ПОРТАТИВНАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к буровой технике и предназначена, в частности, для вращательного бурения скважин под воду.
Известен усовершенствованный бурильный аппарат, содержащий опорное основание из бруса, на котором установлена на тросовых тягах вертикальная опорная стойка с направляющими под подвижную траверсу. По сторонам стойки размещены гидравлические цилиндры подъемно-опускного устройства, поршневые стержни которых пропущены сквозь верхние крышки цилиндров и прикреплены резьбовым соединением к подвижной опорной траверсе с установленным на ней кронштейном. Траверса и кронштейн имеют возможность при движении поршневых стержней скользяще перемещаться вверх-вниз по направляющим опорной стойки. На кронштейне установлен буровой вращательный механизм в виде вертикально-горизонтальной конической зубчатой передачи, на горизонтальном валу которой закреплен шкив, соединенный ременной передачей со шкивом отдельно стоящего привода [патент GB 106133, опубл. 10.05.1917]. Недостатком известного бурильного аппарата является его сложная конструкция, громоздкая кинетическая компоновка вращательного механизма и ненадежная работа ременной передачи из-за периодического соскакивания плоского ремня со шкивов при их вращении.
Также, известно автоматическое буровое устройство, содержащее круглое опорное основание, в центре которого вертикально установлена с возможностью поворота вокруг своей оси направляющая стойка с вертикальной зубчатой планкой под шестерню подъемно-опускного устройства. На направляющей стойке установлена с возможностью перемещения вверх-вниз по зубчатой планке каретка с подъемно-опускным устройством и кронштейном, на котором установлен электрический двигатель и буровой вращательный механизм, соединенный шкивно-ременной передачей с электрическим двигателем и имеющий возможность перемещаться по дуге окружности вокруг направляющей стойки [патент JP 7324582, опубл. 12.12.1995]. Недостатком известного бурового устройства является ограниченная область применения из-за невозможности полной детально-узловой разборки и сборки бурового устройства в случае необходимости его доставки в труднодоступное место для производства буровых работ.
В качестве прототипа принята портативная буровая установка, содержащая опорное рамное основание, на котором вертикально установлена направляющая рамная стойка, выполненная из неразъемных профильных элементов, перемещающаяся по направляющей стойке вверх-вниз при помощи закрепленной на стойке цепной лебедки каретка,
на которой закреплен электрический двигатель и буровой вращательный механизм в виде вертикально-горизонтальной конической зубчатой передачи, на горизонтальном валу которой закреплен шкив, соединенный вертикальной ременной передачей со шкивом электрического двигателя [www.prosadci.net]. Недостатком известной портативной буровой установки является громоздкая кинетическая компоновка ее вращательного механизма, снижающая надежность работы установки, ограниченная область применения из-за трудоемкости работ по детально-узловой разборке и сборке буровой установки в случае необходимости доставки ее в труднодоступное место для производства буровых работ, что требует дополнительных затрат человеческого труда.
Технической задачей, для решения которой предлагается буровая установка, является расширение области применения, снижение трудоемкости при разборке и сборке, повышение надежности и удобства при эксплуатации.
Указанная техническая задача решается предлагаемой портативной буровой установкой, содержащей опорное основание, на котором закреплена в положении, близком к вертикальному, направляющая рама, перемещающаяся по направляющей раме вверх-вниз при помощи лебедки каретка с закрепленными на ней электрическим двигателем и буровым вращательным механизмом, вал которого соединен шкивно-ременной передачей с валом электрического двигателя. Новым является то, что опорное основание выполнено в виде отдельных опор под стойки направляющей рамы, сама рама выполнена разборной и состоит из стоек, жестко соединенных в верхней и в нижней части съемными перемычками, каретка выполнена в виде подвижной подвесной траверсы, на торцах которой жестко прикреплены ползуны, скользяще перемещающиеся по стойкам направляющей рамы, а на продольных сторонах траверсы, в равновесном положении и противоположно друг другу, закреплены электрический двигатель и буровой вращательный механизм. Вал электрического двигателя и вал вращательного механизма могут быть соединены горизонтальной шкивно-ременной передачей, при этом лучше, если вал электрического двигателя и вал вращательного механизма будут расположены в вертикальном положении. Установка будет устойчивой, если будет содержать не менее двух отдельных опор под стойки направляющей рамы, при этом опоры могут быть жестко прикреплены к нижней части стоек. Новым, также, является то, что внутри вала бурового вращательного механизма расположен проходной канал, входное отверстие которого выполнено с возможностью стыкования с подводящим штуцером, а выходное отверстие выполнено с возможностью стыкования с каналом буровой штанги. Лучше, если вал электрического двигателя и вал вращательного механизма будут расположены в вертикальном положении. Стыковое соединение с подводящим штуцером может быть
выполнено вращающимся. Лучше, если стыковое соединение с подводящим штуцером будет выполнено разъемным. Стыковое соединение с подводящим штуцером может быть зафиксировано при помощи резьбовой муфты.
