Вертлюг для шнековой буровой установки

Полезная модель предназначена для использования в шнековых буровых установках, преимущественно при сооружении свай методом непрерывно перемещаемого шнека. Корпус вертлюга соединен с корпусом подшипникового узла с возможностью продольного смещения относительно вала. Сальниковые уплотнения жидкостной полости включают упорные кольца, установленные на валу и примыкающие к сальниковой набивке уплотнений со стороны жидкостной полости, и нажимные втулки. Корпус вертлюга может иметь открытые с торцов прорези, а нажимная втулка может быть выполнена в виде внутреннего и внешнего нажимных колец и перемычек между ними. Повышается ремонтопригодность вертлюга.

Полезная модель относится к технологии сооружения свай и предназначена для использования в шнековых буровых установках, преимущественно при сооружении свай методом непрерывно перемещаемого шнека.

Известен вертлюг для буровой установки, содержащий вал, корпус вертлюга и уплотнения жидкостной полости /Патент США №4585256, НКИ США 285/190, 1986 г./. Этот вертлюг может применяться только с буровыми растворами, не содержащими абразивных частиц. Кроме того, для ремонта уплотнений известный вертлюг необходимо демонтировать.

Известен также вертлюг для шнековой буровой установки, содержащий вал, подшипниковый узел, корпус вертлюга и уплотнения жидкостной полости, упорные элементы которых установлены на валу /Авт. св. СССР №111149, МПК⁶ Е 21 В 21/02, 1956 г./, являющийся прототипом полезной модели. Этот вертлюг предназначен для бурения с подачей глинистого раствора через полость шнека.

Использование известного вертлюга при сооружении свай методом непрерывно перемещаемого шнека, включающим подачу через полость шнека бетонной смеси /см., например, патент РФ №2127345, МПК ⁶ E 02 D 5/36, 1998 г./, затруднено по причине недостаточной ремонтопригодности уплотнений. Контакт уплотнений с бетонной смесью вызывает повышенный их износ, что приводит к частому повреждению уплотнений, при этом перерывы в подаче бетонной смеси в связи с ремонтом уплотнений в известном техническом решении имеют чрезмерную продолжительность, что отрицательно сказывается на качестве свайных работ. В известном вертлюге затруднен ремонт уплотнений, загрязненных частицами бетонной смеси, и необходимо значительно удлинить выступающий из корпуса конец вала, чтобы доступ к сальникам был возможен без демонтажа вертлюга.

Предлагаемая полезная модель направлена на повышение ремонтопригодности вертлюга.

При осуществлении полезной модели обеспечивается лучший доступ к уплотнениям, возможность их ремонта без демонтажа и существенной разборки вертлюга.

Указанный результат достигается тем, что в вертлюг для шнековой буровой установки, содержащий вал, подшипниковый узел, корпус вертлюга и уплотнения жидкостной полости, введен корпус подшипникового узла, при этом корпус вертлюга соединен с корпусом подшипникового узла с возможностью продольного смещения относительно вала, а уплотнения жидкостной полости включают упорные кольца, установленные на валу и примыкающие к сальниковой набивке уплотнений со стороны жидкостной полости, и нажимные втулки.

Размещение подшипникового узла в отдельном корпусе позволяет выполнить корпус вертлюга с возможностью его продольного смещения (из рабочего положения) относительно вала и уплотнений, что, в свою очередь, обеспечивает легкий доступ к сальниковой набивке, как с ее торца, так и по внешней цилиндрической поверхности, без демонтажа вертлюга. Доступ к каждому из двух уплотнений обеспечивается поочередным смещением корпуса вертлюга по направлению к другому уплотнению.

Упорные кольца, установленные на валу и примыкающие к сальниковой набивке уплотнений со стороны жидкостной полости, обеспечивают работоспособность уплотнений и вместе с тем не препятствуют продольному смещению корпуса вертлюга.

Нажимные втулки обеспечивают прижатие сальниковой набивки в рабочем режиме. Эти втулки могут быть соединены с корпусом подшипникового узла или с корпусом вертлюга.

Таким образом, совокупность перечисленных признаков обеспечивает достижение технического результата - лучший доступ к уплотнениям для замены сальниковой набивки без демонтажа и без существенной разборки вертлюга.

В частной форме реализации полезной модели в устройство введены конические кольца, примыкающее к сальниковой набивке со стороны нажимной втулки, с возможностью воздействия на сальниковую набивку по направлению к корпусу вертлюга. Так как в предложенном вертлюге уплотнение работает как торцовое - по поверхности упорных колец, и вместе с тем как радиальное - по цилиндрической поверхности вала, введение конических колец увеличивает силу прижатия набивки к корпусу и уменьшает - к цилиндрической поверхности вала, тем самым уменьшается износ набивки.

В другой частной форме реализации полезной модели корпус вертлюга имеет открытые с торцов прорези, выполненные вне зоны размещения сальниковой набивки в

рабочем состоянии. Через эти прорези при смещении корпуса вертлюга обеспечивается доступ к сальнику по его цилиндрической поверхности. Соответственно, необходимая величина продольного смещения корпуса вертлюга может быть уменьшена на длину прорези, а длина вала - на вдвое большую величину. Оптимальная длина прорези приблизительно равна величине хода нажимной втулки при затяжке новой сальниковой набивки.

