Устройство для бурения скважин
Настоящая полезная" модель относится к буровой технике и может быть использована для бурения наклонных и горизонтальных скважин, а также в строительстве для бурения скважин. Устройство для бурения скважин содержит блок управления, буровую мачту, на которой с возможностью перемещения посредством подъемно-спускового механизма установлена каретка с буровым инструментом, и мачту лебедки для перемещения грузов с подъемно-спусковым механизмом, нижний конец которой закреплен в верхней части буровой мачты, при этом имеется двигатель, связанный с приводом, расположенным в верхней части буровой мачты, а привод выполнен с возможностью передачи движения поочередно подъемно-спусковому механизму каретки и подъемно-спусковому механизму лебедки. 1 н.п. ф-лы, 11 з.п. ф-лы, 2 илюстр.
Полезная модель относится к буровой технике и может быть использована в строительстве для бурения круглых скважин в грунте под железобетонные опоры, набивные сваи и т.д., а также для бурения наклонных и горизонтальных скважин средней протяженности.
В настоящее время как в отечественной, так и в зарубежной практике наблюдается тенденция создания малогабаритного мобильного бурового оборудования, обусловленная большим объемом проведения выработок малых площадей сечений, особенно в горных местах и местах со сложным рельефом, где невозможно установить обычную крупногабаритную буровую технику.
При этом одной из основных задач при разработке малогабаритного мобильного бурового оборудования является разработка приводов для подъемно-спусковых механизмов, а также для рабочих буровых инструментов, которые обладали бы небольшими габаритами и массой, а также были бы многофункциональны.
Известно устройство для бурении скважин, содержащее базовую машину с мачтой, буровую штангу со шпонками, основной привод рабочего органа с выходным валом, рабочий орган в виде шнекового бура с хвостовиком, и дополнительный привод для центробежной разгрузки с выходным валом и зубчатой
передачей, при этом основной и дополнительный приводы размещены в корпусе, который установлен на мачте с возможностью перемещения относительно последней, а выходные валы приводов выполнены полыми со шпонками (Патент РФ №1808955, Е 21 В 7/24, 1993 г.).
За счет применения данного многофункционального привода значительно увеличена производительность бурения, однако данный привод имеет достаточно большие габариты и вес, что затрудняет его использование в труднодоступных местах и местах со сложным рельефом местности.
Известен также мобильно-буровой агрегат, содержащий транспортную базу с размещенной на ней в транспортном положении буровой вышкой, буровой лебедкой и трансмиссией привода буровой лебедки и ротора, при этом имеется съемная приводная приставка, размещенная в отдельном корпусе, и включающая цилиндрические сателлит и приводную шестерню, надетую на приводной вал, выходной конец которого соединен с трансмиссией привода ротора, при этом приводной вал имеет дополнительную шестерню, первую коническую шестерню для зацепления со второй конической шестерней, вал которой соединен с трансмиссией привода ротора (Патент РФ №2260105, Е 21 В 3/04, 7/02; 2005 г.), выбранный в качестве прототипа.
В данном мобильно-буровом агрегате обеспечена возможность применения универсального привода ротора по типу привода с горизонтальным приводным валом, привода ротора снизу без промежуточной опоры, что обеспечило определенное снижение габаритов и веса данного агрегата.
Однако данный агрегат имеет значительные габаритные размеры и большой вес, что не позволяет использовать его в труднодоступных местах, и местах со сложным рельефом местности.
Задачей настоящей полезной модели является создание малогабаритного устройства для бурения скважин, обладающего небольшим весом, за счет применения универсального привода, выполненного с возможностью передачи движения поочередно подъемно-спусковому механизму каретки и подъемно-спусковому механизму лебедки.
Техническим результатом настоящей полезной модели является уменьшение веса и габаритов устройства для бурения скважин.
Указанная выше задача решена за счет того, что в устройстве для бурения скважин, содержащим блок управления, буровую мачту, на которой с возможностью перемещения посредством подъемно-спускового механизма установлена каретка с буровым инструментом, и мачту лебедки для перемещения грузов с подъемно-спусковым механизмом, нижний конец которой закреплен в верхней части буровой мачты, при этом имеется двигатель, связанный с приводом, расположенным в верхней части буровой мачты, при этом привод выполнен с возможностью передачи движения поочередно подъемно-спусковому механизму каретки и подъемно-спусковому механизму лебедки.
Целесообразно, чтобы буровая мачта была выполнены из полого профиля, а подъемно-спусковой механизм каретки содержал замкнутую на каретке через стальные пружины роликовую цепь, установленную на двух звездочках, расположенных в верхней и нижней частях буровой мачты, при этом роликовая цепь проходила через полость профиля буровой мачты.
Желательно, чтобы мачта лебедки была выполнены из полого профиля, а подъемно-спусковой механизм лебедки содержал роликовый блок с тросом, на одном конце которого имеется средство для крепления грузов, а другой конец которого закреплен на барабане лебедки, жестко соединенном с муфтой
электромагнитного блока сцепления, при этом барабан лебедки размещен вблизи верхней части буровой мачты, а трос проходит через полость профиля мачты лебедки.
Предпочтительно, чтобы привод двигателя содержал червячный редуктор и шлицевой вал, на котором жестко установлена шестерня червяка, находящаяся в зацеплении с червячным валом, приводимым в движение двигателем, при этом шлицевой вал был выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения и поочередного взаимодействия со звездочкой подъемно-спускового механизма каретки и электромагнитным блоком сцепления подъемно-спускового механизма мачты лебедки.
Желательно, чтобы каретка имела вращатель бурового инструмента с автономным двигателем и редуктором.
Целесообразно, чтобы в устройстве для бурения скважин блок управления имел частотный преобразователь, выполненный с возможностью управления автономным двигателем и двигателем подъемно-спусковых механизмов каретки и лебедки.
Желательно, чтобы в устройстве для бурения скважин вращатель бурового инструмента и автономный двигатель были выполнены в виде моноблока.
Предпочтительно, чтобы устройство для бурения скважин в качестве автономного двигателя имело электродвигатель.
Возможно, чтобы устройство для бурения скважин в качестве автономного двигателя имело гидродвигатель.
Целесообразно, чтобы в устройстве для бурения скважин подъемно-спусковой механизм каретки имел игольчатые подшипники, на которых установлена каретка с возможностью ее перемещения по буровой мачте.
Предпочтительно, чтобы устройство для бурения скважин в качестве вращателя бурового инструмента имело планетарный вращатель.
Целесообразно, чтобы в устройстве для бурения скважин подъемно-спусковой механизм каретки имел тормозное устройство, размещенное на каретке, и выполненное с возможностью регулировки скорости подачи каретки в зависимости от грунта.
Приведенное выше конструктивное выполнение устройства для бурения скважин позволило за счет использования универсального привода уменьшить вес и сократить габариты устройства, что обеспечило возможность его использования на малых площадях, в горных местах и местах со сложным рельефом при одновременном обеспечении высоких параметров бурения, в частности глубины бурения и диаметра бурения.
Для более подробного раскрытия настоящей полезной модели далее приводится описание конкретных возможных вариантов ее исполнения с соответствующими чертежами.
Фиг.1 - общий вид устройства для бурения скважин, выполненного согласно полезной модели.
Фиг.2 - функциональная схема привода двигателя подъемно-спусковых механизмов каретки и лебедки, выполненная согласно полезной модели.
Устройство для бурения скважин (см. Фиг.1, 2) содержит буровую мачту 1, с размещенным на ней приводом 2 подъемно-спускового механизма лебедки 3, и подъемно-спускового механизма каретки 4, на которой установлен вращатель 5 бурового инструмента с автономным двигателем 6. При этом вращатель 5 и автономный двигатель 6 могут быть выполнены в одном моноблоке, а в качестве
автономного двигателя 6 может использоваться как электродвигатель, так и гидромотор.
Мачта 7 лебедки 3 может быть выполнена в виде полого профиля и имеет регулируемый угол наклона, и в собранном состоянии имеет высоту от земли и до ее верхней части около 10 метров, что позволяет устанавливать в скважину металлокаркас длиной около 10 метров. Подъемно-спусковой механизм мачты 7 лебедки 3 имеет роликовый блок 8 с тросом, на одном конце которого имеется средство для крепления грузов 9, а другой конец которого закреплен на барабане лебедки 10, размещенном вблизи верхней части буровой мачты 1, при этом трос проходит внутри полости профиля мачты 7 лебедки 3.
Подъемно-спусковой механизм каретки 4 содержит замкнутую на каретке через стальные пружины роликовую цепь 11, установленную на двух звездочках 12, расположенных в верхней и нижней частях буровой мачты 1, которая может быть выполнена из полого профиля, при этом роликовая цепь 11 проходит через полость профиля буровой мачты 1, а каретка 4 установлена на игольчатых подшипниках (на чертежах не показаны).
Привод 2 выполнен с возможностью передачи движения или подъемно-спусковому механизму каретки 4 или подъемно-спусковому механизму лебедки 3, и содержит червячный редуктор 13 и шлицевой вал 14, на котором жестко установлена шестерня червяка 15, которая находится в зацеплении с червячным валом 16, приводимым в движение двигателем (на чертежах не показан).
При этом шлицевой вал 14 выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения и поочередного взаимодействия со звездочкой 12 подъемно-спускового механизма каретки 4 и с электромагнитным блоком сцепления 17
подъемно-спускового механизма лебедки 3, при этом муфта 18 электромагнитного блока сцепления 17 жестко соединена с барабаном 10 лебедки 3.
На каретке 4 может быть расположено тормозное устройство (на чертежах не показано), выполненное с возможностью регулировки скорости подачи каретки 4 в зависимости от грунта.
Применение данного тормозного устройства под определенным давлением обеспечивает стабильную подачу каретки 4.
Устройство для бурения скважин может быть размещено на транспортной базе 20, в качестве которой в данном варианте исполнения используется гусеничный минитранспортер.
Кроме того, для использования устройства для бурения скважин в труднодоступных местах, оно может быть установлено на автономном устройстве горизонтирования (на чертежах не показано).
Устройство также содержит блок управления (на чертежах не показан), который может иметь частотный преобразователь тока для управления двигателем и автономным двигателем, при этом блок управления может быть расположен как на данном устройстве, так и на транспортной базе.
Работает устройство следующим образом.
При бурении шнековый бур вращается при помощи вращателя 5, управляемого автономным двигателем 6. После окончания бурения каретка 4 с вращателем 5 поднимается в верхнюю часть буровой мачты 1 за счет подъемно-спускового механизма каретки 4, управляемого приводом 2 двигателя. При этом на шлицевой вал 14 передается вращение от двигателя через червячный редуктор 13. При продольном перемещении шлицевого вала 14 в одно положение, он входит во взаимодействие со звездочкой 12, которая приходит в движение, осуществляя запуск
подъемно-спускового веханизма каретки 4. При продольном перемещении шлицевого вала 14 в другое положение, он входит в зацепление с электромагнитным блоком сцепления 17, с которым, посредством муфты 18 соединен барабан 10 подъемно-спускового механизма лебедки 3. При этом происходит запуск подъемно-спускового механизма лебедки 3, и груз, установленный на средстве крепления груза 9 опускается до уровня вращателя 5. Кроме того, при включении функции «свободный сброс» привод 2 переходит в режим свободного падения груза, установленного на средстве крепления груза 9. При этом данный груз используется в качестве разрушающего инструмента, установленного на лебедке 3.
Таким образом за счет применения универсального привода 2, имеющего небольшой вес и габариты, а также за счет выполнения привода двигателя 2 с червячным редуктором 13 и шлицевым валом 14, передающим поочередно движение на звездочку 12 и электромагнитный блок сцепления 17, удалось значительно снизить вес и габариты устройства для бурения скважин, что обеспечило возможность его использования в труднодоступных местах и местах со сложным рельефом местности.
Как очевидно специалистам в данной области техники, данную полезную модель легко разработать в других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности данной полезной модели.
При этом, настоящие варианты осуществления необходимо считать просто иллюстративными, а не ограничивающими, причем объем полезной модели представлен ее формулой, и предполагается, что здесь включены все возможные изменения и область эквивалентности пунктам формулы данной полезной модели.
1. Устройство для бурения скважин, содержащее блок управления, буровую мачту, на которой с возможностью перемещения посредством подъемно-спускового механизма установлена каретка с буровым инструментом, и мачту лебедки для перемещения грузов с подъемно-спусковым механизмом, нижний конец которой закреплен в верхней части буровой мачты, отличающееся тем, что имеет двигатель, связанный с приводом, расположенным в верхней части буровой мачты, при этом привод выполнен с возможностью передачи движения поочередно подъемно-спусковому механизму каретки и подъемно-спусковому механизму лебедки.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что буровая мачта выполнена из полого профиля, а подъемно-спусковой механизм каретки содержит замкнутую на каретке через стальные пружины роликовую цепь, установленную на двух звездочках, расположенных в верхней и нижней частях буровой мачты, при этом роликовая цепь проходит через полость профиля буровой мачты.
3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что мачта лебедки выполнена из полого профиля, а подъемно-спусковой механизм лебедки содержит роликовый блок с тросом, на одном конце которого имеется средство для крепления грузов, а другой конец которого закреплен на барабане лебедки, жестко соединенным с муфтой электромагнитного блока сцепления, при этом барабан лебедки размещен вблизи верхней части буровой мачты, а трос проходит через полость профиля мачты лебедки.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что привод двигателя содержит червячный редуктор и шлицевой вал, на котором жестко установлена шестерня червяка, находящаяся в зацеплении с червячным валом, приводимым в движение двигателем, при этом шлицевой вал выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения и поочередного взаимодействия со звездочкой подъемно-спускового механизма каретки и электромагнитным блоком сцепления подъемно-спускового механизма мачты лебедки.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каретка имеет вращатель бурового инструмента с автономным двигателем и редуктором.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что блок управления содержит частотный преобразователь, выполненный с возможностью управления автономным двигателем и двигателем подъемно-спусковых механизмов каретки и лебедки.
7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что вращатель бурового инструмента и автономный двигатель выполнены в виде моноблока.
8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в качестве автономного двигателя имеет электродвигатель.
9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в качестве автономного двигателя имеет гидродвигатель.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подъемно-спусковой механизм каретки имеет игольчатые подшипники, на которых установлена каретка с возможностью ее перемещения по буровой мачте.
11. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в качестве вращателя бурового инструмента оно имеет планетарный вращатель.
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подъемно-спусковой механизм каретки имеет тормозное устройство, размещенное на каретке, и выполненное с возможностью регулировки скорости подачи каретки в зависимости от грунта.
