Підводний буровий верстат

1. Підводний буровий верстат, що включає раму, механізм подачі та механізм обертання, бу 37679 можливістю герметизувати корпус принаймні тоді, коли вихідний вал рушія не обертається. Ці ознаки є достатні у всі х випадках. Відмінними від прототипу також є суттєві ознаки: вихідний вал рушія виконано з двох частин, з'єднаних муфтою, а герметичний корпус забезпечено люком з кришкою. Ці ознаки характеризують винахід переважно в особливих умовах його використання - на великих глибинах під водою, де великий тиск води і через це ущільнення може зруйнуватись при обертанні вала (бо воно ущільнює герметичний корпус принаймні тоді, коли вал не обертається). Для спрощення операції заміни ущільнення після підняття підводного бурового верстата на поверхню служать виконаний з двох частин, з'єднаних муфтою, вихідний вал рушія та люк з кришкою, якими забезпечено герметичний корпус. При здійсненні винаходу досягаються нові технічні результати: в зв'язку з заповненням герметичного корпусу газом, в конструкції підводного бурового верстата використовується загальнопромисловий (а значить відносно простий і дешевий) рушій замість складного і дорогого спеціального мастилозаповненого. Крім того, вихідний вал рушія ущільнюється простим і відносно дешевим загальнопромисловим ущільненням, бо ущільнювати герметичний корпус (щоб не вийшов газ під тиском) необхідно тільки тоді, коли вихідний вал рушія не обертається; коли підводний буровий верстат опущено на дно і включено обертання вихідного валу, ущільнювати його вже не потрібно (ущільнення може бути й зруйнованим) - вода не зайде в герметичний корпус через газ під тиском, для швидкої заміни ущільнення на поверхні вихідний вал виконано з двох частин, з'єднаних муфтою, а герметичний корпус забезпечено люком з кришкою. Таким чином, досягаються задачі: спрощення конструкції бурового верстата через використання загальнопромислових простих рушія та ущільнення для його вихідного вала; підвищення надійності в зв'язку з тим, що руйнування ущільнення вихідного валу р ушія заплановано і не приводить до відмови; забезпечення екологічної безпеки, бо взагалі виключаються витоки мастила (через відсутність) з герметичного корпусу, які були можливі в разі руйнування ущільнення герметичного корпусу, заповненого мастилом. Суть винаходу ілюстр ується графічними матеріалами. На фіг. 1 зображений підводний буровий верстат - загальний вигляд, на фіг. 2 - розріз рушія у герметичному корпусі; на фіг. 3 - розріз механізму подачі та механізму обертання. Буровий верстат має раму 1, механізм подачі 2, що складається з гайки-зірочки 3 та підшипників 4 і 5, в яких вона установлена з можливістю обертання; механізм обертання 6, що складається з зірочки 7 зі шпонкою 8 і підшипника 9. Зірочка 7 установлена в підшипнику 9, та підшипнику 5 механізму подачі з можливістю обертання. Механізм подачі 2 та механізм обертання 6 конструктивно об'єднані в єдиний диференциально-гвинтовий механізм 10 (підводні бурові верстати з такими механізмами відомі (див., наприклад: Лукошков А.В. Те хника исследования морского дна. – Л.: С удостроение, 1984. - С. 150, рис. 4.9). По осі буріння установлена на рамі 1 та закріплена розтяжками порожниста направляюча труба 11, всередині якої проходить бурова штанга 12, на зовнішній поверхні якої зроблена гвинтова нарізка 13 і поздовжній шпонковий паз 14. Бурова штанга 12 проходить також крізь гайкузірочку 3 механізму подачі 2 та зірочку 7 механізму обертання 6, при цьому шпонка 8 зірочки 7 входить в повздовжній шпонковий паз 14. Гайка-зірочка 3 та зірочка 7 за допомогою зубчастих пасів 15 та 16 з'єднані з проміжним валом 17, на якому посаджені відповідні зірочки 18 та 19. Причому, зірочка 18, з'єднана з проміжним валом 17 через односторонню муфту 20 (яка передає обертання від проміжного вала 17 зірочці 18 тільки в одному напрямку, при обертанні проміжного вала 17 в іншому напрямку зірочка 18 не обертається). При цьому співвідношення зубців пар зірочок 3 і 19 та 7 і 18 різні. На корпусі диференціально-гвинтового механізму 10 встановлено промивний насос 21 з зірочкою 22 на валу та герметичний корпус 23, який заповнено газом під тиском. В середині герметичного корпусу 23 встановлено рушій 24, ви хідний вал якого 25 складається з двох частин - вер хньої 26 та нижньої 27. Обидві частини вала мають шліци 28, з'єднані між собою шліцьовою муфтою 29, яка може легко (рукою) бути піднятою вгору (вали при цьому роз'єднуються), чи опущена донизу через люк 30 в герметичному корпусі. Люк закритий кришкою 31 з ущільненням. На вихідному валі 25 (на нижній частині 27) в місці його виходу з герметичного корпусу 23 встановлено ущільнення 32, яке може ущільнювати герметичний корпус принаймні тоді, коли вихідний вал не обертається і яке можна зняти чи поставити через люк 30. На нижній частині 25 вихідного вала встановлено блок зірочок 33 з двома зірочками 34 і 35. Зірочка 34 з'єднана зубчастим пасом 36 з зірочкою 22 промивного насоса 21, а зірочка 34 - з зубчастим насосом 37 з проміжним валом 17. Промивний насос 21 з'єднано за допомогою промивного рукава 38 через сальник-вертлюг 39, що встановлений на верхньому кінці бурової штанги 