SU1813872A1

SU1813872A1 - Fixture for storing and feed of drill rods

Info

Publication number: SU1813872A1
Application number: SU904782885A
Authority: SU
Inventors: Konstantin I Ivanov; Mikhail G Pankov; Valentina M Pinaeva
Original assignee: Bishkekskij Politekhn I
Priority date: 1990-01-15
Filing date: 1990-01-15
Publication date: 1993-05-07

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для хранения, подачи или снятия буровых штанг с резьбовым замковым соединением.The invention relates to the mining industry, namely to devices for storing, supplying or removing drill rods with a threaded locking connection.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение технологичности устройства.The purpose of the invention is to simplify the design and improve the manufacturability of the device.

На фиг.1 показано устройство для хранения и подачи буровых штанг в положении хранения; на фиг.2 - то же, устройство в рабочем положении, когда осуществляется процесс подачи или снятия штанги с бурового става в конечной его фазе; на фиг.З составные элементы устройства для хранения и подачи буровых штанг.Figure 1 shows a device for storing and feeding drill rods in the storage position; figure 2 - the same, the device in the working position, when the process of filing or removing the rod from the drill rod in its final phase; fig.Z component elements of the device for storage and supply of drill rods.

Устройство для хранения и подачи буровых штанг содержит кассету 1 и манипулятор 2, установленный на податчике 3 бурового станка. Кассета 1 включает верх- ι нюю 4 и нижнюю 5 оси, установленные с возможностью вращения в корпусе 6 манипулятора 2, барабан 7, фиксатор 8, выполненный в виде подпружиненного пальца, пружину 9, реверсивный механизм, состоящий из двух храповых зубчатых механизмов, обеспечивающих вращение барабана 7The device for storage and supply of drill rods contains a cassette 1 and a manipulator 2 mounted on the feeder 3 of the drilling rig. The cassette 1 includes the upper 4 and lower 5 axles mounted for rotation in the body 6 of the manipulator 2, the drum 7, the latch 8, made in the form of a spring-loaded pin, the spring 9, the reverse mechanism, consisting of two ratchet gear mechanisms that provide rotation drum 7

