Устройство для хранения и подачи штанг

(5 ц ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПо ДЕЛДМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 3 Ъ 1 1 д ЬЙ,:;. ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ва за счет сохранения ориентированно- го положения штанг безрезьбового замкового соединения, манипулятор снабжен дополнительным захватом с рычага" ми и подвижной плитой с приводом и установлен с возможностью поворота посредством штанги сепараторов кассеты на один шаг при перемещении штанги, причем захваты манипулятора связаны между собой посредством концентрически расположенных осей, установленных с возможностью поворота друг относительно друга, при этом рычаги размещены с возможностью взаимодействия с подвижной плитой дополнительного захвата, а направлявшая установлена с возможностью взаимодействия с прорезью замкового соединения. штанги и имеет дополнительный участок, соответствующий траектории движения манипулятора.(71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом(56) Авторское свидетельство СССР В 1016498, кл Е 21 С 1/00, 1982.Авторское свидетельство СССР Ф 642465, кл. Е 21 В 19/14, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ПОДАЧИ ШТАНГ, включающее манипулятор с захватом и кассету в виде барабана с сепараторами, направляющей и Фиксатором, о т л и ч а ю щ е е с я тм, что, с целью сокращения затрат време .ни на сборку и разборку бурового стаимеется диск 21 с прорезями для взаимодействия с подпружиненньи фиксато-,ром 9, закрепленным на основании 6,шаг прорезей диска 21 соответствует5 шагу прорезей сепараторов 15 и 16,т, е. шагу расположения штанг в кассете, На крышке 10 расположены внутренняя 22 и внешняя 23 реборды, ограничивающие положение верхнего концаштанг, для прохода последнего при подаче штанги манипулятором верхняя реборда 23 имеет прорезь, Крышка 10 неподвижно закреплена на оси 3, Посредством кронштейнов ч и 5 кассета неподвижно закреплена на мачте буровогостанка (не показана),устройство для хранения и подачи2 О штанг содержит кассету 1 и манипулятор 2. Кассета включает ось 3, закреп. ленную в кронштейнах (т и 5, осттоваттие 6 с направляющей 7, барабан 8, подпружиненный Фиксатор 9 барабана иР 5 крышку 10. Основание 6 жестко закреплено на кронштейне 5. направляющая 7 в поперечном сечении состоит из несущего ст и ориентирующего 1 элементов и в плане выполнена по Форме3 О незамкнутой окружности с упором 11 на одном конце, Зттементьт а и Ь направля.ющей 7 предназначены для базирования штанг 12-1 т и дтругттх в заданном пространственном положении - несущий эле-,мент Ст служит опброй штадтг,торец ко- " т.(торых контактирует с егорабочей поверхностью Б,и обеспечивает сохранение продольного положенияориентирующий элемент обеспечивает сохранениеуглового положения, что нтзоэходимотодля соединения штанг при ларащигании(сборке) бурового става. Барабак 8имеет нижний 15 и верхний 16 сепараторы, их рабочая часть вьтчолттеьта в Форме чередующихся выступов и прореЩ 5зей, расположенных с заданным тттагомБ ттрорезях сепараторов размещаютсяштанги 12-1( и другие, при этом прорези выполнены с возможностью смещенния штанг в рядиаттьном относительносепараторов направлении (по глубинепрорезей), а выступы 17-20 и другие,.контактируя со дтттангами, разделяют ихс заданным шагом, а также выполняют Функции зубьев кинематической парыштанга - барабан, при этом последнийустттдтонлетт на оси 3 с возможностьювращения. В нижней части барабана Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам для хранения и подачи буровых штанг безрезьбового замкового соединения.