Свердловинний щілиноутворювач

Реферат: Cвердловинний щілиноутворювач містить штовхач із шарнірно закріпленими на ньому різцями і упорну напрямну зі зворотною пружиною. Штовхач виконаний у вигляді поршня з діафрагмою і штоком, на якому утворена опора і надягнута втулка, а на кінці виконаний наскрізний паз у якому в одній площині установлені на осях різці. Упорна напрямна має різьбу і виконана у формі ковпака з поздовжніми наскрізними прорізами, торці яких мають уклони, при цьому штовхач установлений у циліндрі з виступом. Технічний результат: підвищення надійності роботи щілиноутворювача і, як наслідок, довговічності роботи різців. UA 106005 C2 (12) UA 106005 C2 UA 106005 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гірничої справи і призначений для утворення порожнин у гірському масиві з метою розвитку тріщин з наступним розривом вибуховим способом або гідророзривом. Відомий пристрій для прорізання зародкових щілин у свердловині, що містить корпус із торцевим елементом для зв'язку з носійно-поворотною штангою, поворотну вісь із робочим органом, установлену ексцентрично і паралельно поздовжній осі корпусу, фрикційну муфту, пристосування повороту робочого органу і розпірно-центруючий елемент, що центрує [1]. Недоліком даного пристрою є складність конструкції, яка пов'язана з необхідністю використання спеціального передавального механізму для висування робочих органів. Найбільш близьким аналогом щілиноутворювача, який вибраний як прототип, є пристрій для утворення поперечних порожнин на стінках свердловин, що містить штовхач із шарнірно закріпленими на ньому ріжучими органами і упорна напрямна, виконана у формі стакана з поздовжніми вікнами для виходу ріжучих органів і донними перехресними ухилами для розвороту ріжучих органів [2]. Спільними суттєвими ознаками відомого пристрою і пристрою, який заявляється, є корпус, штовхач з різцями і упорна напрямна зі зворотною пружиною. Недоліком прототипу є те, що він має низьку стійкість різців з-за відсутності надійного регулювання раціональною силою різання різцем стінок свердловини, що може привести до перебільшення цієї сили і руйнування різців. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення свердловинного щілиноутворювача, в якому за рахунок оснащення його упорної напрямної у формі ковпака з поздовжніми наскрізними прорізями, штовхачем у вигляді поршня з діафрагмою і штоком з установленими на ньому різцями досягається підвищення надійності роботи і, як наслідок, довговічності роботи різців. Поставлена задача вирішується свердловинним щілиноутворювачем, що містить штовхач з шарнірно закріпленими на ньому різцями і упорну напрямну зі зворотною пружиною, стосовно винаходу, штовхач виконаний у вигляді поршня з діафрагмою і штоком, на якому утворена опора і надягнуті втулка з пружиною, а на кінці виконаний наскрізний паз, в якому в одній площині установлені на осях різці, а упорна напрямна має різьбу і виконана у формі ковпака з поздовжніми наскрізними прорізями, торці яких мають уклони, при цьому штовхач установлений у циліндрі з виступом. Наявність у корпусі поршня зі штоком дозволяє утворювати порожнини на будь-якій заданій довжині свердловини і міняти зусилля подачі різців, залежно від міцності руйнованої породи, зміною тиску робочої рідини. Наявність уступу у корпусі дозволяє обмежити хід поршня і відповідно величину виходу різців, тим самим одержати необхідний діаметр щілини і уникнути їхнього заклинювання. Наявність наскрізного паза дозволяє встановити в ньому в одній площині різці, а наявність опори дозволяє стопорити пружину. Наявність на штоку пружини і втулки дозволяє утримувати різці усередині упорної напрямної і повертати їх у вихідне положення при закінченні роботи з нарізування щілини. Установка різців в одній площині дозволяє збільшити їхню товщину (переріз), тобто міцність, у порівнянні з перехресною установкою робочих органів (див. прототип) при однакових малих діаметрах свердловини, яка використовується. Наявність в упорній напрямній різьби дозволяє безпосередньо з'єднати її з корпусом і передавати більший крутний момент, ніж через штирі (див. прототип) при однакових малих діаметрах свердловини, яка використовується. Для спрощення конструкції упорної напрямної, її прорізи виконані так, що сполучають дві функції. Вони призначені для виходу різців і їх розвороту за