1813872 А1 как по часовой, так и против часовой стрелки и установленных в нижней части кассеты на нижней оси 5, которые состоят из храповых колес 10 и 11, подпружиненных собачек 12 и 13, подпружиненной рукоятки 14, которая имеет возможность устанавливаться с фиксацией только в двух положениях, причем в каждом из возможных положений подпружиненной рукоятки 14, которая жестко связана с осью 15 и рычагом поворота собачек 16, одна из подпружиненных собачек 12 и 13 выводится из зацепления соответственно с храповым колесом 10 и 11, кроме того, храповые механизмы осуществляют стопорение барабана 7 через нижнюю ось 5 в заданном направлении. Барабан 7 содержит сепараторы 17 и 18. их рабочая часть выполнена в виде чередующихся выступов и прорезей, расположенных с заданным шагом. В прорезях сепараторов, которые выполняют функции ключа при наращивании или разборке бурового става, размещаются своими размерами под ключ штанги 19, причем прорези сепараторов также изготовлены с размерами под ключ 20, при этом подпружиненные фиксаторы 21 установлены на сепараторах 17 и 18 барабана 7 с возможностью ограничивать положение штанг в радиальном относительно сепараторов направлении (по глубине прорезей). В верхней части кассеты 1 на верхней оси 4 размещен диск 22 с отверстиями для взаимодействия с фиксатором 8, установленным в корпусе 6 манипулятора 2, причем шаг отверстий диска 22 соответствует шагу прорезей сепараторов 17 и 18, т.е. шагу расположения штанг в кассете. Верхняя ось 4 имеет паз 23, а нижняя ось 5 - паз 24, которые обеспечивают осевое перемещение барабана 7 кассеты относительно корпуса 6 манипулятора на величину резьбового замкового соединения штанг при помощи направляющих шпонок 25 и 26, которые жестко соединены с барабаном 7 и участвуют в передаче ему вращения. Пружина 9 установлена в нижней части кассеты в направляющей втулке 27, размещенной на нижней оси 5, с возможностью взаимодействия с барабаном 7 кассеты,1813872 A1 both clockwise and counterclockwise and installed in the lower part of the cassette on the lower axle 5, which consist of ratchet wheels 10 and 11, spring-loaded pawls 12 and 13, spring-loaded handle 14, which can be installed with fixation in only two positions, and in each of the possible positions of the spring-loaded handle 14, which is rigidly connected to the axis 15 and the pawls 16 rotation lever, one of the spring-loaded pawls 12 and 13 is disengaged from the ratchet wheel 10 and 11, respectively, in addition, the ratchet mechanisms lock the drum 7 through the lower axis 5 in a given direction. The drum 7 contains separators 17 and 18. Their working part is made in the form of alternating protrusions and slots located at a given step. In the slots of the separators, which act as a key when building up or disassembling the drill rod, rods 19 are placed with their turnkey dimensions, and the slots of the separators are also made with turnkey sizes 20, while the spring-loaded clamps 21 are installed on the separators 17 and 18 of the drum 7 with the ability to limit the position of the rods in the radial direction relative to the separators (along the depth of the slots). In the upper part of the cassette 1 on the upper axis 4 there is a disk 22 with holes for interacting with the latch 8 installed in the body 6 of the manipulator 2, and the pitch of the holes of the disk 22 corresponds to the pitch of the slots of the separators 17 and 18, i.e. spacing of the rods in the cassette. The upper axle 4 has a groove 23, and the lower axle 5 has a groove 24, which provide axial movement of the cassette drum 7 relative to the manipulator body 6 by the value of the threaded locking connection of the rods using guide keys 25 and 26, which are rigidly connected to the drum 7 and participate in the transmission him rotation. The spring 9 is installed in the lower part of the cassette in the guide sleeve 27, placed on the lower axle 5, with the possibility of interacting with the drum 7 of the cassette,

Манипулятор 2 включает силовой цилиндр 28, крышки 29 и 30, корпус 6, цепную передачу, установленную в корпусе 6 и включающую ведущую звездочку 31 и ведомую звездочку 32. Шток силового цилиндра 28 соединен через ось 33 с податчиком 3 бурового станка, корпус силового цилиндра через опорную ось 34 и размещенное на ней червячное колесо 35 с эксцентрично выполненным отверстием связан с корпусом 6 манипулятора. Червячное колесо 35 взаимодействует с червяком 36, имеющим на своем выходном конце размер под ключ 37. Корпус манипулятора с возможностью вращения соединен осями 38 и 39 с податчиком 3 бу- рового станка, при этом оси 38 и 39 жестко связаны с податчиком. Ведущая звездочка 31 цепной передачи жестко установлена на оси 38, а ведомая звездочка 32 жестко соединена с верхней осью 4 кассеты, причем 1θ цепная передача манипулятора 2 имеет передаточное отношение, которое обеспечивает поворот барабана 7 кассеты вокруг своей оси на один шаг при перемещении устройства из положения хранения в рабо15 чее положение (т.е. при вращении устройства вокруг осей 38 и 39 относительно податчика 3 бурового станка). На крышке 29 расположена внешняя реборда 40, а на крышке 30 - внешняя реборда 41, ограничи20 вающие положение верхних и нижних концов штанг. Кроме того, для прохода последних при установке или снятии штанг с бурового става в крышках 29 и 30, а также внешних ребордах 40 и 41 выполнены про25 рези. Крышки 29 и 30 жестко закреплены на корпусе 6 манипулятора. Буровые штанги 19 подаются или снимаются с оси бурового става 42.The manipulator 2 includes a power cylinder 28, covers 29 and 30, a housing 6, a chain transmission installed in the housing 6 and including a drive sprocket 31 and a driven sprocket 32. the support axle 34 and placed on it the worm wheel 35 with an eccentrically made hole is connected to the body 6 of the manipulator. The worm wheel 35 interacts with the worm 36 having a wrench size 37 at its output end. The manipulator body is rotatably connected by axes 38 and 39 to the feed 3 of the drilling rig, while the axes 38 and 39 are rigidly connected to the feed. The drive sprocket 31 of the chain drive is rigidly mounted on the axis 38, and the driven sprocket 32 is rigidly connected to the upper axle 4 of the cassette, and the 1θ chain drive of the manipulator 2 has a gear ratio that ensures that the drum 7 of the cassette rotates around its axis by one step when the device is moved from the position storage in the working position (i.e., when the device rotates around axes 38 and 39 relative to the feeder 3 of the drilling rig). On the cover 29 there is an outer flange 40, and on the cover 30 there is an outer flange 41, limiting the position of the upper and lower ends of the rods. In addition, for the passage of the latter when installing or removing the rods from the drilling string, cuts are made in the covers 29 and 30, as well as the outer flanges 40 and 41. Covers 29 and 30 are rigidly fixed on the body 6 of the manipulator. Drill rods 19 are fed into or removed from the axis of the drill string 42.