Полезная модель поясняется графическими материалами. На фиг.1 показан общий вид портативной буровой установки, на фиг.2 показан продольный разрез установки, на фиг.3 показан поперечный разрез установки, на фиг.4 показано местное сечение в месте расположения бурового вращательного механизма.
Конструкция предлагаемой буровой установки поясняется на примере конкретного выполнения скважины под воду.
Портативной буровая установка укомплектована двумя направляющими стойками 1, выполненными из стальной трубы ⌀ 50 мм длиной 2,2 м (см. фиг.1 и 2). К нижним концам стоек 1 приварены центральной частью две отдельные опоры 2 из стального швеллера [14 длиной 1,0 м. Верхняя часть стоек 1 предназначена для установки верхней съемной перемычки 3 из стальной трубы ⌀ 50 мм длиной 1,0 м, на концах которой приварены соединительные элементы 4 из отрезков стальных труб ⌀ 60 мм длиной 0,2 м с фиксирующими винтами 5. К верхней перемычке 3 при помощи хомутов 6 прикреплена тросовая электрическая лебедка 7 грузоподъемностью Q=500 кгс, работающая от напряжения 220 В. Нижняя часть стоек 1 предназначена для установки нижней съемной перемычки 8 из стальной трубы ⌀ 50 мм длиной 1,0 м, на концах которой приварены соединительные элементы 9 в виде пальцев из отрезков гладкокатанных стальных стержней ⌀ 18 мм длиной 0,15 м. Для установки нижней перемычки 8 в нижней части внутренних сторон стоек 1 приварены отрезки стальных труб 10 с внутренним ⌀ 19 мм длиной 0,15 мм. Буровая установка, также, комплектуется подвесной траверсой 11 из стального швеллера [24 длиной 1,0 м, на торцах которой приварены ползуны 12 из продольно разрезанных отрезков стальных труб ⌀ 60 мм длиной 0,3 м, а на одной из продольных сторон траверсы 11 установлен на болтах в вертикальном положении электрический двигатель 13 с оборотами вала 2850 об/мин., работающий от напряжения 220 В (см. фиг.3). На вале двигателя 13 закреплен шкив 14. На противоположной стороне траверсы 11 приварен корпус обоймы 15, в которую установлен на подшипниках 16 в вертикальном положении вал 17 бурового вращательного механизма (см. фиг.4). На вале 17 бурового вращательного механизма закреплен при помощи шпоночного соединения 18 шкив 19. Шкив 14 двигателя 13 и шкив 19 вала 17 соединены клиноременной передачей 20. Масса двигателя 13, установленного с одной продольной стороны подвесной траверсы 11, уравновешивается суммарной массой обоймы 15 с подшипниками 16, валом 17 и шкивом 19, установленных с другой стороны траверсы 11. Для подвешивания к крюку тросовой
лебедки 7 сверху траверсы 11 приварена дугообразная подвеска 21 из стального гладкокатанного стержня ⌀ 18 мм. Внутри вала 17 бурового вращательного механизма расположен проходной канал 22, входное отверстие которого выполнено с возможностью стыкования с вращающимся подводящим штуцером 23, а выходное отверстие выполнено с возможностью стыкования с каналом буровой штанги 24, внутренний диаметр которой составляет 25 мм (см. фиг.4). Стыковое соединение с вращающимся подводящим штуцером 23 выполнено разъемным, при этом разъем стыкового соединения зафиксирован от смещения при помощи муфты 25 с левой резьбой, в которую устанавливается вращающийся подводящий штуцер 23 и фиксируется от смещения двумя рядами подшипников 26. Буровая штанга 24 и буровой вращательный механизм соединены резьбовой соединительной муфтой 27. Буровая установка дополнительно комплектуется направляющей 28 трубой ⌀ 40 мм длиной 1,0 м, насадкой 29 из отрезка трубы ⌀ 50 мм длиной 0,2 м с приваренным к ней отводом 30 загрязненной грунтом оборотной воды, набором буровых штанг 24 с внутренним ⌀ 25 мм длиной 1,5 м. Также, установка укомплектована водяным насосом, способным перекачивать от 10 до 15 куб.м оборотной воды в час на высоту от 25 до 35 м и работающим от напряжения 220 В, воздушным компрессором, способным создавать рабочее давление от 4 до 8 атм и работающим от напряжения 220 В, двумя емкостями по 0,5 куб.м оборотной воды каждая, и комплектом резиновых шлангов ⌀ от 18 до 38 мм (не показано).
