Устройство для приема и выдачи штанг на буровом станке

и 739212 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублнк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл. Е 21 В 19/14 Государственный комитет СССР аа делам изобретений н открытийОпубликовано 05.06.80. Бюллетень21 Дата опубликования описания 15.06.80(72) Авторы изобретения збасский по техническии институт Министерства высшегои с специального образования СФСР;, ,з:;, :;., явителЛЯ ПРИЕМА И ВЫДАЧУРОВОМ СТАНКЕ Н ации у т шта ьжение е этого остей В процессе эксплуатда кулачки удерживаюрения, происходит сколлачках и как следствитактирующих поверхнштангой.Износ кулачков прпроворачиванию и ос(проседанию) штангипатронов при соединенобходимо, чтобы штантивление вращательнодвижениям) . роиств унао а, когси був кус конов со тан- из иводит к свободному евому перемещению в захвате (для ряда ии их со штангой нега оказывала сопрому и поступательному Изобретение относится к устройствам для приема и выдачи штанг при наращивании и демонтаже бурового става и может быть использовано на буровых станках для механизации этого процесса.Известно устройство для приема и выдачи штанг, содержащее две параллельно расположенные замкнутые цепи со штангоудерживающими захватами и силовой цилиндр с захватом для подачи штанг наось бурения 11.Недостатком устройства является то, что 10 оно не обеспечивает полной механизации процесса сборки и разборки бурового става.Известно устройство для приема и выдачи буровых штанг, содержащее две параллельно расположенные замкнутые цепи, совершающие перемещение вместе с укрепленными на них штангоудерживающими желобами под действием храпового механизма. Для поочередной выдачи штанг на ось бурения из устройства при наращивании бурового става или складирования штанг в устройстве при демонтаже бурового става, между ветвями замкнутых цепей, установлен гидроцилиндр, который осуществляет передвижку кареток. Каретки перемещают- с ся по направляющим, расположенным симметрично и параллельно оси силового гидро- цилиндра. Каждая каретка имеет внутренние направляющие пазы с размещенными в них подпружиненными кулачками для захвата штанг и гидроцилиндр для поступательного перемещения кулачков. При этом в направляющих пазах установлен копир, обеспечивающий зажатие кулачками штанги при взаимодействии копира и одногО из кулачков 2,Известное устройство обладает рядом существенных недостатков.В случае применения гладкой штанги, без буртов и углублений, при износе поверхностей кулачков, возможно выпадание штанги из захвата. Зазор, полученный в результате износа кулачков, ликвидировать невозможно, так как угол поворота кулачка зависит только от профиля копира, Это условие и определяет величину поворота захватывающего кулачка. Поэтому даже при незначительном износе захватывающих поверхностей кулачков, копиров, поверхностей кулачков, контактирующих с копиром, возникает необходимость их замены, что, трудоемко и ведет к длительным остановкам буровой машины, Кроме того, проседание штанги в захвате, из-за износа кулачков, приводит к смещению штанги относительно 5 1 О о проема устройства, что делает невозможным ее вдвижение в устройство при демонтаже бурового става.В случае попадания в пространство между поверхностью кулачков и поверхностью захватываемой штанги угля, породы и т. д. ф возможно заклинивание штанги в захвате, так как жесткий копир стремится повернуть кулачок на положенный угол поворота, заданный профилем копира. В случае заклинивания штанги возможна поломка штанги .у или кулачков, или всегоустройства в целом, так как мгновенно прекратить вращение патрона и осевое усилие при соединении штанг или штанги с патроном практически невозможно.Пара кулачков, расположенных в пазах, Зф каретки, и сама каретка образуют поверхность, на которой может скапливаться штыб, что приводит к заштыбовке захвата.Применение храпового механизма в качестве шагового механизма передвижки также ведет к существенным недостаткам конструкции, Собачка храпового механизма обладает ограниченной возможностью поворота храпового колеса.Собачка храпового механизма должна пройти путь строго определенной величины, 40 это необходимо для получения шага перед- вижки цепей. При несоблюдении этого условия штангоудерживаюшие захваты не займут необходимого положения для выдачи штанг на ось бурения или для приема их " в устройство.