Устройство работает следующим обра30 зом.The device works as follows.

Перед наращиванием бурового става устройство занимает положение хранения. При наращивании бурового става перемещение штока силового цилиндра приводит 35 во вращение корпус 6 манипулятора 2 вокруг осей 38 и 39 (т.е. устройство совершает угловое перемещение относительно податчика 3 бурового станка), устанавливает устройство в рабочее положение и подает 40 штангу на ось бурового става 42, при этом процесс вращения корпуса 6 манипулятора сопровождается одновременным вращением барабана 7 со штангами вокруг своей оси и завершается в его конечной фазе, т.е. при 45 установке устройства в рабочее положение, поворотом барабана на один шаг. Фиксатор 8, взаимодействуя с диском 22, предотвращает случайное смещение барабана 7 от посторонних воздействий при его повороте 50 на один шаг. Поворот барабана 7, который вращается по. часовой или против часовой стрелки, осуществляет цепная передача через ведущую 31 и ведомую 32 звездочки, верхнюю ось 4 кассеты, которая враща55 ется относительно корпуса 6 манипулятора, и направляющую шпонку 25. Далее барабан передает вращение через направляющую шпонку 26, нижнюю ось 5 кассеты на храповые колеса 10 и 11, входящие соответствен- ____но в один из двух храповых механизмов, составляющих реверсивный механизм устройства, зацепление которых с одной из двух подпружиненных собачек 12 или 13 определяет характер вращения барабана 7 вокруг своей оси, т.е. вращение по часовой или против часовой стрелки. Вращение подпружиненной рукоятки 14 с фиксированной установкой ее в одном из двух положений вокруг оси 15 вводит в зацепление или выводит из зацепления подпружиненные собачки 12 или 13 с храповыми колесами 10 и 11 при помощи рычага поворота собачек 16.Before building the drill string, the device takes the storage position. When building up the drilling string, the movement of the rod of the power cylinder causes 35 rotation of the body 6 of the manipulator 2 around axes 38 and 39 (i.e., the device performs an angular movement relative to the feeder 3 of the drilling rig), sets the device into working position and feeds 40 the rod to the axis of the drilling string 42, while the process of rotation of the body 6 of the manipulator is accompanied by the simultaneous rotation of the drum 7 with the rods around its axis and ends in its final phase, i.e. when 45 setting the device in working position, turning the drum one step. The latch 8, interacting with the disk 22, prevents accidental displacement of the drum 7 from extraneous influences when it is rotated 50 by one step. Rotate drum 7, which rotates on. clockwise or counterclockwise, carries out a chain transmission through the leading 31 and driven 32 sprockets, the upper axis 4 of the cassette, which rotates55 relative to the body 6 of the manipulator, and the guide key 25. Next, the drum transmits rotation through the guide key 26, the lower axis 5 of the cassette to the ratchet wheels 10 and 11, respectively, included in one of the two ratchet mechanisms that make up the reverse mechanism of the device, the engagement of which with one of the two spring-loaded pawls 12 or 13 determines the nature of the rotation of the drum 7 around its axis, i.e. rotation clockwise or counterclockwise. Rotation of the spring-loaded handle 14 with its fixed installation in one of two positions around the axis 15 engages or disengages the spring-loaded pawls 12 or 13 with the ratchet wheels 10 and 11 using the pawls rotation lever 16.