Кроме того, нажимная втулка может быть выполнена в виде внутреннего и внешнего нажимных колец и перемычек между ними, при этом внутренние размеры внешнего кольца превышают соответствующие внешние размеры корпуса вертлюга в области прорезей, а прорези выполнены с возможностью взаимодействия с указанными перемычками. Такая форма реализации обеспечивает получение дополнительных технических результатов: корпус вертлюга при смещении его в крайнее положение имеет возможность проходить внутри внешнего кольца, что позволяет уменьшить длину вала.

На чертеже фиг.1 показан вертлюг, общий вид с частичным разрезом; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3-7 - поэтапное схематическое изображение замены сальниковой набивки; на фиг.8 - то же, что фиг.1, пример выполнения с прорезями в корпусе вертлюга; на фиг.9 - разрез Б-Б на фиг.8;

Вертлюг (фиг.1, 2) содержит вал 1, корпус вертлюга 2 и корпус подшипникового узла 3. В этом и последующих примерах предусматривается фланцевое присоединение шнека к валу вертлюга. Для подачи бетонной смеси или буровых растворов в средней части вертлюга образована жидкостная полость 4, в корпусе выполнен патрубок 5 для присоединения нагнетательного трубопровода, а вал имеет соединенные между собой поперечное и продольное отверстия. Уплотнения жидкостной полости включают сальниковую набивку 6 и 7, к которой со стороны жидкостной полости примыкают установленные на валу упорные кольца 8 и 9, а со стороны торцов корпуса вертлюга - нажимные втулки 10 и 11. Корпус вертлюга через проушины 12 соединен шпильками 13 с корпусом подшипникового узла 3. На этих же шпильках 13 закреплены нажимные втулки 10 и 11.

В рабочем режиме сальниковая набивка поджата втулками 10 и 11, уплотнение работает одновременно как торцовое (по поверхности упорных колец 8, 9) и как радиальное (по поверхности вала 1).

Замену сальниковой набивки выполняют в следующей последовательности (см. фиг.3-7). Освобождают от крепления и выводят из корпуса вертлюга нажимные втулки 10 и 11

(фиг.3), затем сдвигают корпус 2 вниз (фиг.4) - в результате к сальниковой набивке 6 открыт доступ, как с торца, так и по цилиндрической ее поверхности. После извлечения набивки 6 сдвигают корпус 2 вверх (фиг.5) и извлекают сальниковую набивку 7. Затем возвращают корпус 2 в исходное (рабочее) положение (фиг.6), заполняют уплотнения сальниковой набивкой и поджимают ее нажимными втулками 10 и 11 (фиг.7).

В вертлюге, показанном на фиг.8-9, каждая нажимная втулка выполнена сборной из отдельных деталей - двух нажимных колец, внутреннего и внешнего, и нескольких перемычек между ними (соединение этих деталей может быть как разъемным, так и неразъемным). К сальниковой набивке 6 и 7 со стороны торцов корпуса 2 примыкают внутренние нажимные кольца 14, имеющие коническую форму. На шпильках 13 закреплены внешние нажимные кольца 15 и 16 с Г-образными перемычками 17. Внутренний диаметр колец 15 и 16 больше диаметра корпуса 2. В корпусе 2 выполнены открытые с торцов прорези 18, ширина которых превышает ширину перемычек 17. Упорные кольца 19 и 20 сопряжены с буртиками 21 на валу вертлюга.

Работа вертлюга не отличается от описанной в предыдущем примере реализации полезной модели.

Замену сальниковой набивки выполняют аналогично предыдущему примеру, однако доступ к ней обеспечивается частично через прорези 18. Кроме того, в отличие от предыдущего примера, нет помех от нажимной втулки смещению корпуса 2 в крайние положения - корпус 2 проходит при этом сквозь кольцо 15 или 16, а перемычки 17 размещаются в прорезях 18. Таким образом, смещение корпуса 2 из рабочего положения может быть уменьшено не менее чем на длину прорези, что позволяет уменьшить длину вала.

Примеры выполнения подтверждают возможность достижения заявленного технического результата - обеспечение лучшего доступа к уплотнениям для замены сальниковой набивки без демонтажа и без существенной разборки вертлюга.

Перечисленные примеры не исчерпывают возможные варианты реализации полезной модели. Так, нажимные втулки могут быть закреплены непосредственно на корпусе вертлюга, могут быть использованы другие известные средства для установки упорных колец на валу и т.д.

1. Вертлюг для шнековой буровой установки, содержащий вал, подшипниковый узел, корпус вертлюга и уплотнения жидкостной полости, отличающийся тем, что в него введен корпус подшипникового узла, при этом корпус вертлюга соединен с корпусом подшипникового узла с возможностью продольного смещения относительно вала, а уплотнения жидкостной полости включают упорные кольца, установленные на валу и примыкающие к сальниковой набивке уплотнений со стороны жидкостной полости, и нажимные втулки.

2. Вертлюг по п.1, отличающийся тем, что в него введены конические кольца, примыкающее к сальниковой набивке со стороны нажимной втулки, с возможностью воздействия на сальниковую набивку по направлению к корпусу вертлюга.

3. Вертлюг по п.1 или 2, отличающийся тем, что корпус вертлюга имеет открытые с торцов прорези.

4. Вертлюг по п.3, отличающийся тем, что нажимная втулка выполнена в виде внутреннего и внешнего нажимных колец и перемычек между ними, при этом внутренние размеры внешнего кольца превышают соответствующие внешние размеры корпуса вертлюга в области прорезей, а прорези выполнены с возможностью взаимодействия с указанными перемычками.