Пневмоударник для бурения скважин

Пневмоударник для бурения скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

<„994713 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.09.81 (21) 3336860/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) Я Кл.з

Е 21 С 3/24

Гееуддрстеелемй камлтет

СССР

Опубликовано 07.02.83. Бюллетень № 5 (53) УДК 622.233. .52-85 (088.8) дв делам лзебретеиий и открытий

Дата опубликования описания 17.02.83

В. С. Горбатов, H. Я. Трохимец, С. И.,ЧАш, Г-."- Й-:;-Вр шйевский и В. А. Черненко,,".

f:к"

Научно-исследовательский горнорудный институт Мин стерст а черной металлургии Украинской ССР---. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПНЕВМОУДАРНИК ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к пневмоударным устройствам для бурения вертикальных и наклонных скважин в горных породах.

Известен пневмоударник, включающий корпус, поршень-ударник, образующий в корпусе камеры холостого и рабочего ходов, причем на корпусе и поршне-ударнике имеются кольцевые проточки (1).

Недостатком пневмоударника является то, что при увеличении диаметра скважины, например более !05 †1 мм, увеличиваются потери энергии и ее рассеивания в породоразрушающем инструменте вследствие того, что поршень-ударник расположен в корпусе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пневмоударник для бурения скважин, включающий корпус-ударник с передней относительно направления удара и задней кольцевыми проточками, выхлопными окнами, поршень с двумя штоками, имеющими осевой канал и сообщенные с последним передний и задний радиальные каналы, околоштоковые камеры рабочего и холостого ходов (2).

Недостатком пневмоударника является то, что при бурении, например вертикальных скважин, происходит соударение корпусаударника при его холостом ходе с поршнем, приводящее к передаче ударного воздействия на став штанг и уменьшающее надежность работы устройства. В то же времй для облегчения запуска устройства необходимо создание в околоштоковой камере рабочего хода воздушной подушки, приводящей к ограниченному перемещению в направлении удара (на 20 — 25 мм) корпуса-ударника относительно поршня, а в этой конструкции невозможно обеспечить наличие такой воздушной подушки.

Цель изобретения — повышение надеж15 ности работы, облегчение условий запуска за счет создания в камере постоянной воздушной подушки.

Эта цель достигается тем, что в пневмоударнике для бурения скважин, включающем корпус-ударник с передней относитель20 но направления удара и задней кольцевыми проточками, выхлопными окнами, поршень с двумя штоками, имеющими осевой канал, и сообщенные с последним передний и задний радиальные каналы, околоштоко994713 вые камеры рабочего и холостого ходов, поршень снабжен обратным клапаном, в поршне относительно направления удара выполнены передняя и задняя кольцевые проточки и канал запуска, в котором установлен обратный клапан, а в корпусе-ударнике между задней кольцевой проточкой последнего и выхлопными окнами выполнена средняя кольцевая проточка, при этом один из выходов канала запуска расположен в камере рабочего хода, а другой — между задней кольцевой проточкой поршня и задним радиальным каналом.

На чертеже показан пневмоударник, продольный разрез.

Пневмоударник для бурения скважин состоит из корпуса-ударника 1, поршня 2 с передним 3 и задним 4 полыми штоками, размещенного внутри корпуса-ударника 1, а длина полых штоков 3 и 4 превышает продольные габариты корпуса-ударника 1.

Породоразрушающий инструмент 5 закреплен на переднем полом штоке 3. Внутренняя часть цилиндрического корпуса-ударника 1 имеет переднюю б, заднюю 7 и боковую 8 рабочие поверхности. На его боковой поверхности 8 выполнены передняя 9, задняя 10, средняя 11 кольцевые проточки и выхлопные окна 12, размещенные между передней 9 и средней 11 кольцевыми проточками. Поршень 2 имеет центральный осевой канал 13, выполненный в штоках 3 и 4.