При применении штанг большого диаметра пропорционально возрастают габариты звездочек и т. д., что ведет к ростугабаритов устройства.50Наличие двух гидроцилиндров, обеспечивающих выдвижение кулачков, приводит к несинхронной работе кулачков при захвате штанги.Цель изобретения - повышение надежности процесса сборки и демонтажа буро- н вого става.Поставленная цель достигается тем, что каретка снабжена упорами и неподвижными захватами с роликами, а подвижные захваты снабжены вилками с эксцентриками, упругими элементами и роликами, с осями которых шарнирно соединены вилки, йричемподвижные захваты шарнирно соединены супорами, а храповой механизм установленс возможностью перемещения вдоль цепей,неподвижные захваты, упоры, подвижныезахваты с вилками расположены в разных плоскостях, а собачки храповых механизмов установлены с возможностью взаимодействия с поверхностью желобов.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 -разрез А - А фиг. 1; на фиг, 3 - вид Бфиг. 1; на фиг. 4 - разрез В - В фиг, 1;на фиг. 5 - разрез Г - Г фиг. 1; на фиг, 6вид Р фиг. 3; на фиг. 7 - вид Е фиг, 2;на фиг. 8 - разрез Ж - Ж фиг.7; на фиг. 9 устройство, вид сверху.Устройство имеет основную стенку 1,овальный кожух 2, между ними имеетсяпроем 3, К торцам кожуха 2 и стенки 1крепятся крышки 4, к которым через опоры5 прикреплены направляющие 6, междупоследними натянуты цепи 7 с желобами 8,в которые вставлены штанги 9. К стенке 1одним концом крепится гидроцилиндр 10:при помощи опоры 11 и оси 12, другой конец гидроцилиндра 10 вилкой 13 присоеди-нен к несущей каретке 14. Несущая каретка14 имеет опоры 15 с Т-образными утолщениями 16, входящими в пазы 17, имеющиесяв стенке 1, Пазы 17 расположены симметрично и параллельно оси гидроцилиндра 10.Такое соединение несущей каретки 14 состенкой 1 позволяет ей осуществлять перемещение относительно стенки 1,На каретке 14 укреплены неподвижныезахваты 18, расположенные симметричнооси гидроцилиндра 10. На захватах 18 посажены ролики 19 посредством осей 20.К несущей Йаретке 14, также симметричнооси гидроцилиндра 10, укреплены упоры 21с роликами 22, посаженными на оси 23,Концы упоров 21 посредством осей 24 соединены с подвижными захватами 25, образующими шарнирные пары. Другие концызахватов 25 посредством осей 26 соедине-ны с вилками 2. На подвижных захватах 25имеются проемы, в которых на осях 26 размешены ролики 28. Вилки 27 подпружиненыупругими элементами 29, закрепленными навнешних поверхностях подвижных захватов 25. Внутри вилок 27 на осях 30 укреплены эксцентрики 31. Неподвижный захват18, упор 21 и подвижный захват 25 с вилкой 27 образуют зев захвата, Эти элементыобразующие зев захвата, не лежат в однойплоскости. Это исключает заштыбовку захватов,Подвижные захваты 25 имеют кронштейны 32, в которых крепится ось 33. К оси 33шарнирно прикреплен шток гидроцилиндра34. Корпус гидроцилиндра 34 осью 35 шарнирно крепится к кронштейну 36, жестко7392 1 о 15 20 и 3 40 зо 55 5укрепленному на каретке 14. На каретке 14 жестко попарно укреплены выступы 37 и 38.На основной стенке 1 имеются профильные пазы 39, параллельные пазами 17 и оси гидроцилиндра 10. С пазами 39 подвижно сопряжены опоры 40 при помощи Т-образного утолщения 41. К опорам 40, неподвижно прикреплены направляющие 42, имеющие Т-образные пазы, расположенные симметрично и перпендикулярно к плоскости стенки 1.В опорах 40 и прилегающих к ним сторонах направляющих 42 имеются пазы 43, направляющие 42 подвижно сопряжены с корпусами 44 храпового механизма, имеющими пяты 45 с Т-образными утолщениями, входящими в пазы направляющих 42. Пяты 45 жестко соединены между собой тягой 46, которая проходит сквозь паз 43 в опорах 40 и направляющих 42. Тяга 46 лишена возможности проворачиваться в пятах 45, К тяге 46 шарнирно прикреплен один конец гидроцилиндра 47.Внутри корпусов 44 имеются упругие элементы 48 и оси 49, С осями 49 шарнирно соединены утолщенные концы собачек 50, другие концы которых выходят через пазы 51 в корпусе 44 за его пределы, Гидроцилиндр 47 соединен с перемычкой 52.Устройство при наращивании буровогостава (выдачи штанг из устройства) работает следующим образом, . По окончанию бурения на длину очередной штанги вращатель буросбоечной машины отводят в крайнее заднее положение, и включается гидроцилиндр 10. При .