Соединение штанг бурового става
Изобретение относится к рабочим органам буровых станков и служит для проходки скважин в горном массиве. Техническим результатом изобретения является увеличение надежности и долговечности соединения штанг бурового става, обеспечение возможности реверсирования бурового органа станка, упрощение операций сборки и разборки става. Соединение штанг бурового става содержит ниппель и муфту, которые взаимодействуют при бурении скважин своими торцевыми поверхностями, а также поверхностями, образующими замкнутый контур, из которых одна поверхность - охватываемая - на ниппеле, другая - охватывающая - на муфте. При извлечении бурового става из скважины ниппель и муфта взаимодействуют посредством одного или нескольких в параллельно-поперечных плоскостях цилиндрических роликов, расположенных в сквозных отверстиях муфты, у которых отсутствующая срединная часть дополнена окружной проточкой на наружной цилиндрической поверхности выступа ниппеля. Причем сохранность нахождения роликов в отверстиях обеспечивается пружинным запорным кольцом, помещенным в наружную проточку на муфте. Для извлечения запорного кольца из проточки при разборке соединения штанг на муфте сделаны несколько пазов. 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности, а именно к рабочим органам буровых станков, и служит для производства скважин в горном массиве.
Известен рабочий орган буровых станков в виде бурового става, который образован набором буровых труб-штанг, соединенных между собой. Для этого каждая штанга имеет на концах соединительные элементы с резьбой (см., например, а.с. СССР №367239). Резьбовое соединение штанг в буравом ставе нагружено при вращательном бурении скважин усилием подачи и крутящим моментом. Материал деталей испытывает при этом совместную деформацию сжатия и кручения.
Работа бурового станка происходит циклически: подача буровой головки с вращающимся инструментом на забой - процесс бурения; перехват бурового става, находящегося в скважине, и отвод буровой головки от забоя в исходную позицию; сцепление шпинделя станка со штангой бурового става и далее цикл работы повторяется (см. статью в журнале «Уголь», №12-2008 г., стр.26-27. К обоснованию конструкции бурового станка агрегата АБГ-300). В составе с этим цикл изменения нормальных напряжений сжатия и касательных напряжений кручения отнулевой, что приводит к усталостному разрушению штанг. При этом соединительная резьба является сильным концентратом напряжений, что снижает запас сопротивления усталости. В результате этого происходит разрушение штанг в месте расположения резьбы и часть става остается в скважине.
Известное техническое решение в виде резьбового соединения набора штанг в буровой став (см.: Сафохин М.С., Богомолов И.Д., Скорняков Н.М. Машинист бурового станка. М.: «Недра», 1990 г., стр.132, рис.5.1) принято в качестве прототипа. Недостаток прототипа заключается в том, как отмечалось выше, что резьбовое соединение штанг не обеспечивает необходимого для надежной и долговечной работы става запаса сопротивления усталости, не допускает реверсирования вращения става, развинчивание штанг при разборке става является трудоемкой операцией и требует применения специальных механизмов (см., например: Сафохин М.С., Богомолов И.Д. и др. Машины и инструмент для бурения скважин на угольных шахтах. М.: «Недра», 1985 г., стр.162-163, раздел - Механизмы свинчивания и развинчивания бурового става).
Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение надежности и долговечности соединения штанг бурового става, обеспечение возможности реверсирования вращения бурового органа станка, упрощение операций сборки и разборки става.
Этот технический результат достигается тем, что при извлечении бурового става из скважины ниппель и муфта взаимодействуют посредством одного или нескольких в параллельно-поперечных плоскостях цилиндрических роликов, расположенных в сквозных отверстиях муфты, у которых недостающая срединная часть дополнена окружной проточкой на наружной цилиндрической поверхности выступа ниппеля. Сохранность нахождения роликов в отверстиях обеспечивается пружинным запорным кольцом, помещенным в наружную проточку на муфте. Для удобства извлечения запорного кольца из проточки при разборке соединения штанг на муфте сделано несколько пазов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено соединение штанг бурового става, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1.
Соединение штанг бурового става содержит соединительные элементы - ниппель 1 и муфту 2, которые могут взаимодействовать между собой в трех местах соединения. Во-первых, они могут взаимодействовать своими торцами по плоскости I-I. Во-вторых, охватываемая поверхность ниппеля 1 может взаимодействовать с охватывающей поверхностью муфты 2. Эти поверхности образуют замкнутый контур в виде шестигранника 3. В-третьих, ниппель 1 и муфта 2 могут взаимодействовать между собой посредством цилиндрического ролика 4, расположенного в сквозном отверстии 5 муфты 2. В соединении штанг может быть установлен один ролик или установлено несколько роликов в параллельно-поперечных плоскостях. Отсутствующая срединная часть отверстия в муфте дополняется окружной проточкой 6 на наружной цилиндрической поверхности выступа 7 ниппеля 1. Чтобы ролик 4 не выпал из отверстия 5 муфты 1, предусмотрено пружинное запорное кольцо 8, помещенное в наружную проточку 9 на муфте. Для удобства извлечения запорного кольца 8 из проточки 9 при разборке соединения штанг на муфте сделано несколько пазов 10. Через осевой канал 11 водовоздушная смесь подается к забою. Сальниковое резиновое кольцо 12 обеспечивает герметичность соединения штанг.
При работе соединения штанг в режиме бурения скважины взаимодействующие торцы ниппеля 1 и муфты 2 передают осевое усилие подачи. Одновременно с этим их взаимодействующие охватываемая и охватывающая поверхности в виде шестигранника 3 передают крутящий момент. При работе соединения штанг в режиме извлечения бурового става из скважины ниппель 1 и муфта 2 взаимодействуют между собой посредством цилиндрического ролика 4.
Соединение штанг бурового става, содержащее ниппель и муфту, взаимодействующие при бурении скважин своими торцевыми поверхностями, а также поверхностями, образующими замкнутый контур, из которых одна поверхность охватываемая на ниппеле, другая охватывающая на муфте, отличающееся тем, что при извлечении бурового става из скважины ниппель и муфта взаимодействуют посредством одного или нескольких расположенных в параллельно-поперечных плоскостях цилиндрических роликов, расположенных в сквозных отверстиях муфты, у которых отсутствующая срединная часть дополнена окружной проточкой на наружной цилиндрической поверхности выступа ниппеля; причем сохранность нахождения роликов в отверстиях обеспечивается пружинным запорным кольцом, помещенным в наружную проточку на муфте, а для извлечения запорного кольца из проточки при разборке соединения штанг на муфте сделаны несколько пазов.
