RU2223381C1

RU2223381C1 - Boring unit for machines with screw working tool

Info

Publication number: RU2223381C1
Application number: RU2002115234/03A
Authority: RU
Inventors: ев Н.П. Чухр; Н.П. Чухряев; В.Н. Шамшин; В.С. Исаков; Н.П. Пастарнак; ева О.Н. Чухр; О.Н. Чухряева; Р.В. Лебедев; В.М. Федотов
Original assignee: Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-02-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: boring unit includes gripping blocks of saddle form, levers of turn, drive of these levers, centering rollers. Bar-like turn limiter of gripping block is put on at least one lever on one side with reference to anchoring axle of gripping block, perpendicular to internal and external surfaces of lever of turn. Working end of limiter protrudes above internal surface of lever for interaction with gripping block with its butt. Limiter is mobile relative to internal and external surfaces of lever and is fitted with device changing length of its working end. Opposite end of limiter is positioned with its butt in plane of external surface of lever of turn. EFFECT: enhanced drilling efficiency with screw working tool with partial wear of spirals along diameter. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровым станкам со шнековым рабочим органом, и может быть использовано на других буровых станках.The invention relates to mining, namely to drilling rigs with a screw working body, and can be used on other drilling rigs.

Известно забурное устройство для станков со шнековым рабочим органом, включающее зажимные колодки седловидной формы, связанные с рычагами поворота, привод поворота рычагов и ролики определенной длины для контакта со спиралью рабочего органа, закрепленные на концах зажимных колодок, оси которых параллельны продольной оси забурного устройства (см. а.с. СССР № 1647116, кл. Е 21 В 7/24, 1991). Данное техническое решение за счет качения свободно вращающихся роликов позволяет снизить расход энергии на вращение рабочего органа и износ спирали буровых шнеков.There is a known overhead device for machines with a screw working element, including saddle-shaped clamping pads connected with pivoting levers, a pivoting drive of levers and rollers of a certain length for contact with the working organ spiral, fixed at the ends of the clamping pads, the axes of which are parallel to the longitudinal axis of the drilling device (see USSR AS No. 1647116, class E 21 B 7/24, 1991). This technical solution due to the rolling of freely rotating rollers allows to reduce the energy consumption for rotation of the working body and the wear of the spiral of the drill screws.

Недостаток данного технического решения заключается в смещении с оси бурения (перекос) шнекового рабочего органа с частичным износом по диаметру при его центрировании в забурном устройстве, что снижает точность забуривания скважин и производительность буровых работ.The disadvantage of this technical solution is the displacement from the axis of the drilling (skew) of the screw working body with partial wear on the diameter when it is centered in the drilling device, which reduces the accuracy of drilling wells and drilling performance.

Наиболее близким техническим решением является забурное устройство для станков со шнековым рабочим органом, включающее зажимные колодки седловидной формы, каждая из которых свободно установлена на рычагах поворота с возможностью их поворота при износе спирали шнекового рабочего органа по диаметру, без смещения последнего с оси бурения, на некоторый угол вокруг осей крепления зажимных колодок, расположенных параллельно продольной оси забурного устройства, привод поворота рычагов, центрирующие ролики, закрепленные на концах зажимных колодок параллельно продольной оси забурного устройства (см. описание изобретения к заявке № 94033121, кл. Е 21 В 7/24, 1996). Данное техническое решение за счет свободной установки зажимных колодок на рычагах поворота позволяет точно центрировать изношенные по диаметру шнеки, а следовательно, сократить время вспомогательных операций и в целом повысить производительность буровых работ.The closest technical solution is the overhead device for machines with a screw working body, including saddle-shaped clamping blocks, each of which is freely mounted on the rotation levers with the possibility of their rotation when the spiral of the screw working body is worn in diameter, without shifting the latter from the drilling axis, by some the angle around the axis of attachment of the clamping blocks parallel to the longitudinal axis of the drilling device, the drive lever rotation, centering rollers mounted on the ends of the clamping olodok parallel to the longitudinal axis zaburnogo device (see. the description of the invention, the application № 94033121, Cl. E 21 B 7/24, 1996). This technical solution due to the free installation of clamping blocks on the swing levers allows you to precisely center the worn screws that are worn in diameter, and therefore, reduce the time of auxiliary operations and generally increase the productivity of drilling operations.

