Устройство для образования щелей в скважинах
изобретение относится к горной промышленности , а именно к породоразрушающему инструменту, и м.б. использовано для образования в скважинах поперечных шелей - концентраторов напряжений для последуюшего разупрочнения горных пород, например нагнетания жидкости. Цель изобретения - повышение эффективности и надежности образования ш,елей путем увеличения усилия резания и уменьшения амплитуды отклонения углов резания от оптимального значения. Устройство включает выполненный в виде вала 1 корпус с жестко закрепленным торцовым несущим диском 2 и съемным упором 3. Диск 2 снабжен обечайкой 4, закрепленной по его образуюш,ей, с двумя диаметрально противоположными направляющими окнами 5. На валу 1 соосно установлена с возможностью вращения относительно него приводная втулка (В) 6, на периферии которой диаметрально противоположно установлены поворотные оси 7 и 8 с прямолинейными резцами (Р) 9 и 10. Концы Р 9 и 10 расположены в направляющих окнах 5. Один конец взводной пружины (П) 11 закреплен на В 6, другой - на храповом колесе 12. Оси 7 и 8 установлены с возможностью вывода Р 9 и 10 за пределы диска в плоскости, перпендикулярной оси вала. Упор 3, храповое колесо 12, шплинт 13, собачка 14 П II и В 6 образуют механизм вывода Р 9 и 10. Приведя П 11 во взведенное состояние, устройство устанавливают на буровых штангах , подают в скважину и убирают стопор 15, при этом П 11 поворачивает В 6, которая выводит Р 9 и 10 за габариты корпуса до упора их в стенки скважины. При вращении штанги Р 9 и 10 вырезают щель, смещаясь до максимального выхода за габарит корпуса. 4 ил. сл со to со | .- /J iff г фиг1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК д 1> 4 Е 21 С 37/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4039399/22-03 (22) 19.03.86 (46) 15.07.87. Бюл. № 26 (71) Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) А. Н. Умрихин, В. М. Неборский, В. И. Майков, А. А. Умрихин и Н. А. Вдовенко (53) 622.235(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 907247, кл. Е 21 С 37/00, 1980.
Авторское свидетельство СССР № 1177479, кл. Е 21 С 37/00, 29.04.84. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ
ЩЕЛЕЙ В СКВАЖИНАХ (57) Изобретение относится к горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту, и м.б. использовано для образования в скважинах поперечных щелей — концентраторов напряжений для последующего разупрочнения горных пород, например нагнетания жидкости. Цель изобретения — повышение эффективности и надежности образования щелей путем увеличения усилия резания и уменьшения амплитуды отклонения углов резания от оптимального значения. Устройство включает выпол„„SU„„1323710 А 1 ненный в виде вала 1 корпус с жестко закрепленным торцовым несущим диском 2 и съемным упором 3. Диск 2 снабжен обечайкой 4, закрепленной по его образующей, с двумя диаметрально противоположными направляющими окнами 5. На валу 1 соосно установлена с возможностью вращения относительно него приводная втулка (В)
6, на периферии которой диаметрально противоположно установлены поворотные оси 7 и
8 с прямолинейными резцами (Р) 9 и 10.
Концы Р 9 и 10 расположены в направляюших окнах 5. Один конец взводной пружины (П) 11 закреплен на В 6, другой— на храповом колесе 12. Оси 7 и 8 установлены с возможностью вывода P 9 и 10 за пределы диска в плоскости, перпендикулярной оси вала. Упор 3, храповое колесо 12, шплинт 13, собачка 14 П 11 и В 6 образуют механизм вывода Р 9 и 10. Приведя П 11 во взведенное состояние, устройство устанавливают на буровых штангах, подают в скважину и убирают стопор 15, при этом П 11 поворачивает В 6, которая выводит P 9 и 10 за габариты корпуса до упора их в стенки скважины.
При вращении штанги P 9 и 10 вырезают щель, смещаясь до максимального выхода за габарит корпуса. 4 ил.
1323710
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту, и может быть использовано для образования в скважинах поперечных щелей — концентраторов напряжений для последующего разупрочнения горных пород, например, нагнетанием жидкости.
Целью изобретения является повышение эффективности и надежности образования щелей путем увеличения усилия резания и уменьшения амплитуды отклонения углов резания от оптимального значения.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — устройство в исходном положении, поперечный ра:;рез; на фиг. 3 — кинематическая схема движения резца за цикл работы; на фиг. 4 —— диаграммы усилий на резцах у прототипа и предлагаемого устройства.
Устройство состоит из корпуса, выполненного в виде вала 1 с жестко закрепленным торцовым несущим диском 2 и съемным упором 3. Диск 2 снабжен обечайкой 4, закрепленной по его образующей, с двумя диаметрально противоположными направляющими окнами 5. На валу 1 соосно установлена с возможностью вращения относительно него приводная втулка 6, на периферии которой диаметрально противоположно установлены поворотные оси 7 и 8 с прямолинейными резцами 9 и 10. На приводной втулке 6 закреплен один конец взводной пружины 11, другой конец которой закреплен на храповом колесе 12. Выше храпового колеса расположен съемный упор 3, фиксируемый на валу корпуса шплинтом 13, несущий поворотную собачку 14 и удерживающий пружину 11. Втулка 6 фиксируется на несущей части диска 2 с помощью стопора 15 исходного положения резцов, снаб.женного гибкой тягой 16.