Портативную буровую установку в разобранном виде можно переносить на руках, или перевозить в багажнике или прицепе легкового автомобиля. Доставленную к месту бурения буровую установку собирают в следующей последовательности. Первоначально обе направляющие стойки 1 в лежачем положении соединяют верхней перемычкой 3, на которой закреплена тросовая электрическая лебедка 7, а затем соединенные в верху стойки 1 устанавливают на опорах 2 в вертикальное положение. К крюку тросовой лебедки 7 подвешивают за дугообразную подвеску 21 подвесную траверсу 11 с установленными на ней электрическим двигателем 13 и валом 17 со шкивом 19 вращательного механизма. Шкив 14 двигателя 13 и шкив 19 вала 17 соединяют клиноременной передачей 20. В подвешенном состоянии траверса 11 находится в уравновешенном горизонтальном положении, так как масса двигателя 13 примерно равна массе бурового вращательного элемента без буровой штанги 24. При помощи лебедки 7 подвесную траверсу 11 поднимают на высоту до 1,5 м и ориентируют ползуны 12 траверсы 11 на направляющие стойки 1 рамы, после чего стойки 1 сдвигают до упора в ползуны 12 и устанавливают пальцы соединительных элементов 9 нижней перемычки 8 в гнезда из труб 10, расположенные в нижней части стоек 1, после чего опоры 2 фиксируют к поверхности грунта
стальными кольями. В точку бурения скважины забивают отрезок направляющей 28 трубы под буровую штангу 24 и надевают на нее насадку 29 с приваренным к ней отводом 30 для загрязненной грунтом оборотной воды. Рядом с буровой установкой устанавливают две емкости (не показаны), одна из которых наполнена чистой технической водой и в нее установлен водяной насос со шлангом, подсоединенным к вращающемуся подводящему штуцеру 23, который в свою очередь соединен через муфту 25 с проходным каналом 22 вала 17 бурового вращательного механизма, состыкованного с буровой штангой 24. Вторую емкость устанавливают под отвод 30 для приема загрязненной грунтом оборотной воды из скважины. Подсоединенную к буровому вращательному механизму буровую штангу 24 устанавливают в направляющую трубу 28 и включают буровую установку. При помощи насоса осуществляют подачу оборотной воды из первой емкости, вода проходит по шлангу, подводящему штуцеру 23, по проходному каналу 22 и попадает в канал вращающейся буровой штанги 24, где через отверстие в наконечнике штанги 24 входит в контакт с почвой, вымывая ее и вытесняя на поверхность. Загрязненная грунтом оборотная вода по отводу 30 стекает во вторую емкость, где отстаивается, затем водяным насосом ее отсасывают по шлангу в первую емкость и вторично подают по шлангу, подводящему штуцеру 23, проходному каналу 22 вала 17 бурового вращающегося механизма в буровую штангу 24. По мере прохождения скважины буровая штанга 24 наращивается следующей штангой 24, соединясь при помощи резьбовой муфты 27, пока не достигнет водоносного слоя грунта. Достигнув водоносного слоя, при помощи тросовой лебедки 7 извлекают из скважины буровые штанги 24 и на их место устанавливают в скважину обсадную трубу соответствующего диаметра (не показана). Затем скважину при помощи компрессора продувают сжатым воздухом, устанавливают скважинный насос и приступают к ее эксплуатации.