кернорватель

Формула изобретения

1. КЕРНОРВАТЕЛЬ, содержащий корпус с окнами и перемычками между ними, поворотные рычажки с пазами в хвостовиках, установленных в окнах с охватом пазами перемычек, и валики, установленные в отверстиях рычажков, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления и повышения выхода керна, особенно в слабосцементированных породах, за счет увеличения его диаметра, в перемычках выполнены отверстия под валики, число окон равно удвоенному числу поворотных рычажков, а ширина двух окон и перемычки между ними равна по меньшей мере ширине рычажка.

2. Кернорватель по п.1, отличающийся тем, что стенки проемов окон по обе стороны перемычек параллельны, а ось отверстия в перемычке расположена под прямым углом к радиусу корпуса, который делит перемычку пополам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для отрыва и удержания керна - кернорвателям.

Известен кернорватель, содержащий корпус с окнами и перемычками между окнами и поворотные рычажки, каждый из которых смонтирован на валике, установленном в отверстиях, выполненных в рычажке и двух перемычках. В каждой перемычке имеется по два отверстия. Число окон в корпусе равно числу рычажков. Проемы смежных окон расположены под углом друг к другу [1].

Известен способ изготовления кернорвателя, включающий введение рычажка в окно с наружной стороны корпуса и выполнение каждого окна в отдельной операции [1].

Недостаток известных кернорвателя и способа его изготовления - повышенная трудоемкость изготовления, т.к. для засверловки отверстия под валик в корпусе под острым углом к поверхности последнего надо предварительно сделать фрезеровку в этом месте. Что касается установки рычажка, то естественно его введение в окно с наружной стороны корпуса.

Известен принятый за прототип кернорватель, содержащий корпус с окнами и перемычками между окнами, и размещенные в окнах на валиках поворотные рычажки с пазом в тыльной части, в котором размещена часть корпуса. Валики выполнены за одно целое с рычажками и размещены в пазу на наружной поверхности корпуса. Число окон в корпусе равно числу рычажков. Проемы смежных окон расположены под углом друг к другу [2].

Известен принятый за прототип способ изготовления кернователя, включающий выполнение каждого окна в корпусе в отдельной операции и введение рычажков в окна корпуса с наружной стороны корпуса [2].

Недостаток известных кернорвателя и способа его изготовления, принятых в качестве прототипа, - недостаточный диаметр керна, определяемый увеличенным диаметром валиков. Валики выполнены за одно целое с рычажком. Рычажки изготавливают штамповкой или, чаще всего, вследствие их сложной конфигурации - литьем. Литые детали имеют низкие механические свойства. В связи с этим валики, испытывающие наибольшие срезающие напряжения из всех элементов кернорвателя, приходится делать большого диаметра, что вследствие фиксированного диаметра всего устройства, вписанного в определенный диаметр скважины, ограничивает диаметр керна. Увеличивается трудоемкость изготовления кернорвателя вследствие фрезерования пазов соответствующего размера под валики на наружной поверхности корпуса.

Цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления и повышение выхода керна, особенно в слабосцементированных породах, благодаря увеличению диаметра керна.

Поставленная цель достигается в керноpвателе тем, что в пазу рычажка размещена перемычка между окнами и в этой перемычке выполнено отверстие под валик. Ось отверстия в перемычке расположена под прямым углом к радиусу корпуса, который делит перемычку пополам. Число окон и число перемычек между ними равны удвоенному числу рычажков. Ширина двух окон и перемычки между ними, расположенной в пазу рычажка, равна по меньшей мере ширине рычажка. Стенки проемов окон по обе стороны этой перемычки параллельны.

Поставленная цель достигается в способе изготовления керноpвателя тем, что рычажки вводят в окна изнутри корпуса. Два окна с параллельными стенками проемов выполняют за одну операцию.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный кернорватель отличается тем, что в пазу рычажка размещена перемычка между окнами и в этой перемычке выполнено отверстие под валик. Ось отверстия в перемычке расположена под прямым углом к радиусу корпуса, который делит перемычку пополам. Число окон и число перемычек между ними равны удвоенному числу рычажков, ширина двух окон и перемычки между ними, расположенной в пазу рычажка, равна по меньшей мере ширине рычажка. Стенки проемов окон по обе стороны этой перемычки параллельны.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный способ изготовления кернорвателя отличается тем, что рычажки вводят в окна изнутри корпуса, а два окна с параллельными стенками проемов выполняют за одну операцию.

Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнительный анализ заявленного технического решения не только с прототипом, но и с другими известными решениями в данной области техники, не выявил в них признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Отличительный признак заявленного кернорвателя, заключающийся в том, что в пазу рычажка размещена перемычка между окнами и в этой перемычке выполнено отверстие под валик, причем ось отверстия в перемычке расположена под прямым углом к радиусу корпуса, который делит перемычку пополам, обеспечивает увеличение диаметра керна благодаря тому, что рычажок и валик являются разными деталями, и валик естественно может быть изготовлен не объемным путем - литьем, а механической обработкой, например точением, и может быть изготовлен из высокопрочных материалов (в том числе титанового сплава; ввиду очень малых размеров практически диаметр равен нескольким миллиметрам, а длина - паре сантиметров, расход материала мизерный. Это позволяет увеличить диаметр керна, что приводит и к росту выноса керна. Снижается трудоемкость изготовления - исключаются фрезеровки под валики, а отверстие в перемычке сверлится под прямым углом к ее стенке.

