 2· Obdobně je v druhém úkosovém loži 27 uložena druhá plovoucí svěra 28. spojená s druhou pístnicí 20 druhého přímočarého motoru 29. Obě plovoučí svěry 8, 28 jsou uzpůsobené pro dosedání na kuželovou stěnu 11 stabilizačního obvodového věnce 2· Polohovací motor 6, 3,6 a přímočaré motory 2» 22. J^80U zapojeny ve společném hydraulickém okruhu, viz obr. 3. Jeho součástí je tlakové čerpadlo 15 se sacím potrubím 24 a hlavním přívodním potrubím 16. Přes rozvaděč 17 je hlavní přívodní potrubí 16 propojeno e prvým rozvodným potrubím 18, ústícím do rotačního polohovacího motoru £, a s druhým rozvodným potrubím 12, ústícím do přímočarých motorů 2, 22· Od rozvaděče 17 vede odpadní potrubí 21» které končí v kapalinovém zásobníku 22» naplněném kapalinou 22·In an alternative embodiment, see Fig. 2, in the central stepped cylindrical housing 2 is arranged columned stand 32 coupled to the stator 1 and leaning against the radial friction bearing 31 on the rotor 2 · rack ^{on the} mast 32 is fixed to the transmission device 33 e.g. crank Whose The connecting rod 34 is connected by a pin 30 to a piston rod 35 of a linear positioning motor 36 fastened by a sleeve 22 to the rotor 2. The first bevel bed 2 is provided in the rotor ring 12 and the second bevel 27 is symmetrically opposite it. Similarly, a second floating clamp 28 is mounted in the second bevel bed 27 connected to the second piston rod 20 of the second rectilinear motor 29. The two floating clamps 8, 28 are adapted to abut the conical wall 11. stabilizing ring gear 2 · Positioning motor 6, 3,6 ap straight-forward engines 2 »22nd J ^80U connected in a common hydraulic circuit, see Fig. 3. It includes a pressure pump 15 to the suction conduit 24 and the main feed conduit 16. Via distributor 17, the main supply line 16 is connected e first manifold 18, leading to the rotary positioning motor 6, and with a second manifold 12 leading to the rectilinear motors 2, 22.

Při otáčení rotoru 2» ^na kterém je upevněn sklopný vrtný stožár, na obr. nezakreslený a zpravidla i vrtná plošina s kabinou a pohonnými agregáty, rovněž na obr. nezakreslenými, je rozvaděč 17 nastaven tak, že hlavní přívodní potrubí 16 je propojeno s prvým rozvodným potrubím 18. Tlaková čerpadlo 15 dodává kapalinu 25 z kapalinového zásobníku 23 sacím potrubím 24. hlavním přívodním potrubím 16 a prvým rozvodným potrubím 18 do polohovacího motoru 6, 2Š.·When rotating the rotor 2 ^on which the tilting drill mast is mounted, not shown in the figure and, as a rule, the drilling platform with the cab and power units, also not shown in the figure, the distributor 17 is set so that the main supply line 16 is connected to the first distributor. The pressure pump 15 supplies the fluid 25 from the fluid reservoir 23 through the intake manifold 24 through the main supply line 16 and the first manifold 18 to the positioning motor 6,2.

U základního provedení otočného ústrojí podle vynálezu, viz obr. 1, otáčí rotační polohovací motor 6 rotorem 2 pomocí statorová příruby 14. U alternativního provedení, viz obr. 2, působí pohyb pístnice 22 přímočarého polohovacího motoru 22, opřené pomocí čepu 22, ojnice g| a převodního ústrojí 22 o sloupový stojan 22.» reaktivně na rotor 2» který se otáčí. Druhé rozvodná potrubí 12. je uzavřeno, pístnice 10. 20 přímočarých motorů 2» 29 jsou zasunuty. Plovoucí svěry 8, 2® uložené v úkosových ložích 2, 2Ζ» jsou unášeny rotorem 2 ^a kloužou po kuželové stěně 11In the basic embodiment of the rotary device according to the invention, see Fig. 1, the rotary positioning motor 6 rotates the rotor 2 by means of a stator flange 14. In an alternative embodiment, see Fig. 2, the piston rod 22 acts on a linear positioning motor 22 supported by a pin 22 | and the transmission device 22 by a column stand 22 " reactively to the rotor 2 " that is rotating. The second manifold 12 is closed, the piston rods 20, 20 of the linear motors 2, 29 are retracted. Floating clamps 8, 2® housed in bevel bearings 2, 2Ζ »are carried by the rotor 2 ^and slide on the conical wall 11