Недостаток данного технического решения заключается в большой трудоемкости осуществления контроля (частые замеры, влажный грунт и т.п.) диаметра изношенной спирали шнека, так как указанное забурное устройство может захватывать шнеки с износом по диаметру более предельного (более 10%). Это может привести к нарушению выдачи буровой мелочи шнеком из скважины, заштыбовке и заклиниванию шнекового рабочего органа.The disadvantage of this technical solution lies in the great complexity of monitoring (frequent measurements, wet soil, etc.) of the diameter of the worn spiral of the screw, since the indicated overhead device can capture the screws with wear over a more extreme diameter (more than 10%). This can lead to disruption of the delivery of drill trifle by a screw from the well, filling and jamming of the screw working element.

Изобретение направлено на повышение эффективности бурения шнековым рабочим органом с частичным износом спиралей по диаметру.The invention is aimed at improving the efficiency of drilling auger working body with partial wear of the spirals in diameter.

Указанная цель достигается тем, что в забурном устройстве для станков со шнековым рабочим органом, включающем зажимные колодки седловидной формы, каждая из которых свободно установлена на рычагах поворота с возможностью их поворота при износе спирали шнекового рабочего органа по диаметру, без смещения последнего с оси бурения, на некоторый угол вокруг осей крепления зажимных колодок, расположенных параллельно оси забурного устройства, привод поворота рычагов и центрирующие ролики, закрепленные на концах зажимных колодок параллельно продольной оси забурного устройства, по меньшей мере на одном из рычагов поворота и по меньшей мере с одной из сторон, относительно оси крепления зажимной колодки, перпендикулярно внутренней и наружной поверхностям рычага поворота, размещен стержнеобразный ограничитель поворота зажимной колодки, рабочий конец которого выступает над внутренней поверхностью рычага поворота для взаимодействия с зажимной колодкой своим торцом, при этом ограничитель поворота зажимной колодки выполнен подвижным относительно внутренней и наружной поверхностей рычага поворота и снабжен устройством изменения длины рабочего конца, а противоположный рабочему конец ограничителя поворота зажимной колодки размещен своим торцом в плоскости наружной поверхности рычага поворота. Причем противоположный рабочему конец ограничителя поворота зажимной колодки связан своим торцом с выключателем системы управления механизмом вращения шнекового рабочего органа, размещенным на рычаге поворота. Кроме того, при центрировании шнековых рабочих органов диаметром не более основного типоразмера, включительно, ограничитель поворота зажимной колодки размещают слева от оси крепления зажимной колодки, между этой осью и концом рычага поворота, а при центрировании шнековых рабочих органов диаметром более основного типоразмера ограничитель поворота зажимной колодки размещают соответственно справа от оси крепления зажимной колодки. Также, ограничитель поворота зажимной колодки зафиксирован относительно внутренней и наружной поверхностей рычага поворота при помощи стопорного кольца и пружины, а устройство изменения длины рабочего конца ограничителя поворота зажимной колодки выполнено в виде регулировочного винта с контргайкой, ввернутого в торец рабочего конца ограничителя поворота зажимной колодки.This goal is achieved by the fact that in the drilling device for machines with a screw working body, including saddle-shaped clamping blocks, each of which is freely mounted on the rotation levers with the possibility of their rotation when the spiral of the screw working body is worn in diameter, without displacing the latter from the drilling axis, at some angle around the axes of fastening of the clamping blocks located parallel to the axis of the overburden device, the drive turning the levers and centering rollers fixed to the ends of the clamping blocks in parallel the rod axis of the overboard device, at least on one of the rotation levers and at least on one of the sides, relative to the axis of attachment of the clamping block, perpendicular to the inner and outer surfaces of the rotation lever, a rod-shaped limiter of rotation of the clamping block is placed, the working end of which protrudes above the inner surface the rotation lever for interacting with the terminal block with its end face, while the rotation limiter of the terminal block is movable relative to the inner and outer surfaces rotation lever and is equipped with a device for changing the length of the working end, and the opposite end of the working end of the rotation limiter of the clamping block is placed with its end in the plane of the outer surface of the rotation lever. Moreover, the end opposite the working end of the rotation limiter of the clamping pad is connected with its end face to the switch of the control system of the rotation mechanism of the screw working body, located on the rotation lever. In addition, when centering the screw working bodies with a diameter of not more than the main standard size, inclusive, the rotation limiter of the clamping pad is placed to the left of the axis of attachment of the clamping pad, between this axis and the end of the swing arm, and when centering the screw working bodies with a diameter of more than the basic size, the rotation limiter of the clamping pad placed respectively to the right of the axis of attachment of the clamping pad. Also, the rotation limiter of the clamping pad is fixed relative to the inner and outer surfaces of the rotation lever using a locking ring and spring, and the device for changing the length of the working end of the rotation limiter of the clamping pad is made in the form of an adjusting screw with a lock nut screwed into the end of the working end of the rotation limiter of the clamping pad.