Отличительный признак заявленного кернорвателя, заключающийся в том, что число окон и число перемычек между ними равны удвоенному числу рычажков, ширина двух окон и перемычки между ними, расположенной в пазу рычажка, равна по меньшей мере ширине рычажка, а стенки проемов окон по обе стороны этой перемычки параллельны, также снижает трудоемкость изготовления. Удвоение числа окон снижает трудоемкость изготовления. Поскольку ширина двух окон и дополнительной перемычки равна ширине рычажка, так же как и ширина одного окна в прототипе, равна той же ширине рычажка, уменьшается съем металла (на ширину перемычки), и при фрезеровании двух окон наборной фрезой (по две фрезы, каждая шириной, равной ширине окна, и проставка между ними шириной, равной ширине перемычки) за счет уменьшения площади фрезерования можно увеличить скорость фрезерования.

Отличительный признак заявленного способа изготовления кернорвателя, заключающийся в том, что рычажки вводят в окна изнутри корпуса, описывает единственно возможный способ сборки кернорвателя предложенной конструкции.

Отличительный признак заявленного способа изготовления кернорвателя, заключающийся в том, что два окна с параллельными стенками проемов выполняют за одну операцию, позволяет снизить трудоемкость изготовления.

Таким образом, приведенные отличительные особенности кернорвателя и способа изготовления кернорвателя обеспечивают достижение цели изобретения.

На фиг. 1 показан кернорватель, частичный продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - кернорватель, дан вариант исполнения без перемычек с непараллельными стенками; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3.

Кернорватель содержит корпус 1 с окнами 2, рычажки 3 и валики 4. Окна 2 могут быть парные, тогда число окон равно удвоенному числу рычажков 3 (фиг. 1-2) либо числу рычажков 3, тогда они большие и в каждом окне частично расположены два рычажка 3 (фиг. 3-4). Если окна 2 парные, то у двух соседних окон 2 стенки 5 проемов параллельны друг другу. Между каждой парой окон 2 с параллельными стенками 5 имеется перемычка 6 непараллельными стенками 5, расположенная между рычажками 3. Между двумя окнами 2 с параллельными стенками 5 расположена перемычка 7 с параллельными стенками 5, расположенная в пазу рычажка 3. Если окна 2 непарные, большие, то имеются только перемычки 7 с параллельными стенками, расположенные в пазах рычажков 3, а перемычек 6 с непараллельными стенками между ними нет (фиг. 3-4). В перемычке 7 выполнено отверстие 8, перпендикулярное радиусу корпуса, делящему перемычку 7 пополам. В рычажках также выполнено отверстие 9, соосное отверстию 8. В отверстия 8 и 9 помещен валик 4.

Изготавливают кернорватель следующим образом. Из трубного проката вытачивают втулку - будущий корпус 1. В этой втулке выфрезеровывают окна 2; по одному большому, по числу рычажков 3, или удвоенное число парных. В последнем случае наборной фрезой, состоящей из двух фрез, каждая из которых имеет ширину, равную ширине будущего окна 2, и проставки между ними, ширина которой равна ширине дополнительной перемычки 7, фрезеруют в изготовленной втулке (для корпуса 1) окна 2 заданной высоты. Рычажки 3 изготавливают штамповкой (что предпочтительнее, поскольку их конфигурация сравнительно несложная) или литьем с последующей (при необходимости) доводкой с помощью механической обработки до точных размеров. Изготавливают валики 4 из проволоки, предпочтительно титановой. Сверлят отверстия 8 в дополнительных перемычках 7 и отверстия 9 в рычажках 3. Вводят в полость корпуса 1 рычажок 3, и изнутри корпуса 1 вводят рычажок 3 в окно 2. В отверстия 8 и 9 вставляют валик 4 и закрепляют его известным способом, например кернением. Аналогично вводят и закрепляют все рычажки 3 и валики 4. Если кернорватель при эксплуатации устанавливается в кожух, валики 4 (титановые) можно не закреплять и использовать повторно, по мере выхода из строя рычажков.

Когда керн входит внутрь корпуса 1 кернорвателя, он поднимает рычажки 3, которые, поворачиваясь вокруг валиков 4, переходят в положение, близкое к вертикальному. Когда кернорватель поднимают для отрыва керна, рычажки 3 врезаются в керн и возвращаются в горизонтальное положение, удерживая керн. При отрыве керна и его удержании при подъеме инструмента срезающая нагрузка воспринимается высокопрочными валиками 4.

По предлагаемому техническому решению разработан кернорватель для керна диаметром 60 мм.

Техническим преимуществом предлагаемых кернорвателя и способа его изготовления являются увеличение диаметра керна и, в результате, увеличение выноса керна, а также снижение трудоемкости изготовления кернорвателя.

Общественно-полезным преимуществом предлагаемых технических решений является сокращение средств и времени, затрачиваемых на разведку и освоение новых месторождений.