184545. lajstromszámú szabadalom • Berendezés mélyfúrási fúrórudazat tengelyirányú lengéseinek csillapítására
1 184 545 2 A találmány tárgya berendezés mélyfúrási fűrórudazat tengelyirányú lengéseinek csillapítására. A fűrórudazat hosszirányú lengéseinek csillapítására már ismeretesek különféle berendezések. A fűrórudazat, illetve fúrószár, amely a fúróhoz csatlakozó súlyosbító rudakból, fúrócsövekből, fúrócsőkapcsolókból és csigarendszerből van kialakítva, lényegében többtömegű, több szabadságfokú lengőrendszer, más-más merevségű elemekkel. Egyes elemek - pl. a fúrókötél - különösen lágy rugókarakterisztikával rendelkeznek. A tapasztalatok szerint a fúrási művelet során különböző gerjesztések — pl. a kőzetfúró fogainak felütődései, illetve az iszapszivattyú működése - hatására a fúrószár lengésre hajlamos. A rendszerben rezonancia léphet fel, így a nagy amplitúdó miatt a fúrószár lengése rendkívül káros következményekkel járhat. A lengések következtében a fúrószár elemei — fúrócső, stabilizator, súlyosbító, fúrócsőkapcsoló stb. — váltakozó igénybevételnek vannak kitéve, a kifáradási görbe meredekebb szakaszán dolgoznak, ami idő előtti tönkremenetelüket eredményezi. A rendszer lengése a fúrószerszám terhelését, is áltan dóan változtatja. A lengésnek abban a periódusában, amikor a terhelés nem éri e! a kőzetaprításhoz szükséges küszöbértéket, a fúró előrehaladási sebessége csökken. Az ellenkező fázisban viszont a fúró terhelése a megengedett érték többszörösére emelkedhet, ami a csapágyazás és fogazat korai tönkremenetelét okozna. A fúrószár közvetítésével a lengések továbbterjednek a különösen kis mélységű fúrásoknál, a felszíni berendezések is károsodnak. A lengéscsillapító használata — az eddigi hazai és külföldi tapasztalatok alapján - nagymértékben csökkenti a felsorolt káros hatásokat. A fúró hatékonysága akár 50 %-kal is emelkedhet. A fúrószár lengéseinek csillapítására alkalmazott különféle berendezések működési elvük szerint csoportosíthatók. Az első csoportba tartoznak a belső túlnyomás változásán alapuló lengéscsillapítók, amelyeknél a csillapítás azáltal valósul meg, hogy valamely zárt térben lévő folyadék és gázkeverék nyomását a térhez csatlakozó dugattyú megváltoztatja. Ezen megoldás hátránya, hogy a csillapítás mértékét jellemző karakterisztika az üzemelési hőmérséklettől, terheléstől és az iszapnyomás nagyságától függ, továbbá hogy az adott felhasználási viszonyok mellett a zárt térben rendkívül magas túlnyomás alakul ki, ez pedig speciális tömítést igényel. Az alkalmazott lengéscsillapítók másik csoportjának működése a rugalmas deformáción és a belső hiszterézisveszteségen alapul. Ezen a csoporton belül ismeretes például az a megoldás, amelynél a csillapítást elasztikus anyag - pl. szintetikus gumi — beépítése biztosítja. Ezen megoldásoknál a csillapítás mértéke jó, de alkalmazásuknak az üzemi hőmérséklet határt szab. Ebbe a csoportba tartoznak továbbá az acélcsőrugót felhasználó lengéscsillapítók is, amelyek egyszerűek és hőállóak, de csillapításuk viszonylag kicsi, mert csak az anyag belső csillapító hatását tudják hasznosítani. A csőrugók - konstrukciójukból adódóan - összetett igénybevételnek vannak kitéve, ami az anyag korai kifáradását, s így törését okozhatja. Az eddigi gyakorlatban