Грунтонос ударного действия

 

т=вгсОЮ чу „

1.. -,, у1 А 7 5 т. г те„ Qgp

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

35200I

Союв Советсниа

Социалистичеснив

Ресоублив

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 13.VII.1970 (№ 1456907/22-3) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 21.IX.1972. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликованич описания 9.Х.1972

М. Кл. E 21Ь 49/02

Комитет AO делам изобретений и открытий ори Совете Министров сссР

УДК 622.243.68.05 (088.8) Авторы изобретения

В. С. Владиславлев и С. С. Хворостовский

Заявитель Московский ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе

ГРУНТОНОС УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к области буровых работ.

Известны грунтоносы ударного действия, включающие керноприемное устройство, н аковальню, распорное устройство и цилиндрическую камеру с грузом.

Предлагаемый грунтонос ударного действия отличается тем, что груз выполнен в виде поршня, установленного над подпружиненным штоком, шарнирно связанным с распорным устройством. Это повышает энергию удара и коэффициент полезного действия грунтоноса.

На фиг. 1 и 2 изображен предлагаемьш грунтонос, в двух проекциях; на фиг. 3 — разрез кольца-захвата.

Керноприемное устройство груп топоса ударного действия состоит из башмака 1, кернодержателя 2, керноприемного стакана 8, разъемной металлической гильзы 4 из топкого листового железа. Керноприемное устройство с IIOMDIIIblo резьбы соединяется с наковальней 5, в нижней части которой имеются боковые окна 6. В корпусе наковальни 5 находится распорное устройство, состоящее из штока 7, на верхнем конце которого на резьбе навернута специальная направляющая втулкапредохранитель 8, а на нижнем, тоже на резьбе — гайка-кронштейн 9 с шарнирно укрепленными на ней распорными кулачками 10, расположенными в окнах 6 наковальни 5; гофрированной трубки (спльфон) 11; пружины 12; прижиашой втулки 18 с зажимными гайками 14. К нижнему торцу наковальчи 5 прикреплена металлическая сетка 15, предохраняющая разжпмное устройство от загрязнения крупными кусками породы. Верхняя часть наковальни 5 герметично (на резьбе, а затем на сварке) соединяется с цилиндричс10 ской камерой 16, которая заканчивается упорным кольцом 17, соединяемым с камерой 16 с помощью резьбы. Внутри камеры 16 расположен груз, выполненный в виде поршня, состоящего из штока-ударника 18 с насаженны15 ми на него резиновыми манжетами 19 и распорными металлическими шайбами 20; гаек

21. Шток-ударник 18 имеет щелевую прорезь

22 и центральпос продольное цилиндрическое отверстие 28, в которых помещаются продоль20 ная тяга 24 с навернутым на се нижний конец ограничителем 25 хода поршня и пружина 26.

На верхний конец штока навернута ловительная муфта 27, в которую входит ловитель, состоящий из захвата 28 с утяжелителем 29 и

25 канатным замком, состоящим из корпуса замка 80, втулки 81, в которой раскреплен конец троса 82.

Извлечение грунтоноса ударного действия нз скважины на поверхность осуществляется

50 при помощи специального кольца-захвага, со352001 стоящего из корпуса 88 с прорезью 84 и шарнирно откидывающихся собачек 85.

Грунтонос работает следующим образом.

В собранном виде грунтонос ударного действия опускается в скважину, обсаженную трубами 36, до упора башмака 1 в забой скважины, Грунтонос спускается либо сбрасыванием его в скважину, либо соединяется с ловителем на поверхности и опускается в скважину лебедкой бурового станка, расположенного на поверхности. Для внедрения башмака 1 в грунт, необходимо, чтобы ловитель был соединен с грунтоносом. При втором способе спуска грунтоноса в скважину ловитель с грунтоносом соединяется еще на поверхности. При первом способе, т. е. при сбрасывании грунтоноса в скважину, вслед за грунтоносом на тросе 82 в скважину опускается ловитель, который, дойдя до грунтоноса, покоящегося Ia забое скважины, соединяется с ловительной муфтой 27 следующим образом.

