Пневмоударник для бурения скважин

 

ПНЕВМОУДАРНИК ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающий корпус с задней крьалкой, внутри которого размещен поршень со штоком, образукицим винтовую пару с -закрепленным в торцовой части корпуса ударным инструментом, породоразрушающие элементы которого установлены наклонно относительно оси пориня по направлению вращения ударного инструмента при его рабочем ходе, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности ударного воздействия и надежности конструкции за счет снижения величины касательной составляющей отраженного на породоразрушающие элементы импульса, гайка винтовой пары образована задней крьаикой корпуса, а винт выполнен полым, причем угол подъема винтовой линии равен углу наклона породоразрушакицих элементов/ при этом направление наклона последних совпадает с направлением витков винтовой линии. сл с 00 to

союз советсних

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ исполин

„„SU„„1105632 А

II5Il Е 21 С 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДЮСТВЕННЫй HOMHTET CCCP по делАм изОБретений и ОтнРБГп1Й (21) 3553796/22-03 (22) 07.02 ° 83 (46) 30.07,84» Бюл. 9 28 (72) Н.Я.Трохимец и A.Ã.Õàëåöêèé (71) Специальное конструкторско-. технологическое бюро института геотехнической механики AH УССР (53) 622 ° 233.52-85 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 994713 кл E 21 С 3/24, 1982.

2.Авторское свидетельство СССР

В 275002, кл, E 21 С 3/24, 1969 (прототип) . (54)(57) ПНЕВМОУ)ПАРНИК ДЛЯ БУРЕНИЯ

СКВАЖИН, включающий корпус с задней крьаикой, внутри которого размещен поршень со штоком, образующим винтовую пару с .закрепленным в торцовой части корпуса ударным инструментом, породоразрушающие элементы которого установлены наклонно относительно оси поршня по направлению вращения ударного инструмента при его рабочем ходе, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности ударного воздействия и надежности конструкции за счет снижения величины касательной составляющей отраженного на породоразрушающке элементы импульса, гайка винтовой пары образована задней крьиакой корпуса, а винт выполнен полым, причем угол подъема винтовой линии равен углу наклона породораэрушающих элементов, при этом нап давление наклона последних совпадает с направлением витков винтовой линии.

1105632

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для пневмоударного бурения скважин в крепких горных породах.

Известен пневмоударник для бурения скважин, включающий корпус, 5 поршень со штоком, ударный инструмент с установленными наклонно отHocHTeJlbHo его оси породообразующими элементами(1).

Недостатком пневмоударника явля- ð ется то, что вследствие нормального относительно плоскости забоя направления воздействия породообразующих элементов эффективность бурения относительно невысока. 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является пневмоударник для бурения скважин, включающий корпус с задней крышкой, внутри которого размещен поршень со штоком, образующим винтовую пару с закрепленным с торцовой части корпуса ударным инструментом, породоразрушающие элементы которого установлены наклонно относительно оси поршня по направлению вращения ударного инструмента при его рабочем ходе (2)

Недостатком устройства является то, что вследствие ударного взаимодействия элементов винтовой пары, надежность конструкции относительно невелика. Кроме того, снижается надежность устройства и эффективность ударного воздействия вследствие значительных касательных нагрузок, 35 испытываемых породоразрушающими .элементами при прохождении отраженного импульса, Цель изобретения - повышение эффективности ударного воздействия и надежности конструкции за счет снижения величины касательной составляющей отраженного на породоразрушающие элементы импульса.

Поставленная цель достигается тем, что в пневмоударнике для бурения скважин, включающем корпус с задней крышкой, внутри которого размещен поршень со штоком, образующим винтовую пару с закрепленным в торцовой части корпуса ударным инструментом, породоразрушающие элементы которого установлены наклонно относительно оси поршня по направлению вращения ударного инструмента при 55 его рабочем ходе, гайка винтовой пары образована задней крышкой корпуса, а винт выполнен полым, причем угол подъема винтовой линии равен углу наклона породоразрушающих эле- Я) ментов, при этом направление наклона последних совпадает с направлением витков винтовой линии.

На фиг. 1 схематически показан предлагаемый пневмоударник, осевой разрез; на фиг. 2 - то же, вид со стороны ударного инструмента.

Пневмоударник для бурения скважин состоит из цилиндрического корпуса 1, во внутренней полости которого размещен поршень 2, образующий с корпусом 1 полости рабочего 3 и холостого 4 хода. В теле цилиндрической части корпуса 1 изнутри .выполнены передняя 5 и задняя 6 кольцевые проточки и,радиальные отверс- . тия 7. На переднем торце корпуса.1 закреплен породоразрушающий инструмент 8, армированный твердосплавны-. ми породоразрушающими элементами 9.

Поршень 2 имеет переднюю 10 и заднюю

11 кольцевые проточки, каналы 12 и

13 для подачи сжатого воздуха, отверстия .14 и каналы 15 для выпуска отработанного воздуха в атмосферу, а также полый шток 16. К торцу корпуса 1, через который входит полый шток поршня 2, прикреплена гайка-, крышка 17, а к полому штоку 16 поршня 2 прикреплен полый винт 18.

Пневмоударник .имеет бесклапанное распределение .сжатого воздуха,.ха-. рактеризующееся наличием зон .впуска, расширения и выпуска сжатого воэду" ха как при прямом, так и при обратном ходе корпуса 1.

