PL248761B1 - Łącznik przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych - Google Patents

Abstract

Łącznik przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych ma korpus (1) zawierający cylindryczny otwór wzdłuż osi wzdłużnej korpusu, którego górna część jest oddzielona od dolnej kołnierzem (3), przy czym dolna część korpusu ma w przekroju poprzecznym kształt sześciokąta i jest zakończona złączem (4) w formie sprężystych ramion (5) ukształtowanych poprzez wycięcia wzdłuż naroży i powiększoną średnicę otworu wewnętrznego, natomiast ramiona mają pogrubione końcówki.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest łącznik przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych.

Łączniki przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych stanowią istotny składnik przewodu wiertniczego, służącego do wierceń w chodnikach wydobywczych otworów do montażu kotew zabezpieczających, decydujących o możliwości bezpiecznej eksploatacji wyrobisk. Stosowane są dwa rodzaje łączników: łączniki służące do połączenia żerdzi wiertniczej z elementem wiercącym bezpośrednio w skale (tzw. raczkiem), oraz łączniki służące do łączenia żerdzi z kolejną żerdzią. Ze względu na coraz niższą wysokość wyrobisk, najczęściej w tych warunkach stosowana jest metoda wiercenia obrotowego. W tej metodzie wykorzystuje się krótkie przewody wiertnicze. Wykorzystywane narzędzia pracują w coraz trudniejszych warunkach, bowiem wiercenie realizowane jest w coraz twardszej skale z rosnącymi nieustannie prędkościami, co powoduje zwiększenie zapotrzebowania na kompletne przewody wiertnicze, w tym na elementy złączy odpowiadające za łączenie ze sobą żerdzi wiertniczych wraz z raczkami wiercącymi.

Dotychczas stosowane elementy nie były w sposób istotny zmieniane w okresie ostatnich 30 lat mimo licznych uwag ze strony użytkowników. Brak ogólnie dostępnych wytycznych konstrukcyjnych i szczegółowych wymagań od klienta spowodował, że obecnie dostępne łączniki nie spełniają wszystkich potrzeb użytkowników.

W amerykańskim opisie patentowym nr US7207400B2 ujawniono łącznik do stosowania w połączeniu napędowym pierwszego członu i drugiego członu w zespole wiertła. Łącznik ma wydłużony korpus, który ma przeciwne osiowe końce, z przodu i z tyłu, a także zawiera podłużny otwór. Wydłużony korpus ma ponadto środkowy kołnierz, w którym znajduje się przednia część korpusu, osiowo przed kołnierzem, i tylna część korpusu, osiowo za kołnierzem. Przednia część korpusu jest odpowiednia do napędzania pierwszego członu a tylna część korpusu jest odpowiednia do sprzęgania napędowego z drugim członem. Każda z przednich i tylnych części korpusu posiada uszczelkę. Wydłużony korpus zawiera ponadto element zatrzymujący.

Znane z amerykańskiego opisu patentowego nr US20100044113A1 złącze narzędzia zawiera kołek męski, złącze żeńskie i kołek blokujący. Wtyk męski ma co najmniej część sześciokątnego obwodu zewnętrznego ze sworzniem posiadającym cylindryczny otwór wzdłuż osi wzdłużnej, przy czym sworzeń ma poprzeczną szczelinę usytuowaną poprzecznie do osi wzdłużnej. Element łącznika posiada okrągły obwód zewnętrzny, na którym znajduje się co najmniej jego część z elementem złącza i ma sześciokątny otwór ustawiony w osi wzdłużnej. Element łączący ma uformowany co najmniej jeden poprzeczny otwór, przez który można włożyć sworzeń blokujący.

W chińskim opisie patentowym nr CN1441873A ujawniono męskie i żeńskie elementy łączące przewodu wiertniczego, które mają powierzchnie oporowe wyposażone w pierścienie redukujące moment obrotowy z gwintem o niskim tarciu, tj. materiałem i gwintem wielozwojowym, z większymi kątami natarcia niż w przypadku konwencjonalnych gwintów łączących, aby umożliwić rozłączenie elementów łączących przy zmniejszonym momencie obrotowym.