Захват 28 ловителя выполнен в виде ножниц, конец которых имеет конусообразную форму. Дойдя до грунтоноса, ножницы захвата 28 входят в конусообразное направление ловительной муфты 27. При этом под действием пружины 2б головка продольной тяги 24, имеющая тоже конусообразную форму, с ограничителем 25 хода .поршня находятся 3 крайнем верхнем положении и концы ножниц захвата 28 упираются в головку продольной тяги 24. Под действием веса ловителя пружина 2б сжимается, головка продольной тяги утапливается, а ножницы захвата 28 перемещаются вниз по конусной части лов ительной муфты 27. При этом раствор между ножницами захвата 28 уменьшается до тех пор, пока ножницы войдут в наиболее узкую часть ловительной муфты 27. При достижении ножницами захвата 28 расширенной части ловительной муфты 27 ножницы захвата 28 раздв игаются продольной тягой 24, поднимающейся под действием усилия пружины 2б. При этом ножницы захвата 28 головкой продольной тяги 24 находятся в раздвинутом положении и наружными скошенными выступами упираются в скошенный бурт лови тельной муфты 27. В таком виде грунтонос ударного .действия полностью готов к отбору проб грунта.

Отбор проб грунта осуществляется следующим образом.

Лебедкой бурового станка, расположенного на поверхности, наматывается трос 82 на барабан лебедки, т. е. ловитель поднимается вверх. При этом усилие лебедки через канат и ловитель передается на груз. Груз движется вверх. В самый начальный момент движения груза вверх в .камере 1б срабатывает распорное устройство. Верхний торец наковальни 5, специальная направляющая втулка-предохранитель 8 и пружина 12 освобождаются or сжимающего их усилия, создаваемого весом груза. Под действием усилия пружины 12

1О

15 сО

25 зо

65 шток 7 вместе с втулкой-предохранителем 8 и гайкой кронштейном 9 поднимаются вверх.

При этом угол наклона к горизонтали, шарнирно укрепленных на гайке-кронштейне 9, распорных кулачков 10 уменьшается и опи, выдвигаясь из корпуса наковальни 5, распирают грунтонос в обсадных трубах и не дают ему возможности подниматься от забоя скважины.

Направляющая втулка-предохранитель 8, гофрированная трубка (сильфон) 11, прижимная втулка 18 с зажимными гайками 14, резиновые манжеты 19, распорные металлические шайбы 20 и гайки 21 предохраняют полость камеры 1б от поступления в него воздуха или воды. В связи с этим в камере 1б в процессе движения груза вверх образуется разреженное пространство.

При достижении ограничителем 25 выс гупсв ударного кольца 17 под действием усилия лебедки бурового станка ограничитель 25 вмесге с продольной тягой 24, сжимая пружину 2б, остаются на одном и том же месте относительно упорного кольца 17, а груз Ilpoдолжает движение вверх. При этом головка продольной тяги 24 выходит из контакта с ножницами захвата 28. В течение всего времени подъема груза ножницы захвата 28 стремятся уменьшить свой раствор и тем самым выйти из зацепления с ловительной муфтой 27. Однако этому препятствует головка продольной тяги 24, которая уходит вниз, и ножницы захвата 28, уменьшив свой раствор, выходят из заце плепия с ловительной муфтой 27. Этому способствует также конусообразная форма контактных поверхностей между ножницами захвата 28 и ловительной муфтой 27. Срабатывает ловитель. Груз вверх больше не движется, а под действием собсгвенного веса и перепада давления над и под грузом с большим ускорением движется вниз.

При этом груз посредством штока-ударника 18 вначале утапливает шток 7 с направляющей втулкой-предохранителем 8 и гайкойкронштейном 9, сжимая пружину 12 и уводя распорные кулачки 10 в корпус наковальни.

Таким образом производится освобождение грунтоноса от обсадных труб, на что расходуется совсем незначительная часть энергии, запасенной грузом. Затем груз посредством штока-ударника 18 наносит мощный удар по верхнему торцу наковальни 5, и грунтонос погружается в грунт.

