Кернорватель

11 11 649822 Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень8 (45) Дата опубликования описания 28.02,79 СССР о делам изобретений и открытий) Заявител Московский ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И, М. Губкин54) КЕРНОРВАТЕЛЬ о а к А= Предлагаемое изобретение относится асти геологоразведочного оборудовани менно к приспособлениям для отбор на, применяемым в колонковых снар дах.Известен ернорватель, включающий корпус и псдпружиненные рычажки, которые врезаются в керн и срывают его 11,Недостатком этого кернорвателя является ненадежность срыва керна из-за малых усилий при)катия рычажков к керну.Известен также кернорватель горизонтального типа, включающий корпус, подпружиненные рычажки и узел удержания рычажков в исходном положении 2, Рычажки раскрываются по ходу вращения снаряда при ввинчивании внутренней трубы. Освободившиеся рычажки, рабочие поверхности которых имеют вид зубчатой пилы, прижимаются усилием пру)кин к керну и срезают его.Кернорватель имеет равновеликие рычажки, которые должны перепилить керн под усилием пружинок. Однако создание удельного давления, необходимого для эффективного разрушения керна, в данной конструкции затруднительно. Поверхностное же истирание керна приводит к неограниченному росту времени работы механизма и как следствие неприменимости его для практических целей.Целью изобретения являстся повышениенадежности среза керна за счет повышения 5 удельного давления рычажков на керн.Для этого выполнены с последовательноувеличивающейся длиной и открывающимися против хода вращения кернорвателя, причем длина каждого рычажка определя ется по определенной зависимости. Приэтом рычажки внедряются в керн с усилием, зависящим от момента вращения, а не от усилия пружин, т. е. самозаклиниваются. Но это условие накладывает ограниче ние на размер рычажков.Действительно, при заданном конструктивном параметре 1 (см. фиг. 1, где 1= =тА - расстояние от оси вращения рыча)ка до керна) длина рычажка20 О Е (1) зависит от угла трения а, который является функцией коэффициента трения горная порода - материал рычажка. Значения этого угла для различных пород, определенные на специальной установке, колеблются от 30 (гранит) до 40 (глина) градусов, Анализ работоспособности кернорватслей, выпускаемых нашей промышленностью, показывает, что соотношение 1, и 1 в приведенных кернорвателях не обеспечивает необходимого угла трения, при котором происходит заклинивание малого рычажка рвателя, не говоря уже о большем.Этим объясняется их низкая надежность в работе. При выполнении условия (1) внедрение рычажка в породу составляет 2 - 3 мм, что недостаточно для отрыва керна, а расположение увеличивающихся рычажков по вертикали приводит к оставлению значительной части керна на забое (пенек). Поэтому в предлагаемой конструкции увеличивающиеся рычажки расположены в горизонтальной плоскости, а размер их определяется по формуле, выведенной на основании расчетной схемы на фиг. 21,: гг созе а+ 1 (1 + 2 г) - г сов а, мм, (2)где 1, - длина рычажка от оси вращениядо контакта с керном, мм;1 - расстояние от оси вращения рычажка до образующей керна, мм;г - радиус керна, мм;х - угол трения, градусы.На фиг. 1 и 2 представлены расчетные схемы зависимости (1) и (2) соответственно; на фиг, 3 изображен кернорватель в рабочем положении, общий вид; на фиг.4 - то же, вид сверху.Кернорватель располагается в корпусе керноприемника или колонковой трубы и скрепляется с ним. Корпус кернорвателя состоит из двух Г-образных половин 1 и 2, стянутых болтами 3. В сверлениях корпуса расположены оси рабочих рычажков 4, причем рычажки выполнены в виде двухплоскостного клина, Рычажки подпружинены пружинами 5 так, что один конец пружины эксцентрично размещен в сверлении оси рычажка, а другой в эксцентричном отверстии резьбовой пробки б. При ввинчивании пробки пружина взводится, а пробка стопорится, например кернением, рычажки стремятся выйти из своих гнезд, образованных окнами в половине 2 корпуса, и прижаться к керну. В кернорвателе имеется устройство удержания рычажков в исходном положении в виде кольца 7, которое в верхнем положении открывает окна и освобождает выход рычажков, а в нижнем закрывает их и предотвращает выход рычажков в процессе бурения. Ход кольца ограничен упорами 8 в корпусе кернорвателя.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Кернорватель работает следующим образом,Подпружиненные рычажки 4 укладываются в свои гнезда и закрываются кольцом 7, Производится бурение. После наполнения керном керноприемной трубы кольцо 7 при помощи привода (механического или гидравлического) поднимается и освобождает рычажки 4, которые прижимаются к керну и при вращении снаряда вклиниваются в породу. Заклинивание происходит поочередно, начиная с наименьшего рычажка, так как большие рычажки при контакте с керном не обеспечивают нужного угла трения и скользят. После внедрения меньшего рычажка образуется либо скол керна, либо борозда, в которую попадает следующий рычажок, и так до тех пор, пока не произойдет полный скол керна.Выполнение рычажков кернорвателя открывающимися против хода его вращения с последовательным увеличением их длины в соответствии с расчетной формулой (2) позволяет осуществить надежное внедрение их в керн. Испытания, проведенные на буровом станке типа ЗИФподтвердили безотказную работу кернорвателя,Формула изобретения Кернорватель, включающий корпус, подпружиненные рычажки и узел удержания рычажков в исходном положении, отл ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности среза керна за счет повышения удельного давления рычажков на керн, рычажки выполнены с последовательно увеличивающейся длиной и открывающимися против направления вращения кернорвателя, причем длина каждого рычажка определяется по следующей зависимости:Е= Угфсозфа+ф+2 г) - г сова, где Е - длина рычажка от оси вращениядо контакта с керном, мм;1 - расстояние от оси вращения рычажка до образующей керна, мм;г - радиус керна, мм;а - угол трения, градусы. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Мо 95963, кл. Е 21 В 25/00, 1951.2. Авторское свидетельство СССР Мо 102992, кл. Е 21 В 25/00, 1955.