Znane z amerykańskiego opisu patentowego nr US8844655B2 złącze łączące parę członów obracających się od końca do końca wokół wspólnej osi zawiera pierwszy człon mający gwintowaną część końcowa i nieokragła powierzchnię zewnętrzna znajdująca się za gwintowana częścią końcowa, Ł 4 i\J 4 I 4 iiJjiiiiJ iii i' drugi człon ma gwintowane gniazdo, w którym gwintowana część końcowa drugiego członu może być sprzęgana z nieokrągłą powierzchnią zewnętrzną, tuleją sprzęgającą z podłożem, posiadającą nieokrągły profil na swojej wewnętrznej powierzchni, dzięki czemu tuleja może być zamontowana przesuwnie na nieokrągłych profilach zewnętrznych pierwszego i drugiego elementów, gdy takie profile są ustawiane w jednej linii poprzez obrót jednego elementu względem drugiego, w sposób skuteczny do przeniesienia momentu obrotowego z jednego elementu na drugi za pomocą niekołowych profili. Pierwsza para ustawionych w jednej linii otworów w tulei i pierwszy element mocujący do mocowania tulei do pierwszego elementu oraz otwór w drugim elemencie przechodzący przez gwintowane gniazdo są usytuowane tak, aby pomieścić element mocujący do mocowania drugiego elementu do trzeciego elementu zamiast pierwszego elementu, przy czym trzeci element ma otwór w jego gwintowanej części końcowej, ustawiony w jednej linii z otworem w drugim elemencie.

Znane jest z amerykańskiego opisu patentowego nr US10167680B2 wieloprzewodowe szybkozłącze gwintowane do łączenia narzędzia wiertniczego z przewodem wiertniczym, w celu stosowania w operacjach poziomego wiercenia kierunkowego. Część końcowa z otworem od góry ma żeński, pudełkowy otwór na końcu z niegwintowaną, lekko zwężającą się pierwszą powierzchnią obwodową mającą pierwszą środkową średnicę wewnętrzną, i niegwintową, lekko zwężającą się drugą powierzchnię obwodową, mającą drugą średnicę wewnętrzną, która jest większa niż pierwsza średnica. Pomiędzy pierwszą i drugą powierzchnią obwodową rozciąga się gwintowany zwężający się odcinek. Gwintowana część stożkowa ma na sobie gwinty, które tworzą gwint wieloskokowy. Dolna część końcowa złącza ma współpracujące zewnętrzne powierzchnie sworznia, służące do sprzęgania się z wewnętrznymi powierzchniami górnej części końcowej. Kołnierz reakcyjny ślizga się po częściach końcowych odwiertu górnego oraz zapobiega względnemu obrotowi pomiędzy częściami odwiertu i odwiertu górnego, oraz zapobiega przenoszeniu momentu obrotowego na gwintowane części połączenia.

Znany z europejskiego opisu patentowego nr EP2753779A2 sposób i urządzenie do wiercenia, zwłaszcza wiercenia udarowego lub obrotowego wiercenia udarowego, otworów w materiale gruntowym lub skalnym oraz element łączący do rury wiertniczej polega na tym, że otwór wiertniczy jest tworzony w wyniku ruchu udarowego i/lub obrotowego wiertła zamontowanego na wieloczęściowej rurze wiertniczej, a poszczególne elementy rury wiertniczej można łączyć ze sobą na ich przeciwległych stronach końcowych poprzez wzajemnie uzupełniające się profilowanie i poprzez kombinację ich ruchu w kierunku osiowym i ruchu w kierunku promieniowym względem siebie, przy czym ruch elementów rury wiertniczej względem siebie w kierunku promieniowym jest dobrany tak, aby odbywał się w kierunku ruchu obrotowego rury wiertniczej podczas operacji wiercenia mniej niż 360°, w szczególności mniej niż 180° obwodu rury wiertniczej. Ponadto zapewniony jest element łączący do zastosowania w takim sposobie i w takim urządzeniu.

Ujawnione w europejskim opisie patentowym nr EP2487321A2 złącze ma zatyczkę umieszczoną na końcu jednego z dwóch odcinków rury i zawierającą jeden ze spiralnych występów prowadzących lub rowek prowadzący. Tuleja łącząca jest umieszczona na końcu drugiego odcinka rury i zawiera jeden z rowków prowadzących lub śrubowy występ prowadzący, zazębiający się ze spiralnym występem prowadzącym lub rowkiem prowadzącym korka. Występy prowadzące i rowki prowadzące zawierają promieniowo zorientowane powierzchnie stykowe, a cylindryczna powierzchnia nośna mieści pierścień łożyskowy.

Znany z międzynarodowego opisu patentowego nr WO2023017481A1 łącznik stalowy do łączenia ze sobą żerdzi wiertniczych, zawiera uzupełniające się ukształtowane elementy łączące, podtrzymywane przez końce prętów ze stali wiertniczej. Formacje łączące są zazwyczaj męskie i żeńskie, aby umożliwić umieszczenie męskiej formacji łączącej w żeńskiej formacji łączącej. Formacje zabezpieczające zapobiegają względnemu ruchowi osiowemu pomiędzy prętami, umożliwiając jednocześnie ruch obrotowy. Pręty są łączone i odłączane od siebie poprzez ruch obrotowy mniejszy niż jeden obrót. Wtykowa formacja łącząca ma korzystnie sześciokątny profil zewnętrzny, dzięki czemu może być połączona albo z gniazdową formacją łączącą, albo bezpośrednio z wiertarką.

