установка для горизонтального бурения скважин

Формула изобретения

Установка для горизонтального бурения скважин, содержащая бур, гидромотор и корпус, в котором размещены привод подачи с вращателем и штанга с ключами управления, бур соединен с штангой, а гидромотор с вращателем, отличающаяся тем, что вращатель снабжен шпинделем и конической зубчатой передачей, а ее зубчатое колесо имеет полость, в которой размещен шпиндель с возможностью горизонтальных перемещений, внутренняя коническая резьба шпинделя и его упорный торец выполнены ответными наружному резьбовому наконечнику с упорным пояском хвостовика штанги, в передней своей части корпус снабжен быстросъемным центратором, через который соосно шпинделю пропущен хвостовик бура, соединенный с штангой, а наружная коническая резьба, упорный поясок и размер «под ключ» хвостовика бура аналогичны хвостовику штанги, причем один из ключей управления - передний, установлен свободно внутри корпуса на оси с возможностью угловых перемещений в вертикальной плоскости и его размер «под ключ» выполнен ответным размеру «под ключ» на хвостовике бура или штанги, вращатель имеет один или несколько торцевых выступов, другой ключ управления расположен на хвостовике штанги, выполнен съемным с ответными торцевыми выступами, и торцевые выступы вращателя и ответные им ключа управления имеют возможность взаимодействия между собой, привод подачи представляет собой гидроцилиндр с штоком, последний имеет возможность взаимодействия с корпусом, гидроцилиндр снаружи имеет цапфы с роликами и через ролики перекинуты гибкие элементы в виде цепей, причем один конец каждой цепи закреплен на вращателе, другой - на корпусе, а последний снабжен направляющими, имеющими возможность контактирования с ответными пазами вращателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и строительству, в частности к оборудованию для бестраншейной прокладки труб в стесненных условиях под дорогами и другими инженерными сооружениям.

Известна установка бурового станка, включающая корпус, шпиндель с патроном и установленный на корпусе механизм поворота шпинделя с гидроцилиндрами. Этот механизм снабжен траверсой, взаимодействующими между собой цилиндрическими кулачками, один из которых жестко связан с корпусом, а другой установлен на траверсе с возможностью вращения и передачи крутящего момента, а подача осуществляется гидроцилиндрами (см. патент России №1157201, Е21В 3/02, опубл. 23.05.1985). Однако из-за наличия траверс установка имеет повышенные габариты, а механизм свинчивания-развинчивания штанг довольно сложен, поэтому такой станок нельзя использовать в стесненных условиях, например в стандартных бетонных колодцах диаметром около одного метра с одновременным размещением в колодце оператора.

Известен станок для горизонтального бурения скважин, содержащий станину и буровые штанги, бур, гидромотор с вращателем, шпиндель и устройство управления (см. патент России №2265121, Е21В 44/02, опубл. 27.11.2005). Станок не удобен для работы в стесненных условиях, например в колодцах и котлованах из-за больших продольных габаритов.

Известна, принятая за прототип, установка для горизонтального бурения скважин, содержащая бур, гидромотор и корпус, в котором размещены привод подачи с реверсивным вращателем и штанга с ключами управления, бур соединен с штангой, а гидромотор - с вращателем (см. патент России №2189427, Е21В 7/04, опубл. 20.09.2002). Данная установка является транспортабельной, ее легко перемещать с объекта на объект, но ее использование в колодцах невозможно из-за больших габаритов, массы и сложности управления процессами бурения при наличии гидравлически управляемых ключей.

Техническим результатом данного изобретения является снижение габаритов установки, упрощение ее конструкции и повышение удобства и безопасности работы.

Сущность изобретения как технического решения выражается в совокупности следующих существенных признаков.

Установка для горизонтального бурения скважин содержит бур, гидромотор и корпус, в котором размещены привод подачи с вращателем и штанга с ключами управления, бур соединен с штангой, а гидромотор - с вращателем. Последний снабжен шпинделем и конической зубчатой передачей, а ее зубчатое колесо имеет полость, в которой размещен шпиндель с возможностью горизонтальных перемещений, внутренняя коническая резьба шпинделя и его упорный торец выполнены ответными наружному резьбовому наконечнику с упорным пояском хвостовика штанги, в передней своей части корпус снабжен быстросъемным центратором, через который соосно шпинделю пропущен хвостовик бура, соединенный с штангой, а наружная коническая резьба, упорный поясок и размер «под ключ» хвостовика бура аналогичны хвостовику штанги, причем один из ключей управления - передний - установлен свободно внутри корпуса на оси с возможностью угловых перемещений в вертикальной плоскости и его размер «под ключ» выполнен ответным размеру «под ключ» на хвостовике бура или штанги, вращатель имеет один или несколько торцевых выступов, другой ключ управления расположен на хвостовике штанги, выполнен съемным с ответными торцевыми выступами, торцевые выступы вращателя и ответные им ключа управления имеют возможность взаимодействия между собой, привод подачи представляет собой гидроцилиндр с штоком, последний имеет возможность взаимодействия с корпусом, гидроцилиндр снаружи имеет цапфы с роликами и через ролики перекинуты гибкие элементы в виде цепей, причем один конец каждой цепи закреплен на вращателе, другой - на корпусе, а последний снабжен направляющими, имеющими возможность контактирования с ответными пазами вращателя.

