Механический ударный бур

Механический ударный бур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

МЕХАНИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ БУР, включающий корпус, приводной вал. породоразрушающий инструмент и ударный ме.ханизм, содержащий подпружиненный ведомый вал, связанный с ударником, наковальню, конический ролик и винтовой кулачок, отличающийся тем, что, с целью увеличения ударной мощности бура, ведомый вал соединен с приводным валом с возможностью разворота на угол, соответствующий угловому смещению оси конического ролика в плоскости, перпендикулярной оси бура на величину, не меньщую, чем половина угла между осевыми плоскостями бура , касательными к поверхности конического ролика. i (Л оо сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(1) Е 21 В 4/10!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3608688/22-03 (22) 24.06.83 (46) 15.09.84. Бюл. № 34 (72) Б. Н. Васюк, И. E. Данильченко, Л. И. Ковалевская, О. Л. Зайонц и В. И. Набока (71) Днепропетровское отделение Института минеральных ресурсов (53) 622.243.4 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 481692, кл. Е 21 В 4/14, 1972 (протип). (54) (57) МЕХАНИЧЕСКИЙ УДАРНЫЙ

БУР, включающий корпус, приводной вал, „„SU„„1113501 породоразру шающий инструмент и ударный механизм, содержащий подпружиненный ведомый вал, связанный с ударником, наковальню, конический ролик и винтовой кулачок, отличающийся тем, что, с целью увеличения ударной мощности бура, ведомый вал соединен с приводным валом с возможностью разворота на утол, соответствуloщи и утловому смещению оси конического ролика в плоскости, перпендикулярной оси бура на величину, не меньшую, чем половина угла между осевыми плоскостями бура, касательными к поверхности конического ролика.

1113501

10 !

Изобретение относится к буровой технике, а именно к погружным устройствам для механического ударно-вращательного бурения с отбором керна, и может быть использовано при бурении разведочных скважин.

Известен механический ударный бур, включающий корпус, приводной вал, породоразрушающий инструмент и ударный механизм, содержащий подпружиненный ведомый вал, связанный с ударником, наковальню, конический ролик, шайбу и винтовой кулачок 11).

Недостатком известного ударного бура является его низкая ударная мощность при заданном ресурсе работы, что связано с высокими давлениями в зонах контакта кулачка, ролика, шайбы и обязательным проскальзыванием между этими тремя деталями, причем устранить проскальзывание при указанной схеме ударного механизма принципиально невозможно, так как конический ролик оказывается зажатым между шайбой и винтовым кулачком.

Цель изобретения — увеличение ударной мощности бура.

Поставленная цель достигается тем, что в известном механическом ударном буре, включающем корпус, приводной вал, породоразрушающий инструмент и ударный механизм, содержащий подпружиненный ведомый вал, связанный с ударником, наковальню, конический ролик и винтовой кулачок, ведомый вал соединен с приводным валом с возможностью разворота на угол, соответствующий угловому смещению оси конического ролика в плоскости, перпендикулярной оси бура на величину, не меньшук>, чем половина угла между осевыми плоскостями бура, касательными к поверхности коническоп> ролика.

На фиг. 1 изображен снаряд для ударного бурения скважин, разрез; на фиг. 2— сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4 — вид В на фиг. 1; на фиг. 5 — положение ролика на вершине кулачка.

Механический ударный бур выполнен следук>щим образом.

В трубчатом корпусе 1 размещены приводной 2 и ведомый 3 валы. Для соединения валов к торцовой части приводного вала жестко присоединена толстостенная трубчатая гильза 4 с осевыми прорезями. Внутрь гильзы 4 введен хвостовик ведомого вала, на котором размещены направляющие ролики 5. Возможность поворота ведомого ва.ia относительно приводного обеспечиваетгя тем, что осевые прорези в гильзе выполнены по ширине большими, чем диаметр наll)>3Bëÿþùèõ роликов.