Znany z amerykańskiego opisu patentowego nr US20190063504A1 łącznik stalowy zawiera pierwszy człon z elementami przenoszącymi moment obrotowy oraz sprzęgło, które łączy ze sobą, w sposób obrotowy, pierwszy człon i drugi człon. Sprzęg zawiera sekcję pośrednią umieszczoną pomiędzy osiowym końcem przednim a osiowym końcem tylnym łącznika, sekcję przednią rozciągającą się pomiędzy sekcją pośrednią a osiowym końcem przednim oraz sekcję tylną rozciągającą się pomiędzy sekcją pośrednią a osiowym końcem tylnym. Sekcja pośrednia zawiera elementy przenoszące moment obrotowy, współpracujące z elementami przenoszącymi moment obrotowy pierwszego członu, aby ułatwić przenoszenie momentu obrotowego z pierwszego członu na łącznik. Elementy przenoszące moment obrotowy sprzęgu są automatycznie ustawiane w sposób umożliwiający przenoszenie momentu obrotowego z elementami przenoszącymi moment obrotowy pierwszego członu, gdy sprzęgło jest sprzęgnięte z pierwszym członem. Inne warianty i przykłady wykonania są tu szeroko rozważane.

Ujawniony w amerykańskim opisie patentowym nr US9567811B2 łącznik do obrotowego zespołu zawiera wydłużony korpus, mający osiowy koniec przedni i osiowy koniec tylny oraz wydłużony korpus zawierający podłużny otwór. Wydłużony korpus zawiera ponadto kołnierz łączący osiowy koniec przedni i osiowy koniec tylny, przednią część korpusu umieszczoną osiowo przed kołnierzem, przy czym przednia część korpusu jest skonfigurowana tak, aby w sposób napędowy sprzęgała się z pierwszym członem oraz tylną część korpusu znajdującą się za kołnierzem, przy czym tylna część korpusu jest skonfigurowana tak, aby w sposób napędowy sprzęgała się z drugim członem. Tylna część wydłużonego korpusu zawiera utworzoną na niej warstwę elastomeru.

Ogólnie, wadą łączników znanych ze stanu techniki jest konieczność dopasowania łączników do określonego narzędzia (tj. żerdzi i raczka), przy czym niewielka odchyłka wymiarów uniemożliwia dopasowanie łącznika do żerdzi i szczelność połączenia, komplikuje montaż i demontaż łączników, oraz wymaga stosowania dodatkowych pierścieni ciernych.

Celem wynalazku jest opracowanie łączników zakończonych złączem sprężystym, umożliwiających montaż narzędzia z odpowiednią tolerancją w stosunku do wymiarów elementów narzędzia, wyeliminowanie dodatkowych pierścieni ciernych poprzez odpowiednie ukształtowanie złącza i ułatwienie oraz przyspieszenie montażu i demontażu łącznika.

Łącznik przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych, według wynalazku, ma korpus zawierający cylindryczny otwór wzdłuż osi wzdłużnej korpusu, którego górna część jest oddzielona od dolnej kołnierzem, przy czym dolna część korpusu ma w przekroju poprzecznym kształt sześciokąta i jest zakończona złączem w formie sprężystych ramion i wycięć wzdłuż naroży oraz ma powiększoną średnicę otworu wewnętrznego, natomiast ramiona mają pogrubione zakończenia.

W korzystnym wariancie wykonania górna część korpusu jest zaopatrzona w gwint.

W korzystnym wariancie wykonania pomiędzy kołnierzem i dolną częścią korpusu jest przewężenie.

W korzystnym wariancie wykonania górna część korpusu ma w przekroju poprzecznym kształt sześciokąta.

W korzystnym wariancie wykonania pomiędzy kołnierzem i górną oraz dolną częścią korpusu jest przewężenie.

W korzystnym wariancie wykonania w górnej części korpusu jest poprzeczny otwór.

W korzystnym wariancie wykonania kołnierz ma rowek wzdłuż całego obwodu.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia łącznik w rzucie prostokątnym,

Fig. 2 przedstawia łącznik w przekroju poprzecznym,

Fig. 3 przedstawia łącznik z gwintem w rzucie prostokątnym,

Fig. 4 przedstawia łącznik z gwintem w przekroju poprzecznym,

Fig. 5 przedstawia łącznik w rzucie prostokątnym z przewężeniem przy kołnierzu w części dolnej korpusu,

Fig. 6 przedstawia łącznik w rzucie prostokątnym z dwoma przewężeniami,

Fig. 7 przedstawia łącznik w rzucie prostokątnym, gdzie w górnej części korpusu znajduje się poprzeczny otwór, zaś

Fig. 8 przedstawia łącznik w rzucie prostokątnym w widoku od góry.