На фиг.1 представлена схема установки для горизонтального бурения скважин в вертикальном сечении; на фиг.2 показан вид А по фиг.1; на фиг.3 - вид Б по фиг.1, на фиг.4 изображен съемный ключ хвостовика штанги; на фиг.5 - размещение оборудования и оператора в колодце.

Установка для горизонтального бурения скважин содержит бур 1, гидромотор 2 и корпус 3, в котором размещен привод подачи с вращателем 4 и штанга 5 с ключами управления, бур 1 соединен с штангой 5, а гидромотор 2 - с вращателем 4. Последний снабжен шпинделем 6 и конической зубчатой передачей 7, а ее зубчатое колесо 8 имеет полость, в которой размещен шпиндель 6 с возможностью горизонтальных перемещений, внутренняя коническая резьба 9 шпинделя 6 и его упорный торец 10 выполнены ответными наружному резьбовому наконечнику с упорным пояском 11 хвостовика штанги 5, в передней своей части корпус 3 снабжен быстросъемным центратором 12, через который соосно шпинделю 6 пропущен хвостовик бура 1, соединенный с штангой 5, а наружная коническая резьба 13, упорный поясок 11 и размер «под ключ» хвостовика 14 бура 1 аналогичны хвостовику штанги 5, причем один из ключей управления - передний 15 - установлен свободно внутри корпуса 3 на оси 16 с возможностью угловых перемещений в вертикальной плоскости и его размер «под ключ» выполнен ответным размеру «под ключ» на хвостовике 14 бура 1 или штанги 5, вращатель 4 имеет один или несколько торцевых выступов 17, другой ключ управления расположен на хвостовике штанги 5, выполнен съемным с ответными торцевыми выступами 19, торцевые выступы 17 вращателя 4 и ответные им 19 ключа 18 имеют возможность взаимодействия между собой, привод подачи представляет собой гидроцилиндр 20 с штоком 21, последний имеет возможность взаимодействия с корпусом 3, гидроцилиндр 20 имеет снаружи цапфы 22 с роликами 23 и через ролики 23 перекинуты гибкие элементы в виде цепей 24, причем один конец каждой цепи 24 закреплен на вращателе 4, другой - на корпусе 3, а последний снабжен направляющими 25, имеющими возможность контактирования с ответными пазами 26 вращателя 4.

Кроме того, установка имеет пульт управления 27.

Установка для горизонтального бурения скважин работает следующим образом. Перед началом работы установку монтируют, например, в колодце, размещают пульт управления 27 оператора, кассету с штангами, подключают напорные шланги гидромотора 2 и гидроцилиндра 20 (маслостанция, шланги, емкость для бурового раствора, кассета с штангами не показаны). По внутренним полостям к месту бурения подается буровой раствор либо воздух. Оператор включает подачу при помощи штока 21 гидроцилиндра 20, бур 1 перемещается вперед при движении цепей 24, а ход вращателя 4 и бура 1 равен удвоенному ходу гидроцилиндра 20. Прямолинейное движение вращателя 4 вперед и назад происходит по направляющим 25 в пазах 26.

Когда бур 1 продвинется вперед на длину штанги 5, то ключ 18 устанавливают на размер «под ключ» ее хвостовика, включают гидромотор 2 и вращатель 4 в обратную сторону. Тогда шпиндель 6 вывертывается из наружной резьбы 9 хвостовика и сдвигается влево. Штанга 5 не проворачивается, поскольку диаметр внутреннего упорного торца 10 меньше диаметра упорного пояска 11. Затем вращатель 4 отводят до отказа влево и вставляют другую штангу 5, взятую из кассеты. На хвостовике предыдущей штанги 5 фиксируют ключ 15, включают гидромотор 2 и вращатель 4 свинчивает обе штанги 5 при помощи внутренней конической резьбы 9 и наружной конической резьбы 13. В этом случае вся буровая плеть предыдущих штанг (не показано) не проворачивается.

После того как скважина пробурена, при обратном ходе бура 1 используют расширители (не показано) для увеличения диаметра скважины. В этом случае центратор 12 заменяют на другой большего диаметра для пропуска расширителя и соединенной с ним трубы.

Предлагаемая установка имеет малые габариты, небольшую массу, простую конструкцию, транспортабельна, работать с ней удобно и безопасно.