Устройство для зажима бурильных труб

 

Изобретение относится к буровому оборудованию и может быть использовано в процессе бурения геологоразведочных и нефтяных скважин при строительстве тоннелей, коммуникаций, а также в машиностроении при зажиме цилиндрических тел. Привод устройства снабжен дополнительными ведомыми венцами, установленными в дополнительных кольцевых опорах корпуса, посадочные отверстия которых выполнены с вертикальным относительным эксцентриситетом. Ведомые венцы имеют расточку с удвоенным эксцентриситетом и пазы, в которых расположены пластины с возможностью радиального относительного перемещения на величину гарантированного зазора между их установочными выступами и прорезью в боковой стенке ведомого венца. Между боковыми поверхностями пластин неподвижно уложены клиновые вкладыши с вертикальными прорезями. В прорезях размещены подшипники качения. Между цилиндрической поверхностью паза и пластинами уложены тела качения. При включении привода ведомые венцы проворачиваются и пластины зажимают трубу. 4 ил.

Изобретение относится к буровому оборудованию и предназначено для бурения скважин в различных горно-геологических и горнотехнических условиях.

Известен станок для направленного бурения, состоящий из основания, выполненного из двух движущихся относительно друг друга частей, вращателя с приводом, кинематически связанного с механизмом подачи, зажимного устройства [1].

Станок малоэффективен, так как не обеспечивает надежной работы при свинчивании и развинчивании бурильных труб.

Известна гидрофицированная установка, которая включает основание, несущую раму с приводом подачи, вертлюг, передний трубодержатель [2].

Данная установка снабжена недостаточно надежным трубодержателем, что снижает производительность работы при свинчивании и развинчивании труб.

Известно устройство для зажима труб, взятое за прототип, содержащее корпус, привод, рабочую головку с захватом [3]. Привод состоит из шестерни, ведомого венца с эксцентричными расточками и кольцевой опорой.

Устройство имеет сложную конструкцию, ненадежно в работе, недостаточно прочно, небезопасно в работе, имеет большие габариты.

Целью изобретения является повышение надежности и безопасности в работе при бурении скважин.

Поставленная цель достигается тем, что привод дополнительно снабжен венцами, установленными в кольцевых опорах, посадочные отверстия которых выполнены с вертикальным относительным эксцентриситетом, при этом ведомые венцы имеют расточку с удвоенным эксцентриситетом и пазы, в которых расположены пластины с возможностью радиального относительного перемещения на величину гарантированного зазора между установочными выступами и прорезью в боковой стенке ведомого венца, причем между боковыми поверхностями пластин неподвижно уложены клиновые вкладыши с вертикальными прорезями, снабженными подшипниками качения, между цилиндрической поверхностью паза и пластинами уложены тела качения, диаметр которых определяется по формуле d = 2В (D ± H)/(D - B), где В - ширина пластин; D - диаметр бурильных труб; Н - погрешность пластин по высоте.

Существенными отличительными признаками предлагаемого изобретения является наличие дополнительных ведомых венцов и кольцевых опор с вертикальным относительным эксцентриситетом посадочных отверстий и удвоенным эксцентриситетом расточек ведомых венцов с пазами, в которых расположены пластины, клиновых вкладышей, снабженных подшипниками, тел качения, уложенных между цилиндрической поверхностью паза и пластинами.

На фиг. 1 изображено устройство для зажима труб, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 и 4 - зажимные элементы.

Устройство состоит из двигателя 1 с приводом 2, выходной вал которого связан зубчатой передачей 3 с тройным зубчатым колесом 4, установленным в посадочных отверстиях кронштейнов, приваренных к крайним кольцевым опорам 5 ведомых венцов 6 (фиг.2). Крайние кольцевые опоры 5 выполнены с эксцентриситетом вертикально вверх, а средняя кольцевая опора 5 смещена вниз. Внутренние расточки ведомых венцов 6 выполнены с эксцентриситетом, превышающим вдвое эксцентриситет кольцевых опор.

В утолщенной части ведомых венцов выполнены пазы 7, закрытые с обеих сторон крышками 8 с прорезями 9, в которых по окружности с зазором расположены выступы 10 пластин 11.

В промежутке между пластинами и внутренней цилиндрической поверхностью 12 пазов уложены тела качения 13.

Для радиальной установки пластин 11 между ними расположены неподвижные клиновые вкладыши 14, выступы 15 которых расположены в прорезях 9 крышек 8 без зазора, т.е. неподвижно.

На клиновых вкладышах выполнены прорези 16, в которых размещены дополнительные тела качения 17.

Процесс зажима бурильных труб происходит следующим образом.

При введении бурильного инструмента во внутренние расточки ведомых венцов 6 включается двигатель 1 с приводом 2. Зубчатая передача 3 вращает тройное зубчатое колесо 4, которое передает вращение ведомым венцам 6 в кольцевых опорах 5. В результате этого центр расточки среднего ведомого колеса приближается к осевой линии зажимаемой трубы с одной стороны, а центры расточек крайних ведомых колес приближаются к этой же линии с противоположной стороны, при этом пластины 11 ведомых венцов зажимают трубу в трех точках подобному тому, как балка, расположенная на двух опорах, нагружается поперечной силой на середине пролета, т.е. труба опирается на крайние ведомые венцы и прижимается средним ведомым венцом.

Равномерное распределение нагрузки в местах контакта пластин с трубой осуществляется за счет тел качения 13, которые в случае зажима неровной поверхности труб или попадания инородных тел между трубой и пластинами 11 перемещаются относительно друг друга, занимая новые положения в зависимости от погрешности зацепления.

Более благоприятные условия для зажима труб достигаются применением неподвижных клиновых вкладышей 14, которые обеспечивают радиальное направление перемещение пластин 11. При этом дополнительные тела качения 17 или смазка снижает силы трения.

В зависимости от условий эксплуатации зажим труб может проводиться посредством дополнительных кольцевых опор с ведомыми венцами или нескольких синхронно работающих зажимных устройств.

Использование данного устройства позволяет повысить надежность и безопасность буровых работ, снизить энергоемкость.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЖИМА БУРИЛЬНЫХ ТРУБ, содержащее крпус с основной кольцевой опорой, привод в виде шестерни и основного ведомого венца с эксцентричными расточками, установленного в основной кольцевой опоре, и зажимные элементы, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными кольцевыми опорами, посадочные отверстия которых выполнены с вертикальным относительным эксцентриситетом, и дополнительными ведомыми венцами, установленными в дополнительных кольцевых опорах, при этом ведомые венцы имеют расточку с удвоенным эксцентриситетом, прорези в боковых стенках и пазы, зажимные элементы выполнены в виде пластин, клиновых вкладышей с вертикальными прорезями, подшипников качения и тел качения, причем пластины выполнены с установочными выступами и расположены в пазах ведомых венцов с возможностью радиального относительного перемещения на величину гарантированного зазора между установочными выступами и прорезью в боковой стенке ведомого венца, клиновые вкладыши неподвижно уложены между боковыми поверхностями пластин, тела качения уложены между цилиндрической поверхностью пазов и пластинами, подшипники качения размещены в вертикальных прорезях клиновых вкладышей, а диаметр d тел качения определен формулой d = , где B - ширина пластин; D - диаметр бурильных труб; H - погрешность высоты пластин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4