Погружное устройство дляударно-вращательного бурения

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ(22) Заявлено 2109.78 (21) 2665165/22-03 с присоединением заявки Йо Е 21 В 4/10(23) Приоритет Государственный комитет СССР по дедам изобретений н открытийОпубликовано 2 305 81 Бюллетень МЗ Дата опубликования описания230581Институт автоматики АН Киргизской бР(54) ПОГРУЖНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГОБУРЕНИЯ Изобретение относится к. горному делу и может быть использовано при создании бурильных машин малой мощности для бурения глубоких скважин в горных породах различной крепости.Известны погруженные устройства, включающие буровую штангу, породоразрушающий инструмент, кулачковый ударный механизм и вал, проходящий внутри буровой штанги и закрепленный на корпусе бурильной установки или вращающийся от собственного приво;., да Г 1 .Недостатками такого устройства, при использовании его,в бурильных установках для буренйя глубоких скважин, являются его большая масса и сложность обеспечения автоматизации процесса сборки и разборки става иээа наличия вала, проходящего внутри буровой штанги.Наиболее близким к предлагаемому . изобретению является погруженное устройство для ударно-вращательного бурения, включающее буровую штангу, по 25 одо 1 Уазрушающий инструмент, з абурник со штоком и кулачковый механизм взвода рабочей пружины 2.Недостатком известного устройства являются большие поперечные размеры в зоне кулачок-боек с роликами, что затрудняет возможность использования данного устройства в буровых установках малой мощности, предназначенных для бурения глубоких скважин малого диаметра в горных породах различной крепостиУвеличенные поперечные размеры устройства приводят также к возрастанию массы бурового става, .Цель изобретения - снижение.габаритных размеров и.массы устройства.Эта цель достигается тем, что устройство снабжено втулкой с толкателем, установленной на внутренней поверхности буровой штанги, с возможностью осевого перемещения и связанной с хвостовиком породоразрушаххяего инструмента посредством рабочей пружины, а также установленной с возможностью взаимодействия через толкатель с кулачком кулачкового механизма, причем рабочая пружина выполнена в виде пружины растяжения с межвитко" вым давлением, а кулачок установлен на штанге забурника.На, чертеже изображено погружное устройство.Оно включает в себя шнековую буэовую штангу 1, врацакщуюся от приво. ха бурильной машины (на чертеже не5 10 20 25 ЗО Формула изобретения 35 40 Р 578451, кл. Е 21 С 3/24, 197560 (прототип) . показано), по оси которой размещен забурник 2, шток 3 которого связан со штангой посредством подшипникового узла 4. Породоразрушающий инструмент 5 и втулка б связаны шлицевым соединением с внутренней поверхностью буровой штанги 1 и на них закреплена своим нижним и верхним концом рабочая пружина растяжения с межвитковым давлением 7. Толкатель 8 - подвижная,в осевбм направлении, часть кулачкового механизма взвода, рабочей пружины 7 - закреплен на втулке б, а кулачок 9 - неподвижная часть - на штоке 3. Рабочая пружина 7 выполнена в виде пружины растяжения с межвитковым давлением. Усилие подачи передается на породоразрушакщий инструмент 5 через шток 3 и упругий элемент 10.Работает погружное устройство следующим образом.При бурении рыхлых и слабосвязанных горных пород привод бурильной машины вращает буровую штангу. 1 и связанный с ней породоразрушающий инструмент 5.Так,как при этом усилие подачи мало, то забурник 2 находится в теле породоразрушающего инструмента 5 и вращается вместе с ним под действием тангенциальной составляющей усилия растяжения рабочей пружины 7 на кулачке 9. В этом случае шнекоаая буровая штанга 1, втулка б, торцовый кулачок 9 и шток 3 с забурником 2 вращаются с одинаковыми скоростями, и реализуется вращательным способом бурения.Если породоразрушающий инструмент вращается с .монолитными горными породами, тоскорость бурения снижа,ется и растет усилие подачи буровой штанги 1 на забой. Это приводит к тому, что породоразрушающий инструмент,5 смещается вверх, сжимая упругий элемент 10. Одновременно выдвигается вперед забурник 2, жестко связанный с буровой штангой 1, что вызывает забуривание его в горную породу и остановку,Прй этом остано"1 вится связанный со штоком забурника, 3 кулачок 9. Втулка б продолжает вращаться вместе с буровой штангой 1. Толкатель 8, проскальзывая по профи- лю кулачка 9,. смещает вверх втулку б и растягивает рабочую пружину 7. В верхней точке профиля кулачка 9 происходит срыв толкателя 8 с профиля, и втулка б под действием растянутой рабочей пружины 7 стремительн движется вниз. Удар по хвостовику породоразрушаквего инструмента 5 наносится витками рабочей пружины 7 и втулкой б. Затем процесс повторяется. Включается в работу ударный механизм, и реализуется ударно-вращательный способ бурения.Если встречается слой рыхлых горных пород то забурник 2 начинает вращаться совместно с породоразрушающим инструментом 5, и реализуется вращательный способ буренияПо окончании бурения скважины буровая штанга 1 поднимается вверх При этом забурник, не встречая сопротивления со стороны горной породы, вращается с той же скоростью, что и штанга 1. Ударный механизм не работает.По сравнению с известным устройством предлагаемое позволяет снизить поперечные его размеры, так как в известном изобретении поперечные размеры определяются размерами деталей, шток, боек с роликом, кулачок, а в данном - шток, рабочая пружина. Использование рабочей пружины в качестве ударной массы уменьшает металлоемкость устройства, а следовательно и.массу ударного механизма, Уменьшение габаритных размеров ударного механизма приводит к снижению диаметра, а следовательно и массы буровой штанги. Погружное устройство для ударно- вращательного бурения, включающее буровую штангу, породоразрушающий инструмент, забурник со штоком и кулачковый механизм взвода рабочей пружины, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения габаритных размеров и массы, оно снабжено втулкой с толкателем, установленной на внутренней поверхности буровой штанги, с возможностью осевого перемещения.и связанной с хвостовиком породоразрушающего инструментапосредством рабочей пружины, а также установленной с возможностьювзаимодействия через толкатель скулачком кулачкового механизма, причем рабочая пружина выполнена в видепружины растяжения с межвитковым давлением, а кулачок установлен наштоке забурника. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 5 б 2 б 33, кл. Е 21 В 5/00, 1975.2. Авторское свидетельство СССР832017 Составитель Н.Хлебниковедактор Н.Рогулич Техред М. Табакович Корректор Е.Рош аказ к ППП "Патент", г. Ужгород ул. Проектная,ил 23/77 Тираж 627 ВНИИПИ Государственног по делам иэобретени 113035,Москва,Ж,Раушс