213 262 stabilizačního obvodového věnce 2. Ve zvolené poloze rotoru 2 se přestaví rozvaděč 17. Polohovací motor 6, 36 se zastaví a tlakové čerpadlo 15 vhání kapalinu 25 druhým rozvodným potrubím 19 do přímočarých motorů 2» 29. Jejich pístnice 10, 20 se vysunou a plovoucí avěry 8, 28, vedené v úkosových ložích 2, 27 ae posunují v radiálním směru až dosednou na kuželovou stěnu U stabilizačného obvodového věnce 2. Rotor 2 Je tím fixován ke statoru 1. Plovoucí avěry 8, 28 zabrání jakémukoliv pohybu ve směru otáčení rotoru 2 a současně i zvyšují tuhost spojení rotoru 2 ^se statorem 1, nebot přes ně se přenášejí na stator 1 výkyvy rotoru 2 ve směru vertikálním, které jsou v toleranci radiálně axiálního ložiska £.The positioning motor 6, 36 stops and the pressure pump 15 draws the fluid 25 through the second manifold 19 into the linear motors 2 »29. Their piston rods 10, 20 extend. the floating airlocks 8, 28, guided in the bevelled beds 2, 27 and e are displaced in the radial direction up to the conical wall U of the stabilizing circumferential ring 2. The rotor 2 is thereby fixed to the stator 1. The floating airlocks 8, 28 prevent any movement in the 2 and at the same time increase the stiffness of the connection of the rotor 2 ^{to the} stator 1, since the oscillations of the rotor 2 in the vertical direction, which are within the radial-axial bearing tolerance 4, are transmitted to the stator 1.

Otočná ústrojí podle vynálezu je použitelné nejen u zeměvrtných souprav, ale i u těch zdvyhadel a stavebních strojů s výložníkem, u nichž se požaduje vysoká přesnost v nastavení polohy výložníku hebo nosného ramene.The pivoting device according to the invention is applicable not only to the boring sets, but also to those hoists and boom-type construction machines which require high accuracy in the positioning of the boom or the support arm.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A pivot mechanism of a geographic set mast characterized in that it comprises a stator (1), comprising a stabilizing peripheral ring (2) with a conical wall (11) and a central stepped cylindrical housing (3) with a radially axial bearing (4), and from a rotor (5) housed in a central stepped cylindrical housing (3) operable by a positioning motor (6, 36) and provided with a rotor ring (12) in which at least two beveled beds (7, 27) are arranged symmetrically against each other for floating and clamps (8, 28) movable in the radial direction by rectilinear motors (9, 29) and adapted to abut the conical wall (11) of the stabilizing peripheral ring (2).

Rotary device according to Claim 1, characterized in that a rotary positioning motor (6), connected by a stator flange (14) to the rotor (5), is mounted in the central stepped cylindrical housing (3) and the drive shaft (13) is anchored therein.

Rotary device according to claim 1, characterized in that in the central stepped cylindrical housing (3) there is a column stand (32) on which a transmission device (33) is attached, eg a crank mechanism whose connecting rod (34) is connected with a piston rod (35) of a linear positioning motor (36) attached to the rotor (5).

Rotary device according to Claims 1 to 3, characterized in that the positioning motor (6, 36) and the rectilinear motors (9, 29) are connected in a common hydraulic circuit> in which, after the pressure pump (15), the main supply line (16) a switchboard (17) interconnecting the main supply line (16) with the first manifold (18) of the positioning motor (6) and with the second manifold (19) of the rectilinear motors (9, 29) is included;