Устройство для приема и выдачи буровыхштанг

Союз Совете кикСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а 825845(23) Приоритет ао делам нзабретеннй и открытнй(72) Авторы изобретения М. С, Сафохин, К. В. Начев, И. Д. Богомолов, П. И. Маметьев(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА И ВЫДАЧИ БУРОВЫХ ШТАНГИзобретение относится к горной промышленности,в частности к устройствам для приема и вьщачи буровых штанг.Известно устройство для приема и вы 5 дачи буровых штанг, содержащее две параллельно расположенные замкнутые цепи, совершающие перемещение вместе с укрепленными на них штангоудерживающими .желобами под действием храпового меха 1 О низма, передвижную каретку с внутренными направляющими пазами и размещенными в них подпружиненными кулачками для захвата штанг, гидроцилиндр для перемещения кулачков, и копир обеспечивающий зажатие кулачками штанги (1.Однако в процессе экслуатации этого устройства,с буровыми станками, имеющими подвижный (в осевом направлении) вращатель, при свинчивании и развинчивании буровых штанг происходит износ контактирующих поверхностей кулачков и шаги. Это происходит потому, что поданную из кассеты штангу на ось бурения необходимо соединить со штангами, находящимися в скважине. Для этого вращатель подается в осевом направлении, хвостовик штанги захватывается патроном вращателя и штанги, по, оси бурения подается к штангам, находящимся в скважине. Вращатель станка включается на вра щенце и штанга свинчивается, Поступательное (осевое) и вращательное движение штанги относительно захватывающих кулачков приводит к износу поверхностей кулачков и штанги. При износе поверхностей кулачков или штанги кулачки не могут удержать штангу в рабочем положении, так как она выскакивает из них.Известо устройство для приема и выдачи буровых штанг, содержащее корпус с размещенными в нем параллельными замкнутыми цепями со штанговедущими желобами и связанным с цепями храповым механизмом, каретку, на которой установлен гидроцилиндр, соединенный с механизмом захвата штанг, включающим подвижный и неподвижный захватные эле1 584 менты, упоры, ролики и втулку ц гидроцилиндр перемещения каретки 2,Недостатком известного устройства является то, что при захвате штанг роликами и эксцентриками вращение роликовотносительно своих осей возможно лишьпри вращательном движении штанги. Приосевом перемещении штанги ролики неориентируются в нужное положение, так .как не могут вращаться относительносвоих осей. Кроме того, ддя удержанияштанги захват выполнен силовым . ииз-за скольжения поверхности роликови штанги относительно друг друга происходит их износ,Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства за счетобеспечения воэможности ориентации роликов относительно штанги при ее поступательном и вращательном движении. 15 Поставленная цель достигается тем,что механизм захвата штанг снабженповоротными серьгами, оси которых закреплены в неподвижном захватном элементе, упоре и видке, а ролики установлены в серьгах, причем ось поворотакаждой серьги расположена и плоскостивращения ролика, а ось вращения роликаи ось поворота серьги размещены в разных плоскостяхНа фиг. 1 представлено устройство,общий вид, на фиг. 2 - то же, в плане,на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, 2; нафиг. 4 - вид В на фиг. 2; на фиг. 535ьид С на фиг. 3, на фиг. 6 - раэреэД-Дна фиг. 5; на фиг, 7 - захват с роликами и серьгами; на фиг. 8 - разрез Е-Ена фиг. 7 на фиг. 9 - разрез К-К нафиг 8,Устройство для приема и выдачи штангна буровом станке состоит из стенки 1,овального кожуха 2, между которымиимеется проем 3. К торцам кожуха 2и стенке 3. крепятся крышки 4, к которым через опоры 5 прикреплены направ 45дяюшие утюги 6, между которыми натянуты цени 7 с желобами 8, в которыевставлены щтанги 9. К стенке 1 однимконцом крепится гидроцидиндр 10 припомощи опоры 11 и оси 12, другойконец гидроцилиндра 10 вилкой 13 присоединен к несущей каретке 14. Несущаякаретка 14 имеет опоры 15 с Т-образными утолщениями 16, входящими в пазы17, имеющиеся в стенке 1. Пазы 17 расположены симметрично и параллельно осигидроцилиндра 10. Такое соединение несущей каретки 14 со стенкой 1 позво 5 4ляет ей осуществлять перемещение относительно стенки 1.На каретке 14 укреплены неподвижныезахваты 18, расположенные симметричнооси гидроцилиндра 10, Захваты 18 имеютотверстия, в которых размещены оси 19принадлежащие серьгам 20. В серьгах20 на осях 21 посажены ролики 22.На несущей каретке 14, также симметрично оси гидроцилиндра 10 укрепленыупоры 23, в отверстиях которых размещены оси 19, принадлежащие серьгам20, В серьгах 20 на осях 21 посаженыроликй 22. Концы упоров 23 посредствомосей 24 соединены с подвижными захватами 25, образующими шарнирные пары.