alkalmazott lengéscsillapítók harmadik csoportjába az anyag belső veszteségét és a felületi súrlódást egyaránt felhasználó megoldások tartoznak, amelyeknél általában tányérrugókat alkalmaznak csillapítóelemként. Ezeknél a csillapítás mértéke jó, a lengéscsillapító az üzemi hőmérsékletre kevésbé érzékeny. Kedvezőtlen tulajdonsága azonban a laprugó kedvezőtlen feszültségi állapota, viszonylag nagy helyigénye és a rendelkezésre álló keresztmetszet nem teljes mértékű kihasználása. Jelen találmány célja a fenti kedvezőtlen tulajdonságok elkerülése és olyan lengéscsillapító kialakítása, amelynek csillapítása és hőállósága jó, a csillapító elem kedvező igénybevétele mellett. A fenti cél elérésével az eddigieknél hatékonyabb és magasabb igénybevételnek ellenálló lengéscsillapító alakítható ki. A fenti cél elérése érdekében a jelen találmány feladata olyan lengéscsillapító kialakítása, amelynek lengéscsillapító elemei egyirányban vannak igénybe véve, mimellett előnyösen a maximális igénybevételük önműködően korlátozható. A jelen találmány szerint a fenti feladatot olyan berendezéssel oldjuk meg, amelyben legalább egy-egy külső gyűrű, illetve belső gyűrű van elrendezve, mimellett a belső gyűrű külső oldalán, illetve a külső gyűrű belső oldalán legalább egy-egy, egymáshoz illeszkedő kúpfelület van kialakítva. A találmány szerinti berendezés egyik előnyös kiviteli alakjának a külső gyűrű, illetve a belső gyűrű mindegyike legalább két kúpfelülettel van kialakítva, és a gyűrűk gyűrűs mgóoszlopban vannak elrendezve, amely előnyöen külső köpeny és dugattyúrúd között van - célszerűen kenőanyaggal telt zárt túlnyomásos térben - elhelyezve. A találmány szerinti berendezés további előnyös kiviteli alakjánál az alkalmazott külső és belső gyűrűk magasságának és falvastagságának aránya célszerűen 1/3-1 /5, míg a kúpalkotók hajlásszögének értéke célszerűen 15—18°, mimellett a rugómerevség értéke előnyösen legfeljebb 5000 N/mm. A találmány szerinti berendezés további előnyös kiviteli alakja alsó és felső végén szabványos első rudazatkapcsoló menettel és második rudazatkapcsoló menettel van ellátva, továbbá a forgatónyomaíék átvitelének biztosítására csúszóbordás tengelykötést tartalmaz. A találmány szerinti berendezést és működését a mellékelt rajzokon ábrázolt példakénti kiviteli alakok alapján részletesebben ismertetjük. A rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti berendezés egyik péidakénti kiviteli alakja részmetszetben, a 2. ábra az alkalmazott külső és belső gyűrűk részmetszete, a 3. és 4. ábra a találmány szerinti berendezés célszerű beépítésének elrendezési rajza. Az 1. ábra szerinti berendezés 1 gyűrűs rugócszlopbóí, 2 dugattyúból, 4 kombinált tömítésekből, 5 külső köpenyből, 6 dugattyúrúdból, 7 hengerből, 8 belső fogazató bordás hüvelyből, 9 belső vezetőrúdból, 10 vezetőhüvelyből, 13 első rudazatkapcsoló menetből, 14 második rudazatkapcsoló menetből, 16 ütközővállból, 17 csúszóbordás tengely kötésből, 19 külső gyűrűkből és 20 belső gyűrűkből van kialakítva. Az alkalmazott 1 gyűrűs rugóoszlop meghatározott számú 19 külső gyűrűből és 20 belső gyűrűből van kialakítva. A 19 külső gyűrűk és a 20 belső gyűrűk hatszög keresztmetszetűek, ahol a 20 belső gyűrűk külső olda'u-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