На боковой поверхности поршня выполнены радиальные передние 14 и задние 15 каналы, сообщенные с осевым каналом 13 и передняя 16 и задняя 17 кольцевые проточки поршня 2 в зоне между передними 14 и задними 15 радиальными каналами и каналы

18, соединяюшие околоштоковую камеру рабочего хода 19 и переднюю кольцевую проточку 16. В теле поршня 2 выполнены каналы 20, соединяющие околоштоковую камеру холостого хода 21 и заднюю кольцевую проточку 17, и канал запуска 22, выходы 23 и 24 которого расположены, соответственно, в камере рабочего 19 хода и в промежутке между задним радиальным

15 отверстием и задней 17 кольцевой проточкой поршня 2. В канале 22 установлен обратный клапан 25.

Наименьшее расстояние (а) между камерой рабочего 10 хода и выходом 24 канала запуска 22 должно быть равно и;.и больше расстояния (в) между передней 6 рабочей поверхностью и средней кольцевой проточки 11 (а>в).

Это условие необходимо для того, чтобы в момент запуска выход 24 канала запуска на боковой поверхности поршня 2 открыт для поступления в него сжатого воздуха из средней кольцевой проточки 11.

Поскольку средняя кольцевая проточка

11 на боковой поверхности 8 расположена между задней кольцевой проточкой 10 и выхлопными окнами 12, то для предупреждения выхода сжатого воздуха в атмосферу ло

1О

25 зо

35 в момент запуска необходимо, чтобы расстояние (в) было больше на 10 — 20 мм расстояния (c) от передней рабочей поверхности 6 до задних точек выхлопных окон 12, т. е. в>с.

Для того, чтобы сжатый воздух в момент запуска не попал в камеру холостого хода

21, длина (d) поршня 2 выбирается большей на 10 — 15 мм расстояния (Х) от его передней поверхности 6 до задних точек дополнительной кольцевой проточки 11, т. е. d>k.

Для обеспечения перемещения корпусаударника 1 во время запуска вперед до тех пор, пока не откроются передние каналы

14 для подачи основной массы сжатого воздуха в камеру рабочего хода 19, длина d поршня 2 выбирается равной сумме расстояния (3) между передними точками задних каналов 15 и выхода 24 канала запуска 22 и расстояния (m) между задним радиальным каналом 15 и камерой холостого хода

21, т. е. И=а+ (+т.

Кроме того, для предотвращения выхода сжатого воздуха в атмосферу в крайнем переднем положении корпуса-ударника 1, когда он соприкасается с породоразрушающим инструментом 5, камера рабочего хода

19 в этот момент посредством канала 18, передней кольцевой проточки 16 и выхлопных окон 12 соединена с атмосферой.

Необходимо, чтобы расстояние т удовлетворяло условию п — Оатп (p, где и расстояние между камерой рабочего хода

19 и передней кольцевой проточкой 9 корпуса-ударника 1; Π— расстояние между камерой рабочего хода 19 и нижними точками переднего радиального канала 14; р — расстояние между передней 16 и задней 17 кольцевыми проточками поршня 2.

Пневмоударник работает следующим образом.

Задним полым штоком 4 посредством конической резьбы его жестко закрепляют к ставу штанг бурового станка, например

НКР— 100М. Ставом штанг пневмоударник подают вперед до упора породоразрушающего инструмента 5 с забоем. Затем, подав сжатый воздух по ставу штанг в задний полый шток 4, включают механизм вращения става штанг.

Сжатый воздух из заднего полого штока 4 по каналу 15, средней кольцевой проточки 11, каналу запуска 22 приводит в действие обратный клапан 25, отрегулированный на давление в сети сжатого воздуха, и каналом 18 поступает в камеру рабочего хода 19 и приводит корпус-ударник 1 в движение вперед. Сжатый воздух перемещает корпусударник 1 вперед до тех пор, пока передние радиальные каналы 14 не открываются передней кольцевой проточкой 9. При открытии передних каналов 14 сжатый воздух по передней кольцевой проточке 9 и каналам 18 поступает в камеру рабочего хода 19, приводит в дальнейшее перемещение корпус994713 ударник 1. В это время происходит закрытие обратного клапана 15 в связи с прекращением подачи сжатого воздуха по каналу зайуска 22, выход 24 которого на боковой рабочей поверхности перекрыт в это время боковой поверхностью 8. Участие в дальнейшей работе пневмоударника обратный клапан 25 не принимает. Не доходя 30—