На фиг. 1 показано положение пневмоударника в случае, когда корпус 1 находится в крайнем заднем положении, причем корпус 1 перемещен немного вперед, хотя в нерабочем состоянии он соприкасается с передним торцом поршня 2. В этом положении корпус 1 имеет крайнюю заднюю точку хода в рабочем состоянии пневмоударника.

Пневмоударник для бурения скважин работает следующим образом.

Для бурения скважины пневмоударник полым винтом 18 крепится на полую штангу бурового станка (не показан) . Штангой бурового станка пнев,моударник подают вперед до упора породоразрушающих элементов в горную

;породу, а затем перемещают на вели чину хода корпуса, равную 0,070 .0,090 мм. Затем по полой штанге подают сжатый воздух.

Сжатый воздух по полому винту 18,,полому штоку 16 и каналам 13 в поршне 2 поступает через кольцевую проточку 5 и каналы 15 в полость 3 рабочего хода, приводя корпус 1 в движение вперед.

Сечение кольцевых проточек 5 и 11 и отверстий 7, 12 и 13, а также полости штока 16 подобраны таким образом, что давление воздуха в них равно давлению воздуха в подводящей сети.

В процессе передвижения корпуса

1 вперед гайка-крышка 17 скользит по винтовой линии полого винта 18

1105632 с поворотом и, будучи жестко соединенной с корпусом 1, проворачивает

его вокруг продольной оси.

Пройдя 3/4 хода вперед, корпус 1 своей внутренней цилиндрической рабочей поверхностью, размещенной в зоне между передней кольцевой проточкой 5 и радиальными отверстиями

7, закрывает каналы 13, и подача сжатого воздуха в полость 3 .рабочего хода прекращается, а задняя кольце- . вая проточка.б открывает. каналы 12 в поршне 2, .и сжатый воздух .поступает в полость 4.холостого. хода.

Однако корпус 1 перемещается вперед эа счет расширения сжатого воздуха в полости. рабочего хода 3, а также инерционных сил.

В конце хода корпуса 1 вперед ударный инструмент 8 наносит удар по горной породе, причем направление удара происходит под острым углом к плоскости забоя скважины, так как на всем .протяжении хода корпуса

1 вперед последний проворачивает вокруг продольной оси. При соприкосновении породоразрушающих элементов

9 и дальнейшем их внедрении в горную породу гайка-крышка 17 продолжает проворачивать корпус 1 вокруг оси, а вместе с ним ударный инструмент 8.

При этом элементы 9 внедряются в горную породу под углом, равным углу винтовой линии в гайке-крышке 17 и полом винте 18 (винтовой паре

17-18) .

Ударный инструмент 8 армирован цилиндрическими твердосплавными элементами 9 с клиновидным концом, при этом установлены последние.под острым углом.к плоскости, перпендику-. лярной оси пневмоударника.

В момент нанесения удара по горной породе отработанный сжатый воздух иэ полости 3 рабочего хода выбрасывается в атмосферу по каналам

15, передней проточке 10 поршня 2 и радиальным отверстиям 7, так как последние в этот момент сообщены с передней кольцевой проточкой 10, а сжатый воздух из сети по каналам 12 и кольцевой проточке б поступает в полость 4 холостого хода, и корпус 1 начинает перемещаться назад, а гайка-крышка 17 при этом начинает проворачивать корпус в обратном направлении.

5 Пройдя 1/4 хода назад, корпус 1 своей передней кольцевой проточкой

5 открывает каналы 13 в поршне 2, и сжатый воздух из сети начинает поступать в полость 3 рабочего хода, )О а внутренней цилиндрической рабочей ! поверхностью в зоне задней кольцевой

1 проточки б и радиальными отверстия. ми 7 закрывают каналы 13 в поршне 2.

Однако корпус 1 эа счет расширения сжатого воздуха в полости 4, а также своего веса, сил инерции и реакции забоя продолжает перемещаться назад. Гайка-крышка 17 на всем протяжении заднего хода корпуса 1 проворачивает последний в обратном на2О правлении.

Конструктивные размеры каналов 12 и 13, полостей рабочего Э и холостого 4 хода, передней 5 и задней б кольцевых проточек выбраны таким

25 образоь:, что при движении корпуса 1 назад он останавливается, оставляя зазор между передним торцом поршня 2 и телом корпуса 1 равным 0,003

0 005 мм.

После остановки корпуса 1 в крайнем заднем положении он .под действием давления сжатого воздуха, поступающего в полость 3 рабочего хода по каналам 12 в поршне 2, начинает перемещаться вперед, и цикл повторяется. Разрушенная порода попадает под действием собственного веса по каналам в ударный инструмент 8. .Сплошность обработки забоя сква4 жины обеспечивается. поворотом поро-. доразрушающего инструмента вокруг оси пневмоударника посредством вращающейся. буровой штанги через полый винт 18, гайку-крышку 17, корпус

1 пневмоударника.

При использовании изобретения увеличивается срок службы и надежность узкого звена конструкции— интовой пары.

1105632 Риа 8

Заказ 5563/25

Тираж 565 . ..... .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

Составитель В.Захаров

Редактор Л.Алексеенко Техред Ж.Кастелевич . Корректор.А-Тяско