Величина погружения грунтоноса за каждый удар, а также начало прекращения погружения грунтоноса в грунт устанавливаются в момент соединения ловителя с грунтоносом по длине троса 82, дополнительно сматываемого с барабана лебедки после каждого удара (на тросе имеются метки через определенные интервалы) .

В том случае, если глубина погружения грунтоноса в грунт за один удар недостаточна, то по описанной выше схеме снова соединяют ловитель с грунтоносом, раскрепляют

352001 последний в трубах и повторно наносят удары груза по наковальне 5. Так продолжается до тех пор, пока грунтонос внедрится в грунт на необходимую глубину или прекратится дальнейшее его продвижение.

После того, как в последний раз ловитель срабатывает и отсоединяется от грунтоноса, грунтонос отсоединяется от обсадных труб, а груз наносит удар по наковальне 5, производится извлечение грунтоноса из скважины по следующей схеме.

В скважину, в обсадные трубы 86 сбрасывается специальное кольцо-захват внутрь которого через прорезь 84 пропускается трос 82.

В обсадных трубах86 кольцо-захватдвижется под собственным весом. Кольцо-захват сбрасывается так, чтобы его торец, имеющий наружный скос, находился внизу. При этом собачки 85 кольца-захвата не мешают движению последнего, так как имеют возможность при встрече препятствий .поворачиваться на шарнире и скрываться в корпусе 88 кольца захвата. Кольцо-захват достигает ловителя.

Диаметр внутреннего цилиндрического отверстия кольца-захвата бсльше диаметра канатного замка, однако меньше величины максимального рассгояния между наружными скошенными выступами ножниц захвата 28 даже в том случае, когда ножницы находятся в сжатом положении. Поэтому кольцо-захват пропускает внутри себя канатный замок и садится на наружные скошенные выступы ножниц захвата 28. В таком положении кольцозахват не дает возможности ножницам захвата 28 разжиматься и увеличивать раствор.

Этим самым предотвращается возможность соединения ножниц захвата 28 с ловительной муфтой 27. Затем с лебедки бурового станка пропускается трос 82, и ловитель:с кольцомзахватом опускается внутрь упорного кольца 17 грунтоноса (наружный диаметр кольца захвата меньше внутреннего диаметра упорного кольца 17 по выступу). Собачки 85 кольца-захвата, пройдя выступ упорного коль5 ца 17, под собственным весом отбрасываются и занимают положение, показанное на фиг.3.

Величина расстояния между наружными концами собачек 85 больше диаметра упорного кольца 17 по выступу. Теперь лебедкой буро10 вого станка подшгмается ловитель, на котором сидит кольцо-захват. При этом собачки

85 кольца-захвата, дойдя до выступа упорного кольца 17, упираются в выступ и, таким образом, вместе с ловителем из скважины из1s влекается грунтонос. Шток-ударник 18 поршня грунтоноса при этом покоится на наковальне 5, а поэтому распорные кулачки 10 скрыты в корпусе наковальни 5 и не мешают извлечению грунтоноса из скважины.

20 После извлечения грунтоноса из скважины на поверхность ловитель отсоединяется от грунтоноса. Из упорного кольца 17 извлекается кольцо-захват с помощью утапливания обачек 85 в корпус 88 кольца-захвата подсоб25 ным инструментом (например, проволокой) или с помощью отсоединения упорного кольца

l7 от камеры 16. Затем керноприем-loe устройство освобождается от породы, и процесс отбора проб грунта повторяется.

Предмет изобретения

Грунтонос ударного действия, включающий керноприемное устройство, наковальню, распорное устройство и цилиндрическую камеру

35 с грузом, отличающийся тем, что, с целью повышения энергии удара и коэффициента полезного действия грунтоноса, груз Bbllloëllåí в виде поршня, установленного над подпружиненным штоком, шарнирно связанным с

40 распорным устройством.

352001

7 12

2 5

6 Я 10 Н 155 11 8 18 2! 19 20 ф 1

2Б 27 4 28 29 7 r0 Р

Физ 2

22 28 2 23 1Г

Составитель И. Титова

Техред Л. Евдонов

Корректор О. Волкова

Редактор С. Титова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3675/14 Изд. № 1302 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5