40 мм до передней конечной точки хода корпуса-ударника 1 происходит закрытие передних каналов 14 боковой поверхностью 8 и открытие задних радиальных каналов 15 задней кольцевой проточкой 10. Дальнейшее перемещение корпуса-ударника 1 осуществляется за счет расширения сжатого воздуха в камере рабочего хода 19. В конечной точке хода корпуса-ударника 1 последний наносит удар по вращающемуся породоразрушающему инструменту 5. В это время камера рабочего хода 19 поршня

2 посредством каналов 18, передней кольцевой проточки 16 и выхлопных окон !2 соединяется с атмосферой, а сжатый воздух через задние радиальные каналы 15 и заднюю кольцевую проточку 10 поступает в камеру холостого хода 21 и приводит в обратное движение корпус-ударник 1. При обратном движении корпуса-ударника на расстоянии 30 — 40 мм происходит открытие передних каналов !4 передней кольцевой проточкой 9 и закрытие задних каналов 15 боковой поверхностью 8. Дальнейшее перемешение корпуса-ударника 1 происходит за счет расширения сжатого воздуха в полости с заднего торца 21 поршня-золотника 2, а также под действием собственного веса.

На расстоянии 20 — 25 мм до задней конечной точки хода корпуса ударника происходит закрытие передних каналов 14 боковой поверхностью 8, чем создается воздушная подушка в камере рабочего хода 19.

Корпус-ударник 1, не доходя 5 — 10 мм до своего положения в момент запуска, останавливается и создавшимся давлением сжатого воздуха выталкивается в направлении удара на расстояние открытия передних каналов 14. После открытия передних каналов 14 цикл повторяется.

Вращение породоразрушающего инструмента 5 осуществляется передним полым штоком 3, который, в свою очередь, вращаетсяя от ста ва шта н г.

Таким образом, вращаюшийся породоразрушаюший инструмент 5, находясь в контакте с горной породой и передавая ей ударные импульсы, генерируемые корпусом-ударником 1, производит ее разрушение и бурение или расширение скважины.

Разрушенная порода падает вниз.

При использовании предлагаемого изобретения возможно повысить надежность работы и использовать для запуска серийного изготавливаемые обратные клапаны, используемые только при запуске пневмоударника.

Формула изобретения

Пневмоударник для бурения скважин, включающий корпус-ударник с передней относительной направления удара и задней кольцевыми проточками, выхлопными окнами, поршень с двумя штоками, имеющими осевой канал, и сообщенные с последним передний и задний радиальные каналы, околоштоковые камеры рабочего и холостого ходов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы облегчения условий запуска за счет создания в камере рабочего хода постоянной воздушной подушки, поршень снабжен обратным клапаном, в поршне относительно направления удара

30 выполнена передняя и задняя кольцевые проточки и канал запуска, в котором установлен обратный клапан,а в корпусе-ударнике между задней кольцевой проточкой последнего и выхлопными окнами выполнена средняя кольцевая проточка, при этом один из выходов канала запуска расположен в камере рабочего хода, а другой — между задней кольцевой проточкой поршня и задним радиальным каналом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бегагоен И. А., Дядюра А. Г., Бажал А. И. Бурильные машины. М., «Недра», 1972, с. 163.

2. Авторское свидетельство СССР

Ко 385031, кл. Е 21 С 3/24, 1970 (про4> тотип).

994713

Со."тавитель 10. < трелов

Редактор И. Мигровка Тиаре,< И. Верее Корректор М. Коста

Заказ,. 5!) 15 Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Госрдарствениого комитета СССР по дела и изобретений и открытий

113035, Москва, Ж--35, Раушская иаб., д. 4(5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4