этом перемещается несущая каретка 14 по пазам 17 до тех пор, пока упоры 21 роликами 22 и захваты 18 роликами 19, не упрутся в штангу 9, Затем включается гидроцилиндр 34, который, раздвигаясь, воздействует на ось 33, При этом подвижные захваты 25 с вилками 27 поворачиваются относительно осей 24, Такое движение захватов с вилками осуществляется до тех пор, пока эксцентрики 31 не коснутся штанги 9. Дальнейшая раздвижка гидроцилиндра вызывает сжатие упругих элементов 29. Сжатие упругих элементов прекращается, когда захваты 25 роликами 28 упираются в штангу 9.При упоре роликов 28 в штангу 9 гидро- цилиндр 34 отключается. В таком положении захват закрыт. Штанга 9 лишена возможности произвольного выпадания из захвата, так как диаметр штанги больше, чем проекция линейного размера между роликами 19 и 28 на сечение штанги 9, перпендикулярное ее оси, а ось бурения (центр сечения) находится внутри треугольника, вершинами которого являются центры вращения роликов 19, 22 и 28. Осевому перемещению штанги в закрытом захвате от действия веса штанги препятствуют упругие элементы 29, действующие на штангу посредьством вилок 27 с эксцентриками 5. Ос во; перемещение штанги возможно при приложении усилия подачи. Эксцентрики 31 при любом положении их на осях 30 (возможно вращение эксцентриков 31 вокруг осей 30), выступают из тел вилок 27 в сторону их центров кривизны, обращенных к штанге 9. Затем опять включается гидроцилиндр 10, который выдвигает несущую каретку 14 с захватом, в котором находится штанга 9, на ось бурения.В процессе этого движения, когда до оси бурения остается расстояние равное шагу передвижки цепи, выступы 38 соприкасаются с перемычкой 52, соединяющей опоры 40, и заставляют эти опоры, а вместе с ними и корпус 44 с собачками 50 перемещаться в пазах 39,вдоль цепи 7.В конце хода гидроцилиндра 10 концы собачек 50 упираются в поверхности желобов 8 таким образом, что при обратном движении заставляют двигаться вместе с со- бой и желоба 8 с цепями 7.Затем происходит соединение штанги, удерживаемой в захвате и выдвинутой на ось бурения с бурильной машиной, напри- мер, при помощи конической резьбы. При этом, штанга должна оказывать сопротивление вращательному и поступательному движению в захвате (это необходимо для соединения штанги с патроном). При соединении штанги, находящейся в.захвате с патроном, за счет сил трения, возникающих в процессе соединения, патрон пытается провернуть штангу.- Этот поворот штанги приводит к тому, что эксцентрики 31 начнут поворачиваться вокруг своих .осей 30, увеличивая (эксцентриситет увеличивается) или уменьшая (эксцентриситет уменьшается) усилия сжатия упругих элементов 29, тем самым создавая переменное сопротивление вращению штанги в захвате. Даже при,минимально выступающих эксцентриках 31 из вилок,27 (со стороны обращенной к штанге) упругие элементы 29 способны удерживать штангу в захвате, препятствуя осевому перемещению (проседанию) штанги в захвате в период перемещения ее на ось бурения.Попадание кусков угля, породы и т. д. между штангой. 9, роликами 22 упоров 21 и роликами 19 неподвижных захватов 18 приводит к сжатию упругих элементов 29 (вилки 27 с эксцентриками 31 прижаты к штанге 9), что не вызывает заклинивания штанги в захвате и сохраняет работоспособность устройства, После соединения (свинчивания) штанины про. ги 9 с вращателем бурильной маши ходит их совместное движение до штангнаходящейся в скважине. ПР имеет возможность осевого Рпе емещенап авляюшизахвате, который служит напр ментом при соединении шттанг.я".М;.7После свинчивания штанг включают гидроцилиндр 34 на обратный ход, это приводитк перемещению оси 33, а вместе с ней изахватов 25 с подпружиненными вилками27. Вследствие этого движения захватыраскрываются и освобождают штангу, Затемвключают гидроцилиндр 10 на обратныйход, который заставит двигаться несущуюкаретку 14, В момент начала движения несущей каретки 14 выступы 38 выходят изконтакта с перемычкой 52. Каретка 14 продолжает двигаться. Движение продолжается до тех пор, пока до конца хода гидроцилиндра 10 не останется расстояние, равноешагу передвижки цепей, При достиженииэтого расстояния выступы 37 входят в контакт с перемычкой 52 и заставляют перемычку 52, а в месте с ней и опоры 40 с корпусами 44, двигаться в пазах 39. Так как собачки 50 упираются в поверхности