Поворотные оси установлены с возможностью вывода резцов за пределы несущего диска в плоскости, перпендикулярной оси вала. Пружина 11, элементы 3, 12, 13, 14 (узел взвода пружины) и втулка 6 (узел связи взводной пружины с поворотными осями) образуют механизм вывода резцов.
Концы резцов расположень1 в направляющих окнах 5.
Для образования щели укладывают резцы 9 и 10 в исходное положение, стопорят втулку 6 на диске 2 стопором 15 и вращением храпового колеса 12 взводят пружину 11. Пружина удерживается во взведенном состоянии стопором 15 и собачкой 14.
Устройство устанавливают на буровых штангах и подают в скважину на необходимую глубину. Посредством гибкой тяги 16 убирают стопор 15. Пружина 11 начинает поворачивать приводную втулку 6, резцы 9 и 10 выходят за габарит корпуса и упираются в стенки скважины. После этого приводят во вращение штанги с установленным на них устройством. Ось каждого резца (далее рассматриваем лишь один из них — 10) последовательно смещается из исходного положения А в рабочее положение А и Аз, резец подается на массив и вырезает щель 17. По достижении максимального выхода резца за габарит корпуса (положение АзВа) рабочий цикл щелеобразования заканчивается, а приводная втулка 6, продолжая поворот в прежнем направлении, увлекает ось 8 резца в положе10 нии А4 и А . Резец совершает цикл холостого хода. В положении А В резец уб15
55 ран внутрь габарита корпуса и касается вала 1. Перемещение резцов прекращается, устройство приобретает транспортное положение и извлекается из скважины. После этого описанные операции можно повторить.
Взводная пружина 11 имеет направление свивки, совпадающее с направлением рабочего вращения вала. В противном случае сопротивление резанию создавало бы крутящий момент относительно точки поворота резца на стенке направляющей прорези и усилие на втулке 6, совпадающее по направлению с усилием пружины. В результате не происходило бы поглощения черезмерного усилия подачи резцов пружиной, что может привести к разрушению резцов, поскольку ограниченные размеры устройства не позволяют применять резцы, способные противостоять полному крутящему моменту источника рабочего вращения (например, бурового станка).
Более полное использование усилия пружины P для подачи резцов на забой щели в данном устройстве подтверждается анализом соответствующих силовых диаграмм и стендовыми испытаниями.
B устройстве, принятом за прототип, подача резца на забой щели осуществляется его поворотом вокруг неподвижной относительно вала корпуса точки, расположенной на поперечном диске корпуса. Нормальное к продольной оси резца усилие G, создаваемое на режущей головке посредством плеча О D усилием пружичы Р, приложенным к плечу СО, можно разложить на усилие резания К и подачи Q . Рассмотрим последнее. Поскольку
Q = =G ыпоС и б = Р—, а СО = r и О D = ь> то
Q == P ° -- - sin Ы,, где г — радиус делительной окружности шестерни резца;
3 — — длина резца; — угол между продольной осью резца и радиальной линией, проведенной через точку контакта режущей головки с массивом.
Учитывая, что r 0,15f (иначе мал диаметр щели), а угол oC при этом изменяется от 30 до 0 (конец рабочего цикла), причем в среднем (. = 20, имеем для среднедействующего усилия подачи
g =0,05 Р, 1323710 т.е. в устройстве, принятом за прототип, на подачу резца реализуется лишь около 5О усилия взводной пружины.
В предлагаемом устройстве подача резца на забой щели осуществляется продольным
его перемещением. В результате такого перемещения усилием пружины P создается продольное (вдоль резца) усилие G, разлагаемое на усилие резания R и усилие подачи Q. Рассмотрим последнее. Поскольку
Q = G cosoC u G = P cos P, то О=Рсозс Хсояв, где I1 — угол между продольной осью и направлением усилия пружины Р, касательного к круговой траектории точки размещения поворотной оси резца на втулке.
Исследование кинематической схемы данного устройства показало, что при равенстве его линейных параметров соответствующим параметрам прототипа угол оС изменяется в пределах от 30 до 0 (o pep=0,5 Р, т.е. в предлагаемом устройстве усилие подачи резца на забой щели в среднем примерно на один порядок выше, чем у прототипа. Учитывая, что высота породной стружки тем больше, чем больше усилие подачи, можно утверждать, что при одинаково полном диаметре щели создание щели предлагаемым устройством осуществляется за меньшее число оборотов вала, т.е. более производительно. Формула изобретения Устройство для образования щелей в скважинах, включающее корпус в виде вала с торцовым несущим диском, поворотные оси с 10 резцами, установленные диаметрально противоположно относительно вала с возможностью вывода резцов за пределы несущего диска в плоскости, перпендикулярной оси вала, механизм вывода резцов в виде взводной пружины, узла взвода пружины, установленного на валу, и узла связи взводной пружины с поворотными осями, стопор исходного положения резцов, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности образования щелей пу20 тем увеличения усилия резания и уменьшения амплитуды отклонения углов резания от оптимального значения, несущий диск выполнен с диаметрально противоположными направляющими окнами, концы резцов расположены в направляющих окнах, а узел 25 связи взводной пружины с поворотными осями выполнен в виде втулки, соосно установленной на валу с возможностью вращения относительно него, при этом поворотные оси установлены на втулке. / / Составитель О. Попов Тех ед И. Верес Корректор А. Ильин Редактор A. Маковская ехред Заказ 2943/36 Тираж 454 ВНИИПИ Г осударс-.венного комитета СССР по д, р елани изоб етений и открытий 113035, Москва, Ж 35. Раушская наб., д. 4!5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. У р, .. . Ужго од, л. Проектная, 4