На фиг. 1 изображено предлагаемое забурное устройство (вид сверху); на фиг. 2 - разрез по А-А; на фиг. 3 - разрез по Б-Б; на фиг.4 - общий вид ограничителя поворота 10 зажимных колодок.In FIG. 1 shows the proposed overhead device (top view); in FIG. 2 - section along aa; in FIG. 3 - a section along BB; figure 4 is a General view of the rotation limiter 10 clamping pads.

Забурное устройство для станков со шнековым рабочим органом 1 содержит зажимные колодки 2 седловидной формы, связанные с рычагами поворота 3, которые могут поворачиваться относительно осей 4 при помощи привода 5, например гидроцилиндра, и центрирующие ролики 6 для контакта со спиралью 7 рабочего органа 1, закрепленные на концах зажимных колодок 2, оси которых параллельны продольной оси забурного устройства. Каждая из зажимных колодок 2 свободно установлена на рычагах поворота 3 и связана с ними посредством осей крепления 8, расположенных параллельно продольной оси забурного устройства, а между зажимными колодками 2 и рычагами поворота 3 размещены возвратные рессорные пружины 9. По меньшей мере, на одном рычаге поворота 3 и, по меньшей мере, с одной стороны от оси крепления 8 установлен стержнеобразный ограничитель 10 поворота зажимных колодок 2. Он размещен перпендикулярно внутренней 11 и наружной 12 поверхностям рычагов поворота 3 и зафиксирован относительно них при помощи стопорного кольца 13 и пружины 14. Рабочий конец 15 ограничителя 10 поворота зажимных колодок 2 выступает над внутренней поверхностью 11 рычагов поворота 3 и содержит устройство изменения длины рабочего конца 15 в виде регулировочного винта 16 с контргайкой 17, ввернутого в его торец 18. Противоположный рабочему конец 19 ограничителя 10 поворота зажимных колодок 2 размещен своим торцом 20 в плоскости наружной поверхности 12 рычагов поворота 3 и может быть связан с выключателем 21 системы управления механизмом вращения шнекового рабочего органа 1, размещенным на рычаге поворота 3.The overhead device for machines with a screw working member 1 comprises saddle-shaped clamping pads 2 connected with pivoting levers 3 that can be rotated relative to the axles 4 by means of a drive 5, for example a hydraulic cylinder, and centering rollers 6 for contact with the spiral 7 of the working member 1, fixed at the ends of the clamping blocks 2, the axes of which are parallel to the longitudinal axis of the drilling device. Each of the clamping pads 2 is freely mounted on the pivoting levers 3 and connected to them by means of fastening axes 8 parallel to the longitudinal axis of the overhead device, and return spring springs 9 are located between the clamping pads 2 and pivoting levers 3. At least one pivoting lever 3 and at least on one side of the axis of attachment 8 a rod-shaped limiter 10 for rotating the clamping blocks 2 is mounted. It is placed perpendicular to the inner 11 and outer 12 surfaces of the rotation levers 3 and is fixed on relative to them using the locking ring 13 and the spring 14. The working end 15 of the limiter 10 rotation of the clamping pads 2 protrudes above the inner surface 11 of the rotation levers 3 and contains a device for changing the length of the working end 15 in the form of an adjusting screw 16 with a lock nut 17 screwed into its end 18 The opposite end of the working end 19 of the rotation limiter 10 of the clamping pads 2 is placed with its end 20 in the plane of the outer surface 12 of the rotation levers 3 and can be connected to the switch 21 of the auger rotation control system a working member 1 placed on the lever pivot 3.