Целью изобретения является сокращение затрат времени на сборку и разборку бурового става за счет сохранения ориентированного положения ттттанг безрезьбового замкового соединения,На Фиг,1 изображено устройство, общий вид; на Фиг,2 - то же, вид сбоку на Фиг.3 - то же, вид сверху (в положении "захваты отведены ), на Фиг.4 - манипулятор повернут на ось скважины, виц сверху, на Фиг.5 - то же, захваты отведены, на виг.6 - схе - ма взаимодействия манипулятора со штангой и сепаратором. Манипулятор 2 включает основание 2 ч, полую стойку 25, ребра 26 и поворотные хомуты 27 и 28, жестко соединенные между собой и образующие корпус манипулятора, а также привод 29, две поворотные оси 30 и 31, одна из которых полая, с рычагами 32 и 33 на верхних концах образующими захват манипулятора и рычагами 34 н 35 на них- них, образующими дополнительный захват в совокупности с подвижной плитой 36 и с приводом 37. Направляющая 7 имеет дополнительный участок (направляющую) 38 для перемещаемой штанги, также состоящий из несущего а и ориентирующего 1 т элементов, Корпус манипулятора посредством хомутов 27 и 28 установлен на направляющей 39 мачты с возможностью вращения относительно оси 0,0 на угол ж, шток и корпус привода 29 шарнирно соединены с основанием 24 и с кронштейном 40 мачты, Направляющая 38 в плане изогн тта по форме дуг окружностей, центр которых находится на оси 00 вращения манипулятора, продольная ось ориентирующего элемента тт совпадает с траекторией продольной оси штанги 12, подаваемой манипулятором, а рабочая контактирующая с торцом шганги 12 поверхность С несущего элемента а находится в одной плоскости с основной ттоверхностью разъема штанги 41 бурового става, зафиксированного штатным тстройством захвата тт 2 става, например люнетпатроном, при этом конец на. правляющей 38 жестко соединен с корпусом последнего, Поворотные оси 30 и 31 размещены кондтентрично в полой стойке 25 с возможностью вращения(относительно оси О,ОА, на угол т. На верхних концах осей 30 и 31 посред3 12571 ством втулок 43 и 44 жестко закреплены рычаги 32 и 33 с охватывающими элементами 45 и 46, Рычаги 34 и 35, жестко закрепленные на нижних концах осей 30 и 31, кинематически связаны с подвижной плитой 36, которая имеет продольную ступенчатую в плане прорезь для размещения трубы и спирали штанги, Захваты разнесены по продольной оси манипулятора.на расстояние, 10 близкое к длине штанги, для надежного перемещения штанг, преимущественно длинномерных, и выполнены с возможностью нежесткого захвата штанги, в частности смещения ее нижнего конца 15 вдоль прорези подвижной плиты 36. Последняя установлена в направляющих основания 24 с возможностью возвратно-поступательного движения и снабжена приводом 37, шток которого соеди нен с плитой 36, а корпус - с основанием 24. Еинематическая связь подвижной плиты 36 и рычагов 34 и 35 выполнена, например, в виде прорезей 4 и б и размещенных в них цилиндрических 25 выступов 47 и 48, принадлежащих рычагам 34 и 35. Устройство работает следующим образом,Перед наращиванием бурового ставаманипулятор повернут в положение("кассета ), захваты удерживают предварительно захваченную очередную штан.гу 12, которая находится между выступами 17 и 18 сепараторов барабана 8,штанга 4 1 бурового става зафиксирована штатным устройством захвата 42так, что ее замковая часть (хвостовик) находится в положении, необходимом для соединения со штангой 12.При наращивании бурового стававключается привод 29, манипулятор соштангой поворачивается на угол С - изположения 1 ("кассета") в положение111 ("став") - и подает штангу 12 наось ОО. В первой фазе цикла подачи - на пути от точки О, до точкиО- штанга 12 контактирует с боковой поверхностью выступов 19 сепара-торов 15 и 16 и, воздействуя на них,поворачивает барабан 8 на заданныйшаг (точка 1 является последней точкой контакта штанги с выступом сепараторов), при этом другие выступы сепараторов воздействуют на все штанги,расположенные в барабане 8 и опирающиеся на направляющую 7, и перемещаютих также на заданный шаг, в частностивыступ 19 перемещается на место выступа 20, а последующая штанга 13 Взаимное расположение манипулятора 2 и барабана 8 кассеты 1 в плане выЗО полнено с возможностью их кинематической связи посредством штанги 12, подаваемой манипулятором из положения 1 хранения к буровому ставу (и обратно) и взаимодействующей при этом с выступами 19 (и 18) сепараторов 15 и 35 16 барабана, а также с возможностью поворота