Другие концы захватов 25 посредствомосей 26 соединены с вилками 27;Валки 27 подпружинены упругими элементами 28, закрепленными на внешних поверх-.ностях подвижных элементов 25. Вилки27 также имеют отверстия, в которыхразмещены оси 19, принадлежащие серьгам 20. В серьгах 20 на осях 21 по,сажены эксцентрики 29. Неподвижныйзахват 18, упор 23 и подвижный захват25 образуют зев захвата. Необходимоотметить, что оси всех отверстий пересекаются в центре зева захвата. Этонеобходимо для равномерного поворотаосей серьги и исключения явления несовершенного конуса (оси вращающихся деталей не пересекаются в одной точке оси)..Кроме того, оси 19, принадлежащиегсерьгам 20, расположены эксцентрично продольной оси симметрии серьг, т.е.имеется эксцентриситет е, это облегчаетповорот осей в отверстиях. Серьги 20 отвыпадания, соответственно, из захватов18, упоров 23 и вилок 27 удерживаютсяпружинными кодьцаМи 30,Подвижные захваты 25 имеют кронштейны 31, в которых крепится ось 32.К оси 32 шарнирно прикреплены штокгидроцилиндра 33. Корпус гидроцилиндра33 осью 34 шарнирно крепится .к кронштейну 35, жестко укрепленному на каретке 3.4. На каретке 14 жестко попарноукреютены выступы 36 и 37.На основной стенке 1 имеются профильные пазы 38, лараллельные пазам 3.7и оси гидроцилиндра 10. С пазами 38подвижно сопряжены опоры 39 при помощи Т-образного утодщения 40. К опорам39, соединенным между собой перемычкой 41, прикрепдены направляющие 42,имеющими Т-образные пазы, расположенные симметрично и перпендикулярно кплоскости стенки 1.82584 Вопорах 39 и,прилегающих к ним сторонах направляющих 42 имеются пазы 43. Направляющие 42 подвикпо сопряжены с корпусами 44 храпового механизма, имеющими пяты 45 с Т-образпыми утолщениями, входящими в пазы направляющих 42. Пяты 45 жестко соединены между собой тягой 46, которая . про-. .ходит сквозь паз 43 в опорах 39 и направляющих 42.:Тяга 46 лишена воз можности проворачиваться в пятах 45. К тяге 46 шарнирно прикреплены однц конец гидроцилиндра 47, другой конец которого укреплен к перемычке 41.В корпусах 44 храповых механизмов 15 размещены подпружиненные собачки 48, которые одними концами упираются в желоба 8.Исходное положение устройства перед наращиванием бурового .става: гидроци 20 линдр 10 сдвинут, несущая каретка 14 с захватами расположена внутри устройства. Гидроцилиндр 33 также сдвинут, чем обеспечивается открытое положение захвата, Оси 21 серьг 20 параллельны25 горизонтальной плоскости, Перед открытым захватом в . желобах 8 размещена шта 1- га 9, в других желобах также находятся штанги, но в желобах обращенных к стенке 1, штанги отсутствуют. Пере мычка 41 контактирует с выступами 36. и находится в крайнем положении максимально удалена от оси бурения), гидроцилиндр 47 сдвинут. Собачки 48 храпового механизма контактируют со стенкой З 5 . желоба 8.Предлагаемое устройство при нара-, щивании бурового става выдача штанг из устройства) работает следующим образоме 40По окончанию бурения на джшу очередной штанги вращатель буросбоечцой машины отводят в крайнее заднее положение и включается гидроцилиндр 10. При этом несущая каретка 14 движется. 4 по пазам 17 до тех пор, пока упоры 23 роликами 22 и захваты 18 роликами 22 не упрутся в штангу 9. Затем включают гидроцилиндр ЗЗ, который раздвигаясь воздействует на ось 32. При этом подвижные захваты 25 с вилками 27 поворачиваются относительно осей 24. Такое движение захватов с вилками осуществляется. до тех пор, пока эксцентрики 29 не коснутся штанги 9. Дальнейшая раздвикка гидроцилиндра вызывает сжатие упругих элементов 28. В таком положении захват закрыт, гидроцилиндр 33 отключается, Затем опять включаетса гидро 5 6цилиндр 10 который выдвигает несущуюкаретку 14 с захватом, в которомнаходится штанга 9, на ось бурения.В процессе этого движения, когда дооси бурения остается расстояние, равноешагу передвикки цепи, выступы 37 соприкасаются с перемычкой 41, соединяющейопоры 39, и заставляют эти опоры,а вместе,с ними и корпуса 44 с собачками 48, перемешаться в пазах 38 вдольцепи 7, В ковше хода гидроцилиндра10 концы собачек 48 упираются в поверхности желобов 8 нижней и верхней цепей 7 таким образом, что при обратномдвижении заставляют двигаться вместе ссобой и желоба 8 с цепями 7. Затемпроисходит соединение штанги, удерживаемой в захвате и выдвинутой на ось бурения, с бурильной машиной, напримерпри помощи конической резьбы. При этомштага должна оказывать сопротивлениевращательному движению в захвате этонеобходимо для соединения, свинчиванияштанги с патроном),При соединении штанги, находящейсяв захвате с патроном, за счет .