RU2378477C1

RU2378477C1 - Hydraulically operated well boring machine

Info

Publication number: RU2378477C1
Application number: RU2008122101/03A
Authority: RU
Inventors: Иван Николаевич Присяжнюк (RU); Иван Николаевич Присяжнюк; Сергей Владимирович Цивилев (RU); Сергей Владимирович Цивилев; Анатолий Васильевич Яковенко (RU); Анатолий Васильевич Яковенко
Original assignee: Иван Николаевич Присяжнюк
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2010-01-10

Abstract

FIELD: oil and gas production.

SUBSTANCE: machine includes actuator screws advancing the tool and installed on the frame in bearings, boring head with spindle rotating the tool and located in the above head on bearings, leadscrew nuts enveloping the screws and connected to the head body, screw column and column pick-up clamping device. Actuator screws serve as cylindrical guides with wear-resistant external surface made with required purity and accuracy of diametre size with sleeves - slide bearings located on them and connected to boring head body, and on spindle there fixed is gear wheel engaged with drive gear put on hydraulic motor shaft. Actuation of actuator screws is directly performed with hydraulic motors.

EFFECT: simplifying the design, decreasing overall dimensions and mass of machine, which allows its being used as attached equipment on tunneling machine intended for boring relief wells on emission hazardous coal beds.

1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области буровой техники, а именно к станкам с принудительной подачей бурильного инструмента для проходки скважин различного назначения в угольных пластах и мягкой породе.The present invention relates to the field of drilling equipment, namely to machines with a forced feed of a drilling tool for sinking wells for various purposes in coal seams and soft rock.

Известна бурильная машина установки БУ-1, получившая широкое применение в отечественной горной промышленности (см. Маркович Н.М., Маршев B.C., Званский Г.Е. Вращательно-ударные установки для бурения шпуров. - М.: Недра, 1964 г, с.20-22, рис.14). Машина оснащена многозвенными механизмами вращения и подачи бурильного инструмента. Механизм подачи содержит станину с направляющими для перемещения буровой головки, ходовой винт, установленный в подшипниках на станине, охватывающий винт ходовую гайку, закрепленную в корпусе головки, несколько ступенчатых передач и приводной пневмодвигатель винта. Машина используется для вращательно-ударного бурения шпуров. Для бурения скважин машина не применима.The well-known drilling machine installation BU-1, which has been widely used in the domestic mining industry (see Markovich N.M., Marshev BC, Zvansky G.E. Rotary-percussion rigs for drilling holes. - M .: Nedra, 1964, p. .20-22, Fig. 14). The machine is equipped with multi-link rotation mechanisms and feed the drilling tool. The feed mechanism comprises a bed with guides for moving the drill head, a lead screw installed in the bearings on the bed, a screw covering the lead nut fixed in the head housing, several speed gears and a screw drive air motor. The machine is used for rotary percussion drilling of holes. The machine is not applicable for drilling wells.

Известен буровой станок установки БВУ для бурения скважин (см. Сафокин М.С., Богомолов И.Д. и др. Машины и инструмент для бурения скважин на угольных шахтах. - М.: Недра, 1985 г., с.29-31, рис.2,15). Станок включает в себя вращатель и податчик бурового става. Привод их осуществляется от пневмодвигателей через зубчатые редукторы. Перемещение каретки вращателя по направляющим рамы производится винтовой парой, состоящей из ходового винта и гайки. Последняя соединена с кареткой вращателя.A well-known drilling rig of a BVU installation for drilling wells (see Safokin M.S., Bogomolov I.D. and others. Machines and tools for drilling wells in coal mines. - M .: Nedra, 1985, p.29-31 , fig. 2.15). The machine includes a rotator and a feed drill rig. Their drive is carried out from air motors through gear reducers. The rotation of the rotator carriage along the frame guides is made by a screw pair consisting of a lead screw and a nut. The latter is connected to the carriage of the rotator.

Винтовые податчики получили широкое применение в буровых станках благодаря простой конструкции, надежности в работе и возможности регулирования скорости и усилия подачи за счет мягкой характеристики приводного двигателя (см. Михайлов Ю.И., Кантович Л.И. Горные машины и комплексы. - М.: Недра, 1975 г. с.83).Screw feeders have been widely used in drilling rigs due to the simple design, operational reliability and the ability to control the speed and feed force due to the soft characteristics of the drive motor (see Mikhailov Yu.I., Kantovich LI Mining machines and complexes. - M. : Nedra, 1975 p. 83).

Вместе с этим известное исполнение винтового механизма перемещения бурильного инструмента имеет конструктивный недостаток, выражающийся в том, что осевое усилие подачи ходовой гайки и реакция забоя образуют пару сил. Плечом этой пары является расстояние между осями винтового податчика и бурового става. Момент пары сил увеличивает силы трения в направляющих буровой головки, износ сопряженных поверхностей винтовой пары и увод скважины в сторону от заданного направления из-за искривления ее осевой линии.Along with this, the known design of the screw mechanism for moving the drilling tool has a design flaw, expressed in that the axial force of the feed nut and the reaction of the face form a pair of forces. The shoulder of this pair is the distance between the axes of the screw feeder and the drill stand. The moment of a pair of forces increases the friction forces in the guides of the drill head, the wear of the mating surfaces of the screw pair and the withdrawal of the well away from a given direction due to the curvature of its center line.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому объекту является буровой станок БШ-2м (см. Сафокин М.С., Коршунов А.Н. и др. - М.: Недра, 1972 г., с.392-400, рис.VI), выбранный в качестве прототипа. Этот станок состоит из вращателя, механизмов подачи, устройства подхвата, распорных домкратов, пульта управления и бурильного инструмента. Вращатель содержит пневмодвигатель, соединительную муфту, зубчатый планетарный редуктор и патрон, соединенный с буровым ставом. Механизмы подачи инструмента имеют в своем составе реверсивный пневмодвигатель, трехступенчатый зубчатый редуктор, в котором две последние ступени повторяются дважды, два винтовых податчика с ходовыми гайками, закрепленными на корпусе редуктора вращателя. Ходовые винты податчиков расположены в трубах, выполняющих функции также цилиндрических направляющих для перемещения вращателя в процессе бурения. Устройство для подхвата смонтировано на верхней траверсе станка и служит для поддержания бурового става, находящегося в скважине, при наращивании очередной штанги. Устройство оборудовано двумя пневмоцилиндрами, которые своими штоками приводят в движение два сектора, охватывающих буровой став. Раскрепление станка в выработке осуществляется двумя винтовыми распорными домкратами с ручным приводом.Of the known technical solutions, the closest to the claimed object is a drilling rig BSh-2m (see Safokin M.S., Korshunov A.N. et al. - M .: Nedra, 1972, p. 392-400, Fig. VI), selected as a prototype. This machine consists of a rotator, feed mechanisms, pick-up devices, expansion jacks, a control panel and a drilling tool. The rotator contains a pneumatic motor, a coupling, a planetary gear reducer and a chuck connected to the drill stand. The tool feed mechanisms incorporate a reversible air motor, a three-stage gear reducer, in which the last two steps are repeated twice, two screw feeders with spindle nuts fixed to the rotator gear housing. The lead screws of the feeders are located in the pipes, which also serve as cylindrical guides for moving the rotator during drilling. The pick-up device is mounted on the upper crosshead of the machine and serves to maintain the drill stand located in the well when building up the next rod. The device is equipped with two pneumatic cylinders, which with their rods set in motion two sectors, covering the drill string. The loosening of the machine in the work is carried out by two screw spacer jacks with a manual drive.

Оси ходовых винтов двух податчиков и расположенная между ними ось бурового става лежат в одной плоскости, поэтому реакция бурового става забоя и суммарное усилие подачи от двух винтов действуют по одной прямой линии и не образуют пару сил с опрокидывающим моментом. Недостатком данного бурового станка является сложность конструкции, большие габариты и масса станка.The axes of the lead screws of the two feeders and the axis of the drill stand located between them lie in the same plane, therefore, the reaction of the drill face and the total feed force from the two screws act in one straight line and do not form a couple of forces with a tipping moment. The disadvantage of this drilling rig is the design complexity, large dimensions and weight of the machine.

Техническая задача предлагаемого изобретения - упрощение конструкции бурового станка, уменьшение его габаритов и массы.The technical task of the invention is to simplify the design of the drilling rig, reducing its size and weight.

Этот технический результат достигается тем, что ходовые винты выполнены как цилиндрические направляющие с износостойкой наружной поверхностью с необходимой чистотой и точностью диаметрального размера, с расположенными на них втулками-подшипниками скольжения, соединенными с корпусом буровой головки. На шпинделе закреплено зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с ведущей шестерней, посаженной на вал гидромотора. Привод ходовых винтов осуществляется гидромоторами напрямую.This technical result is achieved by the fact that the spindles are made as cylindrical guides with a wear-resistant outer surface with the required cleanliness and accuracy of the diametric size, with sleeve bearings located on them, connected to the body of the drill head. A gear wheel is fixed on the spindle, which is meshed with the drive gear, mounted on the shaft of the hydraulic motor. The drive screws are driven directly by hydraulic motors.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид гидроприводного станка для бурения скважин.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of a hydraulic machine for drilling wells.

Станок содержит несущую раму 1, установленные на раме в подшипниках ходовые винты подачи инструмента 2, буровую головку вращателя 3, перемещающуюся по винтам как по цилиндрическим направляющим при помощи втулок-подшипников скольжения 4. Наружная цилиндрическая поверхность винтового выступа резьбы винтов 2 выполнена с необходимой чистотой и точностью диаметрального размера и подвергнута термообработке, что создает требуемый характер сопряжения с втулками-подшипниками скольжения 4 и придает ей свойство износостойкости при эксплуатации. Охватывающие винты ходовые гайки 5 соединены с корпусом головки 3. Станок включает в себя также шнековый буровой став 6, зажимное устройство 7 подхвата находящегося в скважине става, гидросистему и пульт дистанционного управления бурением. Подшипниковые узлы ходовых винтов 2 выполнены с двумя подшипниками качения: радиальным и упорным. Привод винтов осуществляется напрямую от реверсивных гидромоторов 8 через соединительные муфты 9. Шнековый буровой став 6 одним концом соединен с бурильной коронкой 10, взаимодействущей с забоем, другим - со шпинделем 11 - вращателем инструмента. Шпиндель установлен в буровой головке 3 на радиальных и упорном двустороннего действия подшипниках качения. На шпинделе 11 закреплено цилиндрическое колесо 12 с внутренними зубьями, находящееся в зацеплении с ведущей шестерней 13. Последняя посажена на вал гидромотора 14.The machine includes a supporting frame 1, the tool feed screw 2 mounted on the frame in the bearings, the rotary drill head 3 moving along the screws along cylindrical guides with the help of sliding bearing bushes 4. The outer cylindrical surface of the screw protrusion of the thread of the screws 2 is made with the necessary cleanliness and accuracy of the diametrical size and heat-treated, which creates the required nature of the interface with the sleeve-bearings 4 and gives it the property of wear resistance during operation. The female screws 5 leading screws are connected to the head housing 3. The machine also includes a screw drill stand 6, a clamping device 7 for picking up the stand located in the well, a hydraulic system and a remote control for drilling. The bearing assemblies of the lead screws 2 are made with two rolling bearings: radial and thrust. The drive of the screws is carried out directly from the reversing hydraulic motors 8 through the couplings 9. The screw drill 6 becoming one end connected to the drill bit 10, interacting with the bottom, the other - with the spindle 11 - tool rotator. The spindle is installed in the drill head 3 on the radial and thrust double-acting rolling bearings. On the spindle 11, a cylindrical wheel 12 with internal teeth is fixed, which is meshed with the pinion gear 13. The latter is mounted on the shaft of the hydraulic motor 14.

Работает станок следующим образом. По окончании бурения скважины на полную глубину хода буровой головки 3 по ходовым винтам 2 буровой инструмент останавливается и включается зажимное устройство 7. Шпиндель 11 отсоединяется от бурового става 6 и головка 3 перемещается в направлении отхода в исходное положение. Устанавливается очередная шнековая штанга, которая соединяется одним концом с буровым ставом 6, другим - со шпинделем 11, отключается зажимное устройство 7 и бурение скважины возобновляется.The machine operates as follows. After drilling for the full depth of the drill head 3 through the lead screws 2, the drilling tool stops and the clamping device 7 is turned on. The spindle 11 is disconnected from the drill stand 6 and the head 3 is moved in the direction of departure to its original position. The next screw rod is installed, which is connected at one end with the drill stand 6, the other with the spindle 11, the clamping device 7 is turned off and the drilling of the well is resumed.

Кинематические цепи привода рабочих органов гидроприводного станка упрощены до предела, что существенно уменьшает габариты и массу заявляемой конструкции. Это позволяет использовать предлагаемый станок как навесное оборудование (постоянное или съемное) на проходческий комбайн для бурения разгрузочных скважин на выбросоопасных угольных пластах. При этом привод станка может осуществляться от гидросистемы комбайна.The kinematic chains of the drive of the working bodies of the hydraulic machine are simplified to the limit, which significantly reduces the size and weight of the claimed design. This allows you to use the proposed machine as attachments (permanent or removable) on a roadheader for drilling unloading wells on outburst coal seams. In this case, the machine drive can be carried out from the hydraulic system of the combine.

Другим вариантом использования заявляемой конструкции является бурение скважин со стрелы манипулятора буровой тележки, на которой располагается также собственная насосная маслостанция для гидропривода станка. При этом буровой став может быть как шнековым, так и нешнековым, состоящим из обычных гладких штанг. В последнем случае очистка скважины от буровой мелочи производится водой, воздухом или воздушно-водяной смесью.Another use of the claimed design is to drill wells from the boom of the manipulator of the drilling trolley, which also has its own pumping oil station for the hydraulic drive of the machine. At the same time, the drill string can be either auger or non-auger, consisting of ordinary smooth rods. In the latter case, the well is cleaned of drill trifle by water, air or an air-water mixture.

Claims

A hydraulic actuating machine for drilling wells, comprising tool feed spindles mounted on a frame in bearings, a drill head with a spindle-rotator of a tool located on it in bearings, spherical spindle nuts connected to the head housing, a screw drill stand and a clamp pick-up device, different the fact that the lead screws perform the function of cylindrical guides and are made with a wear-resistant outer surface, made with the necessary cleanliness and accuracy of the diametrical ra Zmera, with sleeve-bearing bearings located on them, connected to the housing of the drill head, and a gear is fixed on the spindle, which is engaged with the pinion gear mounted on the shaft of the hydraulic motor, and the drive screws are driven directly by hydraulic motors.