Самодельный вертлюг для мини буровой

При выполнении скважин на воду, как и при всяком производственном процессе, исполнители стремятся к повышению производительности, а также эффективности процесса. Касательно упомянутого процесса – это увеличение скорости бурения шурфа и оптимизация непроизводительных потерь на вспомогательных операциях. Первый фактор может быть улучшен размягчением пород, если подать в рабочую зону воду. Она же поможет увеличить живучесть бурового инструмента в результате его интенсивного охлаждения и смазки, особенно, если жидкость представляет собой глинистый раствор с антифрикционными добавками. Здесь возникает противоречие между вращательным движением буровой колонны и неподвижным положением подающего жидкость устройства. Оно разрешимо, если применить вертлюг для малогабаритной буровой установки.

Рис.1. Вертлюги буровые для МГБУ, справа – самодельный, слева – в промышленном исполнении

Как видно из рис.1 (левый) это изделие состоит из нескольких несложных деталей:

• верхний и нижний фланцы;
• внутренние перегородки с проточками под уплотнительные кольца в количестве 2-х штук;
• корпус, изготовленный из обрезков толстостенной трубы;
• пруток металлический;

из стандартных деталей применены следующие:

• подшипники шариковые;
• кольца уплотнительные круглого сечения.

Очевидно, что такой узел можно изготовить своими руками при наличии доступа к токарным работам, нужно только сделать чертеж или эскиз каждой детали.

Возможны различные конструктивные решения с использованием сальниковых уплотнений, других типов подшипников и прочее, обеспечивающих основное назначение узла – прерывание вращательного движения буровой колонны и подача внутрь ее воды, воздуха или глинистого раствора.

Назначение вертлюга и основные элементы конструкции

Этот узел – промежуточное звено между совершающей поступательное движение талью, рукавом для подачи жидкости или газа и, совершающей вращательное движение буровой колонной. Подающий шланг вторым концом соединяется с насосом или колонной для подачи рабочего состава.

Рис.2. Различные модификации вертлюгов для бурения с промывочными растворами

Корпус промышленного вертлюга исполняется литым из чугуна или стали в зависимости от расчетных динамических и статических нагрузок на узел. В нем предусмотрены заливочные и сливные отверстия, а также смотровое окошко для контроля уровня масла в нем – при высоких нагрузках в механизме выделяется большое количество тепла. Обязательным элементом является сапун для сброса давления при сильном нагреве вертлюга в процессе работы. Подшипник подбирается исходя из условий работы в упорном исполнении, поскольку нагрузки от буровой колонных весьма значительны, они увеличиваются по мере наращивания ее высоты.

Общее представление о конструкциях и модификациях вертлюгов для бурения скважин на воду представляет чертеж на рис.2. Разумеется, они непригодны для исполнения своими руками, но чертеж дает представление о применяемых принципах конструирования изделий такого назначения.

Рис.3. Схема бурового вертлюга для самостоятельного изготовления

Схематический чертеж рис.3 по простоте исполнения дает возможность изготовить узел своими руками, возможно, придется согласовать размеры соответственно размерам установки и бурового инструмента.

Мини – установки для бурения на воду, изготовленные своими руками, имеют особенность конструкции, состоящую в передаче всех осевых нагрузок именно через вертлюг. Это происходит как в процессе бурения, так и при подъеме рабочего инструмента. Кроме того, этот узел подвергается активному воздействие абразивных материалов при перекачке промывочного раствора.

Учитывая тяжелые условия работы узла, материалы для его изготовления своими руками следует подбирать с особой тщательностью, исходя из следующих соображений:

• изготовление в условиях домашней мастерской невозможно без применения сварки, поэтому нужно подбирать металл марок стали с высокой или нормальной свариваемостью, что предполагает применение низкоуглеродистых материалов;
• вертлюг буровой мини – установки работает в непосредственном контакте с составом, обладающим сильными абразивными свойствами, что предполагает быстрый износ поверхностей контакта, что определяет применение материала со способностью противостоять износу;
• в процессе бурения этот узел испытывает значительные механические нагрузки, поскольку является передаточным звеном для них, следовательно, нужны материалы, которые их могут переносить.

Исходя из совокупности требований, можно предложить к использованию стали марок 13ГС, 17ГС или 17Г1С-У. При таком содержании углерода эти материалы хорошо свариваются. Наличие в составе металла марганца (Г) определяет такое его свойство, как повышенная износоустойчивость и способность к самоупрочнению под воздействие абразивных сред. А в совокупности с легирующей добавкой в виде кремния (С), он определяет достаточные прочностные характеристики материала. Эти марки стали разрабатывались как конструкционный материал широкого назначения и найти его для изготовления деталей не должно составить труда.

Чертеж детали должен содержать все сведения о требуемых допусках и обработках, которые обеспечат длительную работоспособность узла, учитывая эксплуатационные характеристики покупных изделий, включая уплотнения и подшипники. Лучший способ избежать ошибки – согласовать чертеж с опытным конструктором.

Заключение

Изготовленный собственноручно бурильный станок, а тем более с возможностью качественной промывки ствола, может не только облегчить решение вопросов на вашем участке. Это прямой путь к организации собственного бизнеса на основе произведенных в оборудование вложений.

Опираясь на полученные из этой статьи сведения, проявив аккуратность и смекалку, вполне вероятно, что изготовленная собственноручно мини – установка для бурения, в том числе и вертлюг, будут работать долго и надежно. Успехов вам!

Советуем почитать: Роторное бурение