сил трения,возникающих в процессе соединения, патронпытается провернуть штангу.Этот поворот штанги приводит к тому,что серьги 20, ориентируются относительно штанги так как они своими роликами и эксцентриками прижаты к ней, а нхоси вращения (оси вращения серьг) расположены эксцентрично их продольнойоси симметрии, Ориентация серьг заканчивается, когда оси вращения роликови эксцентриков становятся параллельнымимежду собой и параллельными оси враше .ния штанги.Переменное сопротивление вращениюштанги в захвате создается подпружи- .ненной вилкой с эксцентриком.После соединения (свинчивания) штанги9 с вращателем буршпной машины цроисходит их совместное движение до щтанги,находящейся в скважине. При этом штанга, зажатая в захвате, может подаватьсякак без вращения врашатель движетсатощко поступательно), так и с вращением(врашазять осуществляет вращательное ипоступательное движение). При подачештанги без вращения под действием усилия подачи и сил трения оси 19 поворачиваются в отверстиях. Ролики 22 иэксцентрик 29, расположенные в серьгах20, за счет поворота осей ориентируются в таком положении, что начинают вращаться относительно осей 21 (т,е. трениескольжения при поступательном переме 825845шенин штанги заменено на трение качения), При сообщении штанги сразу двух движений, вращательного и поступатель-.ного, .ролики и эксцентрики под действием усилия подачи и крутящего момен- з та также за счет поворота осей 19 ориентируются в наивыгоднейшем положении, . После свинчивания включают гидро- цилиндр 33 на обратный ход,чтоприводит к перемещению оси 32, а вместе с ней О и захватов 25 с подпружиненными вилками 27. Вследствие этого движения захваты раскрываются и освобождают штангу.Затем включают гидроцилиндр 10 на обра ный ход, который заставляет двигать 5 ся несущую каретку 14. В момент начала движения несущей каретки 14 выступы 37 выходят из контакта с перемычкой 41, каретка 14 продолжает двигаться.Движение продолжается до тех пор, пока 20 до конца хода гидроцилиндра 10 не останется расстояние, равное шагу передвижки цепей. При достижении этого расстояния выступы 36 входят в контакт с перемычкой 41 и заставляют перемыч з ку 41, а вместе с ней и опоры 39 с корпусами 44 двигаться в пазах.38.ТИс так собачки 48 упираются в поверхности желоба 8, верхних и нижних цепей 7, то они заставляют двигаться желоба с зр цепями 7.В момент когда заканчивается ход гидроцилиндра 10, желоба 8 верхнего и нижнего контуров цепей 7 перемещают штанги на ход цепи (при котором место вынесенной на ось бурения штанги занимает следующая по ходу штанга). Далее цикл выдачи штанг повторяется.Для работы устройства при приеме штанг необходимо включить гидроцилиндр 47, который раздвигаясь перемещает тягу 46, проходящую в пазах 43. Перемещаясь, тяга 46 заставляет двигаться корпуса 44 с собачками 48 в пазах направляющих 42. При этом движении со 4 бачки 48, обращенные к стенке 1, выходят из контакта с поверхностями желобов 8, раздол 0 женньи на ближних к стенке 1 ветвях цепей 7. В конце хода (гидроылиндр 47 раздвинут ) корпусов 44 вторые собачки 48 входит в контакт с поверхностями желобов 8, располакенных на противоположных ветвях тяговых цепей 7. Далее происходит выдвижение каретки14, захват штанги находящейся на оси бурения, отвод захваченной штанги в устройство и перемещение тяговых цепей со штангой на шаг передвижки. Устройство готово для приема следующей штанги.Наличие захватов, оснащенных свободно вращающимися серьгами с роликами и эксцентриками, позволит исключить заклинивание штанги в захватах. Ожидаемый экономический эффект от применения одного устройства составит 20000 р.ф ор мула изобретенияУстройство для приема и выдачи буровых штанг, содержащее корпус с размещенными в нем параллельными замкнутыми цепями со штанговедущими желобами и связанным с цепями храповым механизмом, каретку, на которой установлен гидроцилиндр, соединенный с механизмом захвата штанг, включающим подвижный и неподвижный захватные элементы, упоры, ролики и вилку и гидроцилиндр перемещения каретки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет обеспечения возможности ориентации роликов относительно штанги при ее поступательном и вращательном движении, механизм захвата штанги снабжен поворотными серьгами, оси которых закреплены и неподвижном захватном элементе, упоре и вилке, а ролики установлены в серьгах, причем ось поворота каждой серьги расположена в плоскости вращения ролика, а ось вращения ролика и ось поворота серьги размещены в разных плоскос тях.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 485217 э кл. Е 21 С 9/00 1974. 2. Тру ды Кузбасского политехничесого института. Вып. 2, Кемерово, 1978, с. 144 (прототип).