Как только штангу выведут на ось бурового става 42, ее верхний резьбовой конец соединяют со штатным устройством, например с верхним ключом для свинчивания и развинчивания штанг (не показан), который установлен на податчике 3 бурового станка и имеет возможность перемещаться По податчику вдоль корпуса 6 манипулятора устройства, при этом прорези сепараторов 17 и 18 барабана 7 играют функции ключа и не дают возможность штанге вращаться вокруг своей оси. Затем верхний ключ для соединения штанг перемещает соединенную с ним штангу, а вместе с ней и барабан 7 с помощью направляющих шпонок 25 и 26 по пазам 23 и 24 верхней 4 и нижней 5 осей кассеты 1 на величину замкового резьбового соединения вдоль корпуса 6 манипулятора 2, при этом нижний конец штанги соединяется с буровым ставом при помощи штатного устройства, например нижнего ключа для свинчивания и развинчивания штанг (не показан), который устанавливается на податчике 3 бурового станка.As soon as the rod is brought to the axis of the drilling string 42, its upper threaded end is connected to a standard device, for example, to the upper wrench for screwing and unscrewing the rods (not shown), which is installed on the feeder 3 of the drilling machine and has the ability to move along the feeder along the body 6 of the manipulator devices, while the slots of the separators 17 and 18 of the drum 7 play the function of a key and do not allow the rod to rotate around its axis. Then the upper key for connecting the rods moves the rod connected to it, and with it the drum 7 with the help of guide keys 25 and 26 along the grooves 23 and 24 of the upper 4 and lower 5 axes of the cassette 1 by the value of the lock threaded connection along the body 6 of the manipulator 2, in this case, the lower end of the rod is connected to the drilling string using a standard device, for example, the lower key for screwing and unscrewing the rods (not shown), which is installed on the feeder 3 of the drilling rig.

Освобождение штанги осуществляются путем отведения кассеты 1, а вместе с ней и всего устройства в положение хранения. Для этого шток силового цилиндра 28 включают на обратный ход, прорези сепараторов 17 и 18 барабана 7 выходят из зацепления со штангой, скрепленной с буровым ставом, при этом барабан 7, взаимодействуя с пружиной 9, возвращается в исходное положение, кроме того, барабан 7 стопорится относительно своей оси (т.е. барабан 7 не вращается вокруг своей оси) за счет работы установленных на нижней оси 5 двух храповых механизмов, каждый из которых, включенный в данный момент, обеспечивает стопорение барабана? в заданном Направлении, а корпус 6 манипулятора вращается вокруг осей 38 и 39 и вместе с кассетой 1 занимает исходное положение - положение хранения. В результате устройство подготовлено для выполнения очередного цикла подачи штанги для наращивания бурового става.The release of the rod is carried out by retracting the cassette 1, and with it the entire device to the storage position. To do this, the rod of the power cylinder 28 is turned on in reverse, the slots of the separators 17 and 18 of the drum 7 disengage from the rod fastened to the drilling string, while the drum 7, interacting with the spring 9, returns to its original position, in addition, the drum 7 is stopped relative to its axis (i.e., the drum 7 does not rotate around its axis) due to the operation of two ratchet mechanisms installed on the lower axis 5, each of which, when turned on at the moment, ensures the drum is locked? in a given Direction, and the body 6 of the manipulator rotates around the axes 38 and 39 and together with the cassette 1 occupies the initial position - the storage position. As a result, the device is prepared to perform the next cycle of rod supply for drilling string extension.

