Устройство ударного действия для образования скважины в грунте

 

УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ , содержащее корпус с системой электромагнитных катушек, наковальню и установленное в корпусе с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения с ферромагнитными звеньями, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения удельных энергетических характеристик,, наковальня установлена в корпусе с возможностью аксиального перемещения, корпус имеет два упора,а ударник подпружинен относительно наковальни и снабжен буртиком для взаимодействия с упорами корпуса, расстояние А между которыми определяется по формуле D с + с - К + А В + где В расстояние между сосед ними электромагнитными катушкамиi i С, С перекрытие электромагнитных катушек ферро (Л магнитными звеньями при фиксации буртика у соответствующего упораJ высота ферромагнитного К D звена; высота буртика.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗЬВ Е 21 В 4/1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМЪ СВИДГГЕЛЬСТВУ

А=В+С+С вЂ” K+D

1 2 1 где

С, С, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3596035/22-03 (22) 01 . 04.. 83 (46) 30.09.84. Бюл. Р 36 (72) 10 П. Петунин, B.À. Евдокимов, В,В. Ивашин, И.А. Милорадов, В.Н. Шишкин, В. И. Кузнецов, Г.В. Черепанов и Э.И.Дудко (71) Тольяттинский политехническ институт и Свердловский машиностроительный завод им. В.В. Воровского (53) 622.242.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 - 397609, кл. Е 02 F 5/18, 1970 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ, содержащее корпус с системой электромагнитных катушек, наковальню и установленное в корпусе с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения с ферромагнитными звеньями, о т л и ч а ю щ е е с я м,Я0„„1116137 А тем, что, с целью повышения удельных энергетических характеристик,, наковальня установлена в корпусе с возможностью аксиального перемещения, корпус имеет два упора,а ударник подпружинен относительно наковальни и снабжен буртиком для взаимодействия с упорами корпуса, расстояние А между которыми определяется по формуле расстояние между соседними электромагнитными катушками; пер екр ытие эл ектр ом à гнитных катушек ферромагнитными звеньями при фиксации буртика у соответствующего упора; высота ферромагнитного звена; высота. буртика.

3 11161

Изобретение относится к геологоразведке и строительству и может быть использовано преимущественно для образования вертикальных скважин в грунте.

Известно устройство ударного действия для образования скважин в грунте, содержащее корпус с системой электромагнитных катушек, наковальню и установленное в корпусе с воэможностью осевого возвратнопоступательного перемещения с ферромагнитными звеньями (13.

Реверсирование ударного усилия, созданного ударником, осуществляется подачей рабочих импульсов напряжения на различные системы катушек прямого и обратного хода.

Недостатком известного устройства является необходимость применения двух систем электромагнитных катушек, кажцая из которых половину рабочего цикла не работает, что значительно ухудшает удельные энергетические характеристики, например, кинематическую энергию ударника, отнесенную к массе ударника.

Цель изобретения — повышение удельных энергетических характеристик устройства.

Указанная цель достигается тем, 30 что в устройстве ударного действия для образования скважин в грунте, содержащем корпус с системой электромагнитных катушек, наковальню и установленное в корпусе с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения с ферромагнитными звеньями, наковальня установлена в корпусе с возможностью аксиального перемещения, корпус имеет два упора, а ударник подпружинен относительно наковальни и снабжен буртиком для взаимодействия с упорами корпуса, расстояние А между которыми определяется по следующей формуле, 45

+ С + С - К+ D где  — расстояние между соседними электромагнитными катушками;

С и С вЂ” перекрытие электро2 магнитных катушек ферромагнитными звеньями при фиксации буртика у соответствующего упора;

К вЂ” высота ферромагнитного звена;

D — высота буртика.

37 Ъ

На фиг. 1 изображено устройство в исходном состоянии для удара вниз, на фиг. 2 — то же, для удара вверх.

Устройство содержит корпус 1, внутри которого находится жестко связанная с ним система электромагнитных катушек 2 и шихтованного магнитопровода индуктора 3. В магнитопроводе индуктора 3 соосно с ним расположен ударник 4 с ферромагнитными звеньями, отделенными друг от друга немагнитными, например, медными кольцами 5. На ударнике 4 расположен буртик 6, который фиксирует ударник относительно верхнего

7 или нижнего 8 упоров, установленных в корпусе 1 на расстоянии А, которое определяют по формуле

А=В+С„+С вЂ” K+D где  — расстояние между с ос ед ними эл ек тр омагнитными катушками

С и С вЂ” перекрытие электромаг2 нитных катушек ферромагнитными звеньями при фиксации буртика у соответствующего упора;

К вЂ” высота ферромагнитного звена;

D — высота буртика.

В нижнем торце ударника установлен боек 9, наружный диаметр которого больше наружного диаметра ударника. Боек 9 помещен внутри камеры, образованной стаканом 10 и сочлененной с ним наковальней 11 причем дно стакана 10 выполнено с отверстием, диаметр которого больше диаметра ударника, но меньше диаметра бойка. Стакан 10 и наковальня 11 имеют возможность аксиального перемещения относительно корпуса

Для возврата ударника в исходное состояние на нем установлена пружина 12, причем верхним торцом пружи„на упирается в буртик 6, а нижним— в стакан 10.

Дчя предотвращения обратного хода устройства во время действия электромагнитной силы к корпусу 1 жестко прикреплена инертная масса— пригруэ 13 °

К наковальне 11 прикпеплен породо. разрушающий элемент 14, например грунтозаборник, для отбора проб грунта.

3 1116

В целях уменьшения бокового трения корпуса 1 и пригруза 13 о стен" ки скважины наружный диаметр породоразрушающего элемента 14 выполнен большим, чем диаметры корпуса 1 и пригруза 13.

Устройство работает следующим образом.

Под действием силы тяжести пригруза 13 стакан 10 поджат к нижнему упору 8, а буртик 6 под действием упругих сил пружины 12 — к верхнему упору 7. В этом случае короткозамкнутые кольца 5 ударника расположены внутри электромагнитных катушек 2 ниже их радиальной оси.

Под действием электромагнитных сил, возникающих в результате взаимодействия импульсного магнитного потока, созданного катушками 2, и наведенного тока в короткозамкнутых кольцах 5 ударник 4 перемещается в сторону смещения короткозамкнутых колец 5 относительно радиальной оси катушек 2 и наносит удар по наковальне 11. При этом прикрепленный к наковальне 11 породоразрушающий элемент 14 внедряется в грунт, формируя скважину.

Вследствие того, что диаметр корпуса 1 и пригруза 13 меньше диаметра породоразрушающего элемента 14, по окончании действия импульса силы корпус 1 под действием силы тяжести пригруза 13 опускается до тех пор, пока стакан 10 не придет в соприкос- З5 новение с нижним упором 8. Упругие силы пружины при этом возвращают ударник 4 в исходное состояние от137 4 носительно электромагнитных катушек, 2, и цикл работы устройства повторяