Бурильный амортизатор

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 040579 (21) 2763080/22-03 с присоединением заявки HP — .

CoIo3 Советских

Социалистических

Республик (ii)848571 (51)М. Кл

Е 21 В 17/06

Государетвенный комитет

СССР

IIo делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230781.Бюллетень Мо 27

Дата опубликования описания 23.07.81 (53) УДК 622. 24.. 05 (088. 8 ) Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов (71) Заявитель (54 ) БУРИЛЬНЫЙ АМОРТИЗАТОР

Изобретение относится к горной технике, а именно к инструменту для бурения скважин.

При бурении многолетнемерзлых рыхлых отложений, представленных крупновалунистыми включениями с высоким коэффициентом крепости, в бурильном инструменте периодически возникают ударные нагрузки, при которых вибровращательное бурение происходит с отрывом буровой коронки от забоя.

Это снижает эффективность бурения и вызывает большие динамические нагрузки на бурильную каретку станка.

При бурении крепких пород станка- 15 ми вращательного и ударно-вращательного действия также наблюдается возврат энергии в виде упругих импульсов от забоя к рабочему органу станка.

Одним из методов борьбы с этим 20 явлением . является использование в компоновке бурильной колонны амортизатора, преобразующего кинетическую энергию отскока бурильного инструмента в момент уцара в потенциальную энергию сжатого упругого элемента . По окончании удара потенциальная энергия преобразуется вновь в кинетическую энергию движения бурильного инструмента к забою. 30

Известен амортизатор бурильной колонны, включающий корпус и вал, установленные с возможностью телескопического перемещения и связанные друг с другом упругим элементом, выполненным в виде гофрированной оболочки с радиальным направлением гофр (11.

Недостаток этой конструкции заключается в том, что она не обеспечивает достаточной эффективности использования отраженной энергии, так как .возврат осевой энергии забою осуществляется с периодом, кратным частоте собственных колебаний буриль- . ного устройства, а демпфирование крутильных ударных нагрузок устройства не происходит.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является бурильный амортизатор, включающий вал и корпус, установленные с возможностью телескопического перемещения и связанные между собой винтовой парой, упругий элемент, установленный между корпусом и валом, ограничи- . тель осевых и крутильных перемещений вала и корпуса. Один конец упругого элемента жестко связан с валом, а другой связан с корпусом винтовой

848571 парой с шагом, отличным от шага винтовой пары, связывающей вал и корпус.

Известная конструкция обеспечивает демпфирование осевых и крутильных ударных нагрузок и возврат накопленной валом потенциальной энергии упругой деФормации кручения и растяжения или сжатия через долото заЬою (2) .

Однако известная конструкция не обеспечивает достаточной; надежности работы устройства из-за большого количества деталей и их подвижных соединений, Цель изобретения — упрощение конструкции бурильного амортизатора.

Указанная цель достигается тем, что упругий элемент жестко связан с корпусом и выполнен в виде оболочки со спиральными гофрами.

На фиг. 1 показан бурильный амортизатор, разрез; на фиг. 2 — то же, изометрия. Бурильный амортизатор имеет переходник между бурильной коронкой

1 и штангой 2 и состоит из трубчатого вала 3 с резьбой для соединения с коронкой 1 и трубчатого корпуса 4 с резьбой для соединения со штангой

2. Вал 3 и корпус 4 соединены друг с другом упругим элементом, выполненным в виде оболочки 5 со спиральными гофрами. Один конец упругого

3 элемента жестко закреплен, например приварен к валу 3, а другой — к корпусу 4. Вал 3 и корпус 4 установлены с воэможностью взаимного телескопического перемещения.

На внутренней поверхности трубчатой части вала 3 имеется ограничитель

его осевых и крутильных перемещений, выполненный в виде кольцевого усту" па 6, на котором имеются, по меньшей 4 мере, два зубчатых выступа /, а в нижней части трубчатой гайки 4 имеются пазы 8 по форме соответствующие форме зубчатьы выступов.

Внутри амортизатора имеется 4 сквозное отверстие 9 для пропуска промывочлого агента.

Амортизатор работает следующим образом.

В процессе вибровращательного бурения крепких пород возникают ударные нагрузки, действующие на инструмент. Однако амортизатор не передает ударную энергию в буровую штангу 2, а аккумулирует ее спиральными гофрами упругого элемента с последующим возвратом забою по окончании ударного импульса. Один отраженный, от забоя ударный импульс распределяется амортизатором на два, меньшие по амплитуде (первый образуется о при. соприкосновении бурильной коронки с забоем, второй — при ударе ниппеля о гайку), Благодаря спиральному расположению гофров амортиэатор демпфирует 6 как осевые ударные нагрузки, так и крутнльные. При распрямлении сжатого спирально-гофрированного корпуса 5 коронка 1 возвращается в исходное положение с поворотом по направлению вращения, дополнительно разрушая при этом забой.

При этом вал 3 является наковальней, a трубчатый корпус 4 — ударником. Зубчатые выступы /, входящие при сжатии и повороте спиральных гофров в пазы 8, ограничивают черезмерные осевые и крутильные деформации, предотвращая разрушение упругого элемента 5..

Ослабление импульса и частичный возврат его забою позволяет снизить действие ударных нагрузок на узлы бурильного агрегата и станка в целом.

Кроме осевых и крутильных усилий на амортизатор действуют также возникающие в процессе бурения изгибающие усилия. Однако наличие телескопически установленных вала 3 и корпУса 4 предотвращает разрушение упругого элемента.

В процессе бурения многолетнемерзлых отложений резко увеличиваются крутильные нагрузки. При этом упругие элементы сжимаются, сближая вал 3 и корпус 4 до полного зацепления зубчатых выступов 7 с пазами 8, и амортизатор работает как жесткое продолжение бурильной штанги 2. Bypevze при этом осуществляется без отрыва коронки от забоя, т.е. в вибровращательном режиме.

В связи с тем, что возникающая энергия отскока бурильного инструмента от забоя аккумулируется упругим элементом амортизатора с последующей отдачей накопленной энергии непосредственно на разрушающий орган бурильного инструмента, увеличивается время контакта бурильного инструмента с забоем, что в свою очередь позволяет разрушить дополнительный., объем буримых пород..

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении срока службы амортизатора за счет упрощения его конструкции.

Формула изобретения

Бурильный амортизатор, включающий вал и корпус, установленные с воэможностью телескопического перемещения, упругий элемент, установленный между .корпусом и валом и жестко связанный с последним, и ограничитель осевых и крутильных перемещений вала и корпуса, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения конструкции, упругий элемент жестко связан с корпусом и выполнен

848571

ФЕЯ

Составитель В. Родина

Редактор В. Иванова Техред g. Коштура Корректор Н. Швыдкая

Заказ 6028/31

Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в виде оболочки со спиральными гофрами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФР1 М 1235236, кл. 5 а 17/04, опублик. 1968.!

Авторское свидетельство СССР

9 649819, кл. К 21 В 17/06, 1975.