желобов 8, верхних и нижних цепей 7, то онизаставляют двигаться желоба с цепями 7,В момент, когда закончится ход гидроцилиндра 10 желоба 8 верхнего и нижнегоконтуров цепей 7 переместят штанги на ходцепи (при котором место унесенной на осьбурения штанги займет следующая по ходуштанга). Далее цикл выдачи штанг повторяется. иУстройство при приеме штанг работаетследующим образом,Включают гидроцилиндр 47, который, раздвигаясь, перемещает тягу 46, проходящую в пазах 43, Перемещаясь, тяга 46 застав- зфляет двигаться корпус 44 с собачками 50 в пазах направляющих 42. При этом движении собачки 50, обращенные к стенке 1, выходят из контакта с поверхностями желобов 8, распоЛоженных на ближних к стенке 1 ветвях цепей 7. В конце хода (гидро- цилиндр 47 раздвинут) корпусов 44 вторые собачки 50 (первые вышли из контакта с желобами) вышли в контакт с поверхностями желобов 8, расположенных на противоположных ветвях тяговых цепей 7. Включается гидроцилиндр 10, несущая каретка 14 перемещается в пазах 17 к оси бурения, В начале перемещения каретки 14 выступы 37 выходят из контакта с перемычкой 52. Когда до оси бурения остается расстояние, равное величине шага передвижки це 45 пей, в контакт с перемычкой 52 входят выступы 38 и перемещают перемычку 52, Совместно с перемычкой перемешаются опоры 40 с корпусами храпового механизма 44 впазах 39. При этом собачки 50 не переме- юф шают желоба 8, а при встрече с ними сжимают упругие элементы 48. В конце движения (раздвижки) гидроцилиндра 10 корпуса 44 с собачками 50 встают таким образом, что при обратном движении собачки50 упираются в поверхности желобов 8 изаставят двигаться их вместе с собой. При полной раздвнжке гидроцилиндра 10 ролики 19 неподвижных захватов 18 и ролики 8упоров 21 упираются в штангу, находящуюся на оси бурения. Включается гидроцилиндр 34, который закрывает захват. Штангу, находящуюся на оси бурения (захваченную захватами), отсоединяют от бурового става и патрона вращателя,Включается гидроцилиндр 10 на обратный ход; При этом несущая каретка 14 соштангой перемещается от оси бурения. Вначале этого перемещения выступы 38 выходят из контакта с перемычкой 42, Перемещение несущей каретки 14 со штангойпродолжается до тех пор, пока штанга невойдет в желоба нижней и верхней цепей 7,Гидроцилиндр 10 останавливается.Включают гидроцилиндр 34 на обратный ход. При этом, захват освобождаетштангуВключается гидроцилиндр 10, которыйперемещает несущую каретку 14 в исходное положение. В процессе движения, когдадо конца хода гидроцилиндра 10 останетсярасстояние, равное величине шага передвижки цепей, в контакт с перемычкой 52входят выступы 37 и перемещают перемычку, а вместе с ней и корпуса 44 храповыхмеханизмов, собачки которых упираются вповерхности желобов верхних и нижних цепей, Тем самым перемещаются цепи с желобами и штангой 9, перенесенной с осибурения в новое положение. Ее место занимают свободные желоба, готовые дляприема следующей штанги.Формула изобретения1. Устройстводля приема и выдачи штангна буровом станке, содержащее две параллельные цепи с желобамидля штанг, храповой механизм для перемещения цепей, установленную в направляющих каретку с силовым цилиндром и подвижными захватами для перемещения штанги на ось бурения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности процесса сборки и демонтажа бурового става, каретка снабжена упорами и неподвижными захватами с роликами.а подвижные захваты снабжены вилками сэксцентриками, упругими элементами и роликами, с осями которых шарнирно соединены вилки, причем подвижные захваты шарнирно соединены с упорами, а храповой механизм установлен с возможностью перемещения вдоль цепей.2. Устройство по п, 1, отличающееся тем,что неподвижные захваты, упоры, подвижные захваты с вилками расположены в разных плоскостях,3. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что собачки храповых механизмов установлены с возможностью взаимодействия с поверхностью желобов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЮо 166288, кл. Е 21 С 1/00, 1963.2, Авторское свидетельство СССРМо 485217, кл. Е 21 С 9(00. 1974 (прототип).Составитель Л. ПавловТехред К. ШуфричТираж 626 НИИПИ Государственного комитетпо делам изобретений и откр 35, Москва, Ж - 35, РаушскаяППП Патент, г, Ужгород, ул. Корректо Подписно а СССРытий аб., д. 4 Проектна