БУРОВОЙ ШНЕК

Полезная модель относится к горной технике, а именно к буровым шнекам, используемым преимущественно для бурения скважин малых диаметров в строительстве и на открытых горных работах.
Известен буровой шнек с замковым безрезьбовым соединением, содержащий винтовую спираль и трубу с жестко присоединенными к ее концам хвостовиком и муфтой безрезьбового замкового соединения (Рис.34. Сафохин М.С, Катанов Б.А. Машинист бурового станка на карьере. Учебник для средних профессиональных училищ. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1984. - С.64)
Недостаток данного бурового шнека заключается в том, что муфта безрезьбового замкового соединения имеет уширение диаметра относительно трубы бурового шнека по всей длине, что и предопределяет образование в замковых соединениях данного типа грунтовых пробок большой толщины, существенно осложняющих процесс бурения. При этом само безрезьбовое замковое соединение существенно усложняет работы по механизации процессов сборки-разборки буровых колонн.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является буровой шнек с цилиндрическим резьбовым замковым соединением, содержащий винтовую спираль и трубу с жестко присоединенными к ее концам хвостовиком, выполненным без сбега резьбы, и муфтой резьбового замкового соединения (Рис.48. Вращательное шнековое бурение геологоразведочных скважин / Д.Н.Башкатов, Ю.А.Олоновский. - М.: Недра, 1968. - С.91-92).
Данный буровой шнек имеет хорошую выдачную способность из-за равенства наружных диаметров трубы и замкового соединения. При этом сама конструкция цилиндрического резьбового соединения, без сбега резьбы, достаточно технологична и проста в изготовлении.
Недостаток данного бурового шнека при эксплуатации заключается в невысокой долговечности его замковых соединений при бурении скважин малого диаметра но увеличенной глубины, равно как и бурение скважин в переувлажненных грунтах, вследствие того, что высокие крутящие моменты на колонне буровых шнеков существенно увеличивают момент затяжки замкового соединения заставляя хвостовик действовать как пуансон т.е. практически раздавать(раздавливать) первый прослабленный виток резьбы и деформировать муфту, прослабленную резьбой по плоскости ее сопряжения с хвостовиком.
Полезная модель направлена на повышение долговечности бурового шнека при бурении скважин малых диаметров и увеличенной глубины, которое достигается за счет того, что в буровом шнеке с цилиндрическим резьбовым замковым соединением, содержащем винтовую спираль и трубу с жестко присоединенными к ее концам хвостовиком, выполненным без сбега резьбы, и муфтой резьбового замкового соединения, на конце муфты, в плоскости ее сопряжения с хвостовиком, выполнено уширение в виде кольцевого буртика, высота которого равна выступу резьбы, а его ширина превышает половину шага резьбы, но не более чем на шаг. При этом сторона кольцевого буртика муфты цилиндрического резьбового замкового соединения, расположенная напротив плоскости ее сопряжения с хвостовиком, наклонена к поверхности муфты под тупым углом. Кроме того, внешняя поверхность кольцевого буртика имеет полукруглый профиль.
Указанный буровой шнек сохраняет прочностные свойства цилиндрического резьбового соединения, в частности муфты, при возрастающих крутящих моментах т.к. хвостовик воздействует на плоскость сопряжения ее с хвостовиком где имеется уширение в виде кольцевого буртика, играющего роль своеобразного бандажа усиливающего первый прослабленный виток резьбы и соответственно саму плоскость сопряжения от воздействия хвостовика. Выполнение высоты буртика равной выступу резьбы является оптимальным т.к. именно на эту величину прослабляется (при нарезании резьбы) плоскость сопряжения муфты с хвостовиком. При этом, выбор ширины буртика превышающей половину шага резьбы, но не более чем на шаг, позволяет также гарантированно перекрыть телом буртика прослабленный первый виток резьбы муфты и иметь при этом небольшое уширение диаметра муфты в этом месте по отношению к остальному диаметру муфты и непосредственно самой трубы бурового шнека, что положительно сказывается на выдачной способности бурового шнека. Для еще большего уменьшения сопротивления выбуренной мелочи при проходе через буртик, на последнем сторона кольцевого буртика муфты цилиндрического резьбового замкового соединения, расположенная напротив плоскости ее сопряжения с хвостовиком, наклонена к наружной поверхности муфты под тупым углом. Причем, для уменьшения сопротивления выбуренной и переувлажненной мелочи, при проходе через буртик, на последнем внешняя поверхность может иметь вообще полукруглый профиль, легко узготавливаемый, например штамповкой.
Буровой шнек с цилиндрическим резьбовым замковым соединением, содержит винтовую спираль 1 и трубу 2 с жестко присоединенными к ее концам хвостовиком 3, выполненным без сбега резьбы, и муфтой 4 резьбового замкового соединения. На конце муфты 4, в плоскости 5 ее сопряжения с хвостовиком 3, выполнено уширение в виде кольцевого буртика 6, высота 7 которого равна выступу 8 резьбы 9, а его ширина 10 превышает половину шага резьбы 9, но не более чем на шаг. При этом сторона 11 кольцевого буртика 6 муфты 4 цилиндрического резьбового замкового соединения, расположенная напротив плоскости 5 ее сопряжения с хвостовиком 3, наклонена к наружной поверхности муфты 4 под тупым углом. Кроме того, внешняя поверхность кольцевого буртика 6 может иметь полукруглый профиль.
На фиг.1 показан общий вид бурового шнека; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - вариант выполнения кольцевого буртика.
Предлагаемый буровой шнек работает следующим образом.
Бурение производят с помощью буровой установки буровыми шнеками свинчиваемыми в шнековую колонну на которую передаются рабочие нагрузки: осевое усилие подачи и крутящий момент. По мере углубления скважины крутящие моменты на шнековой колонне, а следовательно, и в цилиндрических замковых резьбовых соединениях будут существенно возрастать, что будет приводить к увеличению момента затяжки резьбы 9. Однако раздачи первого прослабленного витка резьбы 9 муфты 4 цилиндрического резьбового соединения не произойдет в связи с тем, что на конце муфты 4, в плоскости 5 ее сопряжения с хвостовиком 3, выполнено уширение в виде кольцевого буртика 6, высота 7 которого равна выступу 8 резьбы 9, а его ширина 10 превышает половину шага резьбы, но не более чем на шаг. При этом буровая мелочь транспортируемая винтовой спиралью 1 на дневную поверхность из-за незначительного уменьшения проходного сечения бурового шнека (напротив кольцевого буртика 6) не будет заштыбовываться в замковых соединениях шнеков и образовывать грунтовые пробки, уменьшающие выдачную способность шнеков. Для более эффективного прохождения буровой мелочи через замковые соединения, равно как и для придания дополнительной прочности кольцевому буртику 6, его сторона 11, расположенная напротив плоскости 5 сопряжения муфты 4 с хвостовиком 3, наклонена к наружной поверхности муфты 4 под тупым углом, который обеспечивает одновременно и увеличение основания кольцевого буртика, и оказывает наименьшее сопротивление прохождению буровой мелочи через замковые соединения. Этому же способствует и выполнение внешней поверхности кольцевого буртика в виде полукруглого профиля, что особенно целесообразно при транспортировании переувлажненной буровой мелочи.
Выполнение цилиндрического резьбового замкового соединения указанным образом позволяет увеличить долговечность бурового шнека при бурении скважин малых диаметров и увеличенной глубины.