12, з внутрішньою порожниною бурової штанги 12. Бурова штанга 12 на своєму нижньому кінці має керноприймач з буровою коронкою 40, енергозабезпечення та управління верстатом відбувається через кабель-трос 41, що закріплений на кронштейні 42. Для заповнення герметичного корпусу газом служить штуцер 43. Підводний буровий верстат працює таким чином. Перед занурюванням підводного бурового верстата герметичний корпус 23 через штуцер 43 заповнюють газом під тиском, який рівний, або трохи більший, ніж тиск води на глибині, на якій буде проводитись буріння. Поки вал не обертається, герметичний корпус ущільнюється ущільненням 32, газ не виходить із герметичного корпусу 23. Ущільнення виконане таким чином, що ущільнює герметичний корпус принаймні тоді, коли вихідний вал не обертається - це манжетне ущільнення для нерухомих валів, найпростіше за конструкцією (ущільнення вала, що обертається під тиском газу та рідини - складна технічна проблема, потребує складних рішень, конструкція такого ущільнення не досить дійсна). 2 37679 Станок спускають під воду кабель-тросом 41 на дно, включають обертання рушія 24, яке через вихідний вал 25, зірочку 34 та зубчастий пас 37 передається проміжному валу 17, а через його зірочки 18 та 19 - гайці-зірочці 3 та зірочці 7, які теж починають обертатися, але з різними швидкостями через різні співвідношення зубців відповідних пар зірочок (див. вище).3ірочка 7 через шпонку 8 та повздовжній шпонковий паз 14 обертає бурову штангу 12, а гайка-зірочка 3 (яка обертається з такою швидкістю, ніж зірочка 7) через гвинтову нарізку 13 створює рух бурової штанги 12 вниз, притискуючи керноприймач з буровою коронкою 40, що обертається разом з буровою штангою 12, до забою. Таким чином відбувається буріння. Водночас обертання вихідного вала 25 через зірочку 35, зубчастий пас 36 та зірочку 22 передається промивному насосу 21, який перекачує воду, що оточує підводний буровий верстат, по промивному рукаву 38 через промивний сальник-вертлюг 39 у внутрішню порожнину бурової штанги 12, звідки вода поступає в свердловину і виносить із неї продукти буріння. Після закінчення буріння керн залишається в керноприймачеві з буровою коронкою 40, рушій переключають на зворотне обертання. Зірочкагайка 3 при цьому обертається в зворотному напрямку, а зірочка 7 не обертається через те, що обертання в цьому напрямі не передає зірочці 18 (а через неї зубчастий пас 16 і зірочці 7) одностороння муфта 20. Гайка-зірочка 3 через гвинтову нарізку 13 створює скорений (бо бурова штанга зовсім не обертається) зворотній (вверх) р ух бурової штанги, до ви хідного положення. Після цього буровий верстат з керном, що знаходиться в керноприймачеві з коронкою 40, піднімається на поверхню. Після включення обертання рушія на дні ущільнення 32, особливо на великих глибинах, через високий тиск води на нього зовні і газу зсередини герметичного корпусу 23, може бути зруйноване, бо воно вибране простим загальнопромисловим для ущільнення принаймні тоді, коли вихідний вал не обертається. Але вода при цьому не зайде в герметичний корпус через високий тиск газу в ньому, підводний буровий верстат продовжує працювати. Під час підйому підводного бурового верстату на поверхню газ буде виходити з герметичного корпусу через зруйноване ущільнення і на поверхні його тиск зрівняється з атмосферним. Для подальшої підготовки підводного бурового верстата до роботи відкривають кришку 31, через люк піднімають шліцьову муфту 29 вгору, виймають зруйноване ущільнення 32, а замість нього ставлять нове, після чого шліцьову муфту 29 опускають вниз, з'єднуючи обидві частини вихідного вала, кришку люка закривають, герметичний корпус 23 заповнюють газом під тиском, як це описано вище. Таким чином, заповнення газом герметичного корпусу (замість заповнення мастилом) дає змогу використати простий загально промисловий рушій, (а не створювати складний дорогий мастилозаповнений, що працює в мастилі під тиском), при цьому використовувати просте ущільнення, яке потрібно тількитоді, коли вихідний вал рушія не обертається (бо коли підводний буровий верстат спущене на дно ущільнення вже не потрібне, воно може біти зруйнованим - вода не зайде в герметичний корпус через тиск газу в ньому). Це все дозволяє значно спростити конструкцію підводного бурового верстата. Крім того, підвищується його надійність, бо зруйнування ущільнення вихідного валу не впливає на працездатність підводного бурового верстата (в прототипі це може призвести до аварії). Заповнення герметичного корпусу газом під тиском (а не мастилом) повністю виключає можливість витоку мастила в навколишнє середовище і тим самим забезпечує екологічну безпеку. В разі використання підводного бурового верстата на великих глибинах, коли є найбільша вірогідність, що ущільнення вихідного вала рушія буде зруйноване при його обертанні, спрощено заміну ущільнення на нове на поверхні - тим, що вихідний вал зроблено з двох частин, з'єднаних муфтою, а в герметичному корпусі є люк. В НВТОВ "Океанмаш" виконані пророби нового підводного бурового верстата, виконані розрахунки, планується розробка документації та виготовлення. 3 37679 Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4