барабана 8 и перемещения находящихся в нем штанг 12-14 и других только на один заданный шаг. При этом снабженный приводом 29 манипулятор, 4 О находящаяся в его захватах штанга 12 и бесприводный барабан 8 кассеты служат соответственно ведущим, промежуточным и ведомым звеньями указанной кинематической связи, Осевые линии направляющей 7 кассеты на участке от упора 11 (точка Ь ) до точки Г (против часовой стрелки) и направляющей 38 манипулятора на участке О,Э имеют различную кривизну, противоположно 50 направленную выпуклость и пересекают-. ся в точках О, и Г, Для плавного перемещения штанги на участке осевой О,Г выполнен переход 49 от направляющей 7 к направляющей 38. Совокупность направляющей 7 кассеты, перехо" да 49 и напраг яющей 38 манипулятора - последовательно примыкающих и 60 4соединенных между собой участков 30О,Г и ГП составляет направляющую уст-ройства в целом, которая выполнена свозможностью точного базирования подаваемой штанги 12 на ее несущем элементе а, свободной подвижности нижнего конца штанги относительно ориентирующего элементав направлении егопродольной оси и ограниченной подвижности в поперечном направлении,при этом подвижность обеспечиваетсяза счет зазора между боковыми поверхностями упомянутого элемента и пазазамка штанги, Отмеченное выше выполнение прорезей сепараторов барабана,захватов манипулятора и ориентирующего элемента направляющей с возможностью нежесткого захвата, смещения иограниченной подвижности подаваемойштанги обеспечивает условия, необхо-,димые для перемещения штанги манипулятором и совмещения хвостовика игнезда соединяемых штанг непосредственно в конечной фазе подачи штангина ось бурового става, 3 1257 на место штанги 12, занимая исходное положение для захвата при выполнении следующего цикла подачи, Фиксатор 9, взаимодействуя с диском 21 при повороте барабана 8 на каждый шаг, предотвращает его случайное смещение от посторонних воздействий, Во второй фазе цикла подачи (на пути от точки О до точки О) штанга 12 не контактирует с сепараторами барабана 8, в 10 песледней фазе цикла подачи и поперечного совмещения замковых частей (гнезда и хвостовика) штанга 12 соединяется со штангой 41 бурового става,Освобождение штанги осуществляется путем отведения захватов манипулятора. Для этого привод 37 включается на обратный ход и подвижная относительно основания 24 плита 36 (нижний захват) сдвигается со штанги, одновременно 2 О боковая поверхность прорезей 4 и Ь плиты воздействует на размещенные в них цилиндрические выступы 4 и 48 и рычаги 34 и 35 поворачиваются на уголсинхронно с ними поворачиваются 25 оси 30 и 3 1 с рычагами 32 и ЗЗ, и охватывающие элементы 45 и 46 отводятся от штанги. После этого привод 29 " включается на обратный ход и поворачивает разгруженный манипулятор из Зп положения 111 ("ставя) в положение (" кассета" ), привод 37 включается на рабочий ход, при этом плита Зб проре 160эью надвигается на штангу, ранее пе -ремещенную в положение, исходное длязахвата, а охватывающие элементы 45и 46 захватывают ее верхний конец, врезультате устройство подготовлено квыполнению очередного цикла подачиштанги для наращивания става.Работа устройства при разборкестава осуществляется в обратной последовательности, в частности во второй фазе поворота (на пути после точки О, к точке О) штанга, подаваемаяманипулятором в кассету, вступает вконтакт.с боковой поверхностью выступов 19 сепараторов 15 и 16 и, воздействуя на них, поворачивает барабан 8,и перемещает находящиеся в нем штангина заданный шаг, в результате штангавводится в кассету и очередная свободная прорезь сепараторов занимаетположение для приема следующей штанги,Другим примером выполнения данного изобретения является устройство,подвижная часть манипулятора которогоперемещается возвратно-поступательно,в соответствии с этим дополнительнаянаправляющая 38 в плане выполняетсяпрямолинейной, В случае использованияобычных (не шнековых) штанг подвижнаяплита 36 манипулятора выполняется сЦ-образной одноступенчатой продольнойпрорезью,