Работает забурное устройство следующим образом. В зависимости от условий производства буровых работ на забое, типа бурового станка и принятой технологии ограничитель (ли) 10 поворота зажимных колодок размещается на одном или двух рычагах поворота 3. При этом при использовании шнековых рабочих органов 1 диаметром не более основного типоразмера, включительно, ограничитель 10 поворота зажимных колодок 2 размещается слева от оси крепления 8 зажимных колодок 2 (см. фиг. 1), а при использовании шнековых рабочих органов 1 диаметром более основного типоразмера - соответственно справа от оси крепления 8 зажимных колодок 2. В обоих случаях необходимая длина рабочего конца 15 ограничителя 10, выступающего над внутренней поверхностью 11 рычага поворота 3, устанавливается из условия возможности взаимодействия последнего своим торцом 18 с зажимной колодкой 2 при центрировании шнекового рабочего органа 1, достигшего предельного износа спирали 7 по диаметру. Установка необходимой длины рабочего конца 15 ограничителя 10 поворота зажимных колодок 2 осуществляется при помощи регулировочного винта 16 с контргайкой 17, ввернутых в торец 18.Works overboard device as follows. Depending on the conditions of drilling operations at the face, type of drilling rig and the technology adopted, the limiter (s) 10 for turning the clamping blocks is placed on one or two levers of rotation 3. Moreover, when using screw working bodies 1 with a diameter of no more than the main standard size, inclusive, the limiter 10 rotation of the clamping pads 2 is placed to the left of the axis of attachment 8 of the clamping pads 2 (see Fig. 1), and when using screw working bodies 1 with a diameter of a larger standard size, respectively, to the right of the axis of attachment I have 8 clamping pads 2. In both cases, the required length of the working end 15 of the limiter 10 protruding above the inner surface 11 of the rotation lever 3 is set from the condition that the latter can interact with its end face 18 with the clamping pad 2 when centering the screw working member 1, which has reached the maximum wear of the spiral 7 in diameter. Setting the required length of the working end 15 of the limiter 10 to rotate the clamping blocks 2 is carried out using the adjusting screw 16 with a lock nut 17, screwed into the end 18.

Перед процессом забуривания новый шнековый рабочий орган 1 опускается до упора в разбуриваемую поверхность, после чего с помощью привода 5 рычаги поворота 3 поворачиваются вокруг осей 4 и своими зажимными колодками 2 седловидной формы сближаются до момента соприкосновения внешних поверхностей центрирующих роликов 6 с торцевой поверхностью спирали 7 шнекового рабочего органа 1. После этого включается механизм вращения шнекового рабочего органа и осуществляется его подача, то есть собственно начинается бурение скважины. После забуривания на глубину 1 - 2 м без прекращения процесса бурения привод 5 сближает концы рычагов поворота 3 и отводит зажимные колодки 2 с центрирующими роликами 6 от шнекового рабочего органа 1. В таком разведенном состоянии они находятся до момента забуривания следующей скважины.Before the drilling process, the new screw working element 1 is lowered completely into the drilled surface, after which, with the help of the drive 5, the rotation levers 3 are rotated around the axes 4 and, with their clamping pads 2, are saddle-shaped, come together until the outer surfaces of the centering rollers 6 come in contact with the end surface of the screw spiral 7 working body 1. After that, the mechanism of rotation of the screw working body is turned on and its supply is carried out, that is, the actual drilling of the well begins. After drilling to a depth of 1 - 2 m without stopping the drilling process, the actuator 5 brings the ends of the rotation levers 3 closer and moves the clamping blocks 2 with the centering rollers 6 away from the auger tool 1. In this diluted state they remain until the next well is drilled.

При частичном износе спирали 7 шнекового рабочего органа 1 по диаметру зажимные колодки 2 поворачиваются вокруг осей крепления 8, не взаимодействуя с ограничителем поворота зажимных колодок 10 и преодолевая сопротивление рессорных пружин 9, обеспечивают контакт всех центрирующих роликов 6 зажимных колодок 2 без смещения шнекового рабочего органа 1 с оси бурения. После отвода зажимных колодок 2 от шнекового рабочего органа 1 последние под действием рессорных пружин 9 поворачиваются вокруг осей крепления 8 и занимают исходное положение.With partial wear of the spiral 7 of the screw working element 1 in diameter, the clamping pads 2 rotate around the axis of attachment 8, without interacting with the rotation limiter of the clamping blocks 10 and overcoming the resistance of the spring springs 9, provide contact of all centering rollers 6 of the clamping blocks 2 without shifting the screw working member 1 from the axis of drilling. After the removal of the clamping pads 2 from the screw working body 1, the latter, under the action of spring springs 9, rotate around the axis of attachment 8 and occupy the initial position.

При центрировании шнекового рабочего органа диаметром не более основного типоразмера, включительно, с предельным износом спирали 7 по диаметру зажимные колодки 2 поворачиваются вокруг осей крепления 8 для взаимодействия с рабочим концом 15 ограничителя 10 зажимных колодок 2, который размещается слева от оси крепления 8 зажимных колодок 2, между этой осью и концом рычага поворота 3. Стержнеобразный ограничитель 10 поворота зажимных колодок 2 преодолевает сопротивление пружины 14 и перемещается относительно внутренней 11 и наружной 12 поверхностей рычагов поворота 3. При этом противоположный рабочему конец 19 ограничителя 10 зажимных колодок 2 выходит своим торцом 20 за наружную поверхность 12 рычагов поворота 3, что служит основанием для прекращения процесса забуривания и замены шнекового рабочего органа 1 с предельным износом спирали 7 по диаметру. Автоматизация контроля износа шнекового рабочего органа 1 достигается в случае взаимодействия торца 20 противоположного рабочему конца 19 ограничителя 10 с выключателем 21 (концевой выключатель, контакт и т.п.) системы управления механизмом вращения шнекового рабочего органа 1. В этом случае отключение или невозможность включения механизма вращения шнекового рабочего органа i при забуривании скважин будет служить основанием для замены последнего.When centering a screw working body with a diameter of not more than the main standard size, inclusive, with extreme wear of the spiral 7 in diameter, the clamping pads 2 rotate around the mounting axes 8 to interact with the working end 15 of the clamp 10 limiter 10, which is located to the left of the mounting axis 8 of the clamping blocks 2 , between this axis and the end of the rotation lever 3. The rod-shaped limiter 10 of rotation of the clamping blocks 2 overcomes the resistance of the spring 14 and moves relative to the inner 11 and outer 12 surface th pivot levers 3. This working end 19 opposite stop 10 of the clamping jaws 2 leaves its end 20 beyond the outer surface 12 of the pivot arms 3 that serves as the basis for collaring process termination and replacement of the screw driving member 1 to limit wear helix 7 in diameter. Automation of the wear control of the screw working element 1 is achieved if the end face 20 opposite the working end 19 of the limiter 10 interacts with the switch 21 (limit switch, contact, etc.) of the control system of the rotation mechanism of the screw working element 1. In this case, the mechanism is turned off or cannot be turned on rotation of the screw working body i when drilling wells will serve as the basis for replacing the latter.