допомогою ухилів, які утворені на торцях прорізів. Наявність діафрагми дозволяє змінювати тиск робочої рідини. Таким чином, сукупність суттєвих ознак у конструкції свердловинного щілиноутворювача, який заявляється, забезпечують підвищення надійності його роботи. Суть винаходу, що заявляється, пояснюється кресленнями на різних стадіях роботи (фіг. 13). На фіг. 1 зображений свердловинний щілиноутворювач у вихідному положенні в поздовжньому розрізі по центральній осі симетрії. На фіг. 2 зображений поперечний розріз А-А щілиноутворювача перпендикулярно центральній осі симетрії. На фіг. 3 показане розташування щілиноутворювача в свердловині після утворення щілини. Свердловинний щілиноутворювач складається з корпусу 1, у якому розташований поршень 2 зі штоком 3 і зворотна пружина 14. У корпусі є уступ 4. Шток 3 на торці має наскрізний паз 5, у 1 UA 106005 C2 5 10 15 20 25 30 35 якому на осях 13 закріплені різці 9. На шток 3 надягнуті втулка 7 і пружина 8, які впираються в опору 6 і підтримують різці 9 у вихідному положенні. На корпус 1 накручена упорна напрямна 10. В упорній напрямній 10 утворені на протилежних сторонах прорізі 11, торці яких мають ухили 12. На інший кінець корпусу 1 нагвинчений штуцер 15, який має різьбу для з'єднання з буровими штангами і канал В для подачі робочої рідини. Поршень 2 і шток 3 мають канал Б для подачі промивної рідини, в якому вставлена діафрагма 16. Свердловинний щілиноутворювач працює в такий спосіб. На буровий постав накручують через штуцер 15 щілиноутворювач і подають у свердловину на необхідну глибину, надають йому буровим верстатом обертовий рух, а під поршень 2 через канал В подають рідину під тиском. При цьому поршень 2 зі штоком 3 починають поступально рухатися в корпусі 1, стискаючи зворотну пружину 14. Різці 9 насуваються на ухили 12, сковзають по них, при цьому розвертаються і виходять із упорної напрямної 10 через прорізі 11, впроваджуються в породу і починають її руйнувати. В залежності від обертання і поступового висування різців 9 утворюється щілина, величина діаметра якої залежить від висоти різців 9 і довжини ходу поршня 2, яка обмежена уступом 4 у корпусі 1, щоб уникнути заклинювання різців. При висуванні різці 9 розвертаються і через втулку 7 стискають пружину 8. Робоча рідина через діафрагму 16 і канал Б у поршні 2 зі штоком 3 надходить під різці 9, прохолоджує їх і виносить штиб у зазор між корпусом щілиноутворювача і свердловиною. Щілиноутворювач обертають до повного прорізання зародкової щілини. У цьому випадку поршень 2 дійде до уступу 4 у корпусі 1 і зупиниться. Обертання виключають і знімають надлишковий тиск рідини. Тоді пружина 14 повертає поршень 2 зі штоком 3 у вихідне положення, при цьому пружина 8 через втулку 7 впливає на різці 9, і вони засуваються через прорізі 11 усередину упорної напрямної 10. Перед нарізанням щілини визначають зусилля подачі різця і частоту обертання щілиноутворювача в залежності від міцності гірської породи, яка руйнується. Частота обертання щілиноутворювача регулюється буровим верстатом. Зусилля подачі різця залежить від тиску робочої рідини, яке може регулюватися розміром діаметра отвору діафрагми 16. Розмір діаметра отвору діафрагми розраховується, вона виготовляється та установлюється на поршні щілиноутворювача. Це дає можливість одержувати з великою точністю таки зусилля різання на різцях, які не перевищують припустимих і дозволяють отримати раціональні режими різання порід, а точність регулювання тиску робочої рідини насосною установкою низька і більш складно її здійснити. Джерела інформації: 1. А.С. СРСР №1307056, кл. Е21 С37/00, бюл. №16, 1987. 2. Патент СРСР №1790674, кл. Е21 С37/00, бюл. №3, 1993. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 Свердловинний щілиноутворювач, що містить штовхач з шарнірно закріпленими на ньому різцями і упорну напрямну зі зворотною пружиною, який відрізняється тим, що штовхач виконаний у вигляді поршня з діафрагмою і штоком, на якому утворена опора і надягнуті втулка з пружиною, а на кінці виконаний наскрізний паз, в якому в одній площині установлені на осях різці, а упорна напрямна має різьбу і виконана у формі ковпака з поздовжніми наскрізними прорізами, торці яких мають уклони, при цьому штовхач установлений у циліндрі з виступом. 2 UA 106005 C2 3 UA 106005 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4