Вращение червяка 36 за размер под ключ 37 и взаимодействие его с червячным колесом 35 изменяют местоположение эксцентрично выполненного отверстия червячного колеса 35 относительно корпуса 6 манипулятора, через которое проходит опорная ось 34 корпуса силового цилиндра 28, и регулируют величину углового перемещения корпуса 6, а вместе с ним и всего устройства, тем самым обеспечивая точность установки (позиционирования) штанги на оси бурового става 42.The rotation of the worm 36 beyond the turnkey size 37 and its interaction with the worm wheel 35 change the location of the eccentrically made hole of the worm wheel 35 relative to the body 6 of the manipulator, through which the support axis 34 of the body of the power cylinder 28 passes, and regulate the amount of angular displacement of the body 6, and together with him and the entire device, thereby ensuring the accuracy of the installation (positioning) of the rod on the axis of the drilling string 42.

Работа устройства при разборке бурового Отава осуществляется в обратном направлении. Следует отметить, что при установке устройства из положения хранения в рабочее положение штанга, соединенная с буровым ставом, удерживаемая верхним ключом для свинчивания и развинчивая штанг и устанавливаемая с помощью манипулятора 2 в кассету 1 своими размерами под ключ, вступает в контакт с боковыми поверхностями свободных прорезей сепараторов 17 и 18 барабана 7 и вводится в прорези сепараторов, при этом штанга занимает такое положение в прорезях, пр'и котором она фиксируется с помощью подпружиненных фиксаторов 21, затем буровая штанга разъединяется с верхним ключом для свинчивания и развинчивания штанг, а также с буровым ставом при помощи нижнего ключа для свинчивания и развинчивания штанг (штанга свободна) и устройство возвращается в положение хранения. Цикл работы устройства повторяется и очередная свободная прорезь сепараторов барабана кассеты занимает положение для приема следующей штанги.The operation of the device during disassembly of the drilling Otava is carried out in the opposite direction. It should be noted that when the device is installed from the storage position to the working position, the rod connected to the drilling string, held by the upper key for making up and unscrewing the rods and installed using the manipulator 2 in the cassette 1 with its turnkey dimensions, comes into contact with the side surfaces of the free slots separators 17 and 18 of the drum 7 and is inserted into the slots of the separators, while the rod occupies such a position in the slots, in which it is fixed with the help of spring-loaded clamps 21, then the drill rod is disconnected from the upper key for screwing and unscrewing the rods, as well as from the drilling by using the lower wrench to make up and break out the rods (the rod is free) and the device returns to the storage position. The cycle of operation of the device is repeated and the next free slot of the separators of the cassette drum occupies a position for receiving the next rod.

Поворот корпуса манипулятора, а вместе с ним и всего устройства из положения хранения в рабочее положение, при котором происходит поворот барабгна кассеты вокруг своей оси на один шаг за счет кинематического взаимодействия кассеты посредством цепной передачи с податчиком бурового станка, которое завершается выводом штанги на ось бурения, упрощает процесс управления работой устройства, а управление кинематическим взаимодействием барабана кассеты с одним из двух установленных на ее нижней оси храповых механизмов, определяющих направление вращения барабана кассеты через подпружиненную рукоятку, жестко связанные с ней ось и рычаг поворота собачек, при возврате устройства в исходное положение и стопорение барабана кассеты в нужном направлении позволяют повысить технологичность устройства за счет рациональной заполняемости барабана кассеты штангами'.Turning the body of the manipulator, and with it the entire device from the storage position to the working position, at which the cassette drum rotates around its axis by one step due to the kinematic interaction of the cassette with the feeder of the drilling machine through a chain transmission, which ends with the rod being brought to the drilling axis simplifies the process of controlling the operation of the device, and the control of the kinematic interaction of the cassette drum with one of the two ratchet mechanisms installed on its lower axis, which determines the direction of rotation of the cassette drum through a spring-loaded handle, an axis rigidly connected to it and a lever for turning the pawls, when the device returns to its original position and locking the cassette drum in the right direction make it possible to increase the manufacturability of the device due to the rational filling of the cassette drum with rods'.