Аналогичным образом осуществляется центрирование шнекового рабочего органа 1 диаметром более основного типоразмера. В этом случае срабатывает ограничитель 10 поворота зажимных колодок 2, размещенный, соответственно, справа от оси крепления 8 зажимных колодок 2.Similarly, the centering of the screw working body 1 is carried out with a diameter of more than the main size. In this case, the limiter 10 for turning the clamping blocks 2 is activated, located, respectively, to the right of the axis of attachment 8 of the clamping blocks 2.

Предлагаемое забурное устройство за счет оперативного контроля износа по диаметру спирали шнековых рабочих органов любых типоразмеров позволяет снизить трудоемкость оценки предельного состояния шнековых рабочих органов, особенно во влажных породах, сократить время вспомогательных операций и повысить производительность бурения. Кроме этого, исключение возможности забуривания шнекового рабочего органа с предельным износом спирали по диаметру предотвращает его заштыбовку и заклинивание в скважине, что повышает долговечность шнекового рабочего органа, также способствует увеличению производительности и, в целом, повышает эффективность использования шнековых рабочих органов до их полного износа.The proposed overhead device due to the operational control of wear along the spiral diameter of screw working bodies of any standard size allows to reduce the complexity of assessing the ultimate state of screw working bodies, especially in wet rocks, to reduce the time of auxiliary operations and to increase drilling productivity. In addition, the exclusion of the possibility of drilling a screw working element with extreme wear of the spiral in diameter prevents its filling and jamming in the well, which increases the durability of the screw working body, also increases productivity and, in general, increases the efficiency of use of screw working bodies until they are completely worn out.

Claims

1. Overhead device for machines with a screw working body, including saddle-shaped clamping blocks, each of which is freely mounted on the rotation levers with the possibility of turning them when the spiral of the screw working body is worn in diameter, without displacing the latter from the drilling axis, by some angle around the axes fastening clamping blocks parallel to the longitudinal axis of the overburden device, a lever pivot drive, centering rollers fixed to the ends of the clamping blocks parallel to the longitudinal axis of the overburden construction, characterized in that, at least on one of the rotation levers and at least on one of the sides, relative to the axis of attachment of the clamping pad, a rod-shaped limiter of rotation of the clamping pad is placed perpendicular to the inner and outer surfaces of the rotation arm, the working end of which protrudes above the inner surface of the rotation lever for interaction with the clamping block with its end face, while the limiter of rotation of the clamping block is made movable relative to the inner and outer surfaces her rotation lever and is equipped with a device for changing the length of the working end, and the opposite end of the working end of the rotation limiter of the clamping pad is placed with its end in the plane of the outer surface of the rotation lever.

2. The device according to claim 1, characterized in that the end opposite the working end of the rotation limiter of the clamping pad is connected by its end face to the switch of the control system of the rotation mechanism of the screw working element located on the rotation lever.

3. The device according to claim 1, characterized in that when centering the screw working bodies with a diameter of not more than the main standard size, inclusive, the rotation limiter of the clamping pad is placed to the left of the clamping axis of the clamping pad, between this axis and the end of the rotation lever.

4. The device according to any one of claims 1 and 3, characterized in that when centering the screw working bodies with a diameter of a larger main size, the rotation limiter of the clamping pad is placed, respectively, to the right of the axis of attachment of the clamping pad.

5. The device according to claim 1, characterized in that the rotation limiter of the clamping block is fixed relative to the inner and outer surfaces of the rotation lever using a locking ring and spring, and the device for changing the length of the working end of the rotation limiter of the clamping block is made in the form of an adjusting screw with a lock nut screwed at the end of the working end of the limiter rotation clamping pads.