Łącznik przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych według wynalazku ma korpus 1 zawierający cylindryczny otwór 2 wzdłuż osi wzdłużnej korpusu, którego górna część jest oddzielona od dolnej kołnierzem 3, przy czym dolna część korpusu ma w przekroju poprzecznym kształt sześciokąta i jest zakończona złączem 4 w formie sprężystych ramion 5 i wycięć 6 wzdłuż naroży oraz ma powiększoną średnicę otworu wewnętrznego 8, natomiast ramiona 5 mają pogrubione zakończenia 7.

W jednym wariancie wykonania górna część korpusu 1 jest zaopatrzona w gwint 9.

W innym wariancie wykonania pomiędzy kołnierzem 3 i dolną częścią korpusu jest przewężenie 10.

W kolejnym wariancie wykonania górna część korpusu 1 ma w przekroju poprzecznym kształt sześciokąta.

W następnym wariancie wykonania pomiędzy kołnierzem 3 i górną oraz dolną częścią korpusu 1 jest przewężenie 10 i 11.

W jeszcze innym wariancie wykonania w górnej części korpusu 1 jest poprzeczny otwór 12.

W kolejnym wariancie wykonania kołnierz 3 ma rowek 13 wzdłuż całego obwodu.

Dzięki wynalazkowi możliwe jest szybkie osadzanie łączników oraz szybkie i niezwykle elastyczne reagowanie na sytuacje, w których wymiary sześciokąta wewnętrznego w żerdzi różnią się od tych wynikających z dokumentacji technicznej. Wystarczy na etapie wytwarzania łącznika zmodyfikować wartość poszerzonej części łącznika. Zmiana tego wymiaru nie wpływa w najmniejszym stopniu na zmianę sztywności elementu sprężystego, a więc nie wpływa na siłę sprzęgnięcia łącznika z żerdzią. W celu szybkiej i jednoznacznej identyfikacji opracowanych elementów złącznych, na kołnierzu jest umieszczone nacięcie w postaci rowka, co pozwala na szybkie stwierdzenie, bez konieczności demontażu elementów przewodu wiertniczego, czy dany łącznik jest łącznikiem opracowanym według wynalazku. Dodatkowym elementem identyfikującym pochodzenie łącznika może być odpowiedni grawerunek na jednej z powierzchni płaskich sześciokątów łącznika, znajdującej się po stronie zawierającej złącze sprężyste.

Opracowany łącznik może być zabezpieczony powłoką antykorozyjną co zwiększa jego trwałość, a odpowiedni zarys gwintu na korpusie poprawia szczelność połączenia, natomiast zastosowany kształt łącznika zapobiega blokowaniu przewodu zwiercinami. Dzięki powtarzalności wymiarowej uzyskano większe wymagania tolerancji wymiarowych. Kształt łącznika według wynalazku umożliwia łatwy montaż i demontaż na przewodzie wiertniczym. Konstrukcja łącznika umożliwiła nie tylko szybkie osadzanie łączników w żerdzi, lecz również spowodowała wyeliminowanie pierścienia ciernego, który w obecnie stosowanych rozwiązaniach wykonywany był w technologii walcowania, przez co był wysoce nieprecyzyjny i skutkował trudnością w montażu.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Łącznik przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych, znamienny tym, że ma korpus (1) zawierający cylindryczny otwór (2) wzdłuż osi wzdłużnej korpusu, którego górna część jest oddzielona od dolnej kołnierzem (3), przy czym dolna część korpusu ma w przekroju poprzecznym kształt sześciokąta i jest zakończona złączem (4) w formie sprężystych ramion (5) i wycięć (6) wzdłuż naroży oraz ma powiększoną średnicę otworu wewnętrznego (8), natomiast ramiona (5) mają pogrubione zakończenia (7).
2. 2. Łącznik przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych według zastrz. 1, znamienny tym, że górna część korpusu (1) jest zaopatrzona w gwint (9).
3. 3. Łącznik przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy kołnierzem (3) i dolną częścią korpusu jest przewężenie (10).
4. 4. Łącznik przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych według zastrz. 1, znamienny tym, że górna część korpusu (1) ma w przekroju poprzecznym kształt sześciokąta.
5. 5. Łącznik przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy kołnierzem (3) i górna oraz dolna częścią korpusu (1) jest przewężenie (10) i (11).
6. 6. Łącznik przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych według zastrz. 1, znamienny tym, że w górnej części korpusu (1) jest poprzeczny otwór (12).
7. 7. Łącznik przewodów wiertniczych do wierceń obrotowych według zastrz. 1, znamienny tym, że kołnierz (3) ma rowek (13) wzdłuż całego obwodu.