В среднюю часть ведомого вала 3 вмон тирована ось 6, на которой установлен конический ролик 7 ударного механизма.

Боковая поверхность ролика .контактирует по линии (фиг. 1 и 3) с винтовым кулачком 8, выполненным заодно с переходником 9, жестко соединенным с корпусом 1.

Ширина прорези гильзы 4 обеспечивает проворот валов 2 и 3 на угол (фиг. 2), соответствующий угловому смещению оси конического ролика 7 в плоскости, перпендикулярной оси бура на величину, не меньшую, чем половина угла между осевыми плоскостями бура, касательными к поверхности конического ролика.

Отношение диаметров ролика (фиг. 4) — равно отношению длин винтовых лиЬь. 8с ний кулачка —, проведенных >ерез точки касания кулачка и ролика М и i, для ко< торых взято отношение диаметров ролика а. 1, Ес — -, т. е. -- — — - -.

Углы наклона винтовой поверхности кулачка и конической поверхносги ролика равны в сечении Б — Б (фиг. 1 и 3), сечение Б — Б находится на расстоянии h от оси кулачка; h зависит от размеров ролика и кулачка. При таком условии обеспечивается контакт кулачка и ролика по линии М вЂ” М.

К нижнему торцу ведомого вала 3 присоединен ударник 10, взаимодействующий с наковальней 1!. Между ударником !0 и переходником 9 установлена пружина 12.

Корпус 1 в нижней части соединен с колонковой трубой без возможности взаимного вращения в процессе работы, а в верхней части — через систему упорных подшипников с вращающимся валом. Наковальня жестко соединена с породоразрушающим инструментом (колонковой трубой 13), llpHчем труба и наковальня имеют относительно корпуса возможность ограниченного осевого перемещения.

Бур работает следующим образом.

Бур опускается на бурильных трубах в скважину до ее забоя, прикладывают осевое усилие, которое передается на колонковую трубу 13. Бурильным трубам придают вра щательное движение, передаваемое приводному 2 и ведомому 3 валам через гильзу 4. Корпус 1 вместе с переходником 9 и винтовым кулачком 8 остаются невращающимися. При вращении ведомого вала 3 установленный на нем ролик 7 начинает перемещаться по винтовому кулачку 8, перемещая ведомый вал. 3 в осевом направлении и сжимая пружину 12. При этом направляющие ролики 5 перемещаются по прорезям гильзы 4 вверх. При достижении роликом 7 практически наивысшей точки кулачка 8 (фиг. 5) происходит проворот ведомого вала в направлении вращения гильзы, что осуществляется за счет горизонтальной силы F, являющейся основной частью реакции кулачка F, проходящей через его вершину и центр вращения ролика. Ведомый вал, теряя связь с гильзой, перемещается вниз под действием силы сжатия пружины и силы тяжести, ударник наносит удар по наковальне. Ударный импульс передается через наковальню 11

1113501

Составитель А. Сергачев

Редактор В. Ковтун Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 6182 25 Тираж 563 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 колонковой трубе 13, обеспечивая внедрение последней в грунт. При внедрении колонковой трубы происходит перемещение наковальни 1! относительно корпуса 1 и колонны бурильных труб. После окончания процесса внедрения колонковой трубы в грунт бур вместе с колонной бурильных труб опускается до упора. Затем цикл по генерированию у 1арного импульса повторяется.

Преимуществом данного бура является увеличение энерг11и единичного удара за счет того, что ролик не перекатывается через вершину кулачка, а соскакивает с вершины из положения, близкого к максимальному возвышению ударника относительно наковальни, и тем самым обеспечивается

5 увеличение предударной скорости ударника.

Кроме того, полностью исключается проскальзывание во взводном механизме, а за счет постоянного контакта кулачка и ролика по линии и увеличения хода ударника относительно наковальни снижается

10 давление в зоне контакта кулачка и ролика, т. е. также увеличивается ресурс без изменения ударной мощности.