Наличие пазов в верхней и нижней осях кассеты позволяет за счет перемещения кассеты в осевом направлении относительно корпуса манипулятора использовать буровые штанги с резьбовым замковым 5 соединением, а также использовать и другие типы штанг без изменения конструкции устройства, увеличивая тем самым диапазон применяемости устройства в горной промышленности. 10The presence of grooves in the upper and lower axes of the cassette makes it possible, by moving the cassette in the axial direction relative to the manipulator body, to use drill rods with a threaded lock 5 connection, as well as to use other types of rods without changing the design of the device, thereby increasing the range of applicability of the device in the mining industry. 10

Наличие эксцентрично выполненного отверстия на червячном колесе, установленном с возможностью вращения (посредством червяка) относительно корпуса манипулятора, через котороепроходит15 опорная ось корпуса силового цилиндра, позволяет изменять величину углового перемещения корпуса манипулятора, а вместе с ним и всего устройства за счет изменения местоположения эксцентрично выполнен- 20 ного отверстия колеса относительно корпуса манипулятора и тем самым.обеспечивать высокую точность установки штанг на ось бурового става и простоту регулировки (вращением выходного конца червяка за размер 25 под ключ).The presence of an eccentrically made hole on the worm wheel, installed with the possibility of rotation (by means of a worm) relative to the manipulator body, through which the reference axis of the power cylinder body passes15, allows you to change the magnitude of the angular displacement of the manipulator body, and with it the entire device by changing the location of the eccentrically 20th hole of the wheel relative to the body of the manipulator and thereby ensure high accuracy of rod installation on the axis of the drilling string and ease of adjustment (by rotating the output end of the worm for a turnkey size of 25).

Claims

Claim

1. A device for storing and supplying drill rods, including a cassette in the form of a drum with separators installed 30 by the upper and lower axles in a body rotating relative to the axis parallel to the longitudinal axis of the drum, with the possibility of step rotation, a reversing mechanism associated with the lower axis of the drum, hydraulic 35 Body slewing drive mechanism, chain-star drum slewing mechanism. a drum step rotation lock and a drum angular displacement control unit, characterized in that, in order to simplify the design, it is equipped with a compensator for the axial movement of the drum, the drum angular displacement control unit is combined with a hydraulic drive mechanism for rotating the housing 45 puse and is made in the form of a worm with a means for its forced rotation brought out, a worm wheel with an eccentric hole made in it, installed with the possibility of interacting with the worm, and a support axle passed through the eccentric hole of the worm wheel and fixed on the moving part of the hydraulic power cylinder drive mechanism for turning the body, the chain-star mechanism for turning the drum is made in the form of a driven sprocket rigidly fixed on the upper axis of the drum and a drive sprocket rigidly fixed on the axis of rotation of the housing, covered by a chain, while the axis of rotation of the body is rigidly connected to the feeder of the drilling machine, the upper and lower The drum axes have limited movable Connections with its shaft, made with the possibility of transmitting torque, the compensator for the axial movement of the drum Made in the form of a guide bushing mounted on tire bearings on its lower axis, and a compression spring placed between the lower separator and the guide bushing, slots separators are made for profiled sections of drill rods to perceive axial forces and torque, the reversing mechanism is made in the form of two ratchet wheels rigidly fixed on the lower axle, and two swivel pawls installed in the housing with the possibility of interaction of each of them with one of the ratchet wheels in turn.

2. The device according to claim 1, characterized in that the limited-movable connection of the upper and lower axles of the drum with its 40 shaft is made in the form of a key passed through a longitudinal groove made in the end part of the axle located in the axial hole made in the end of the shaft and fixed with its ends in 45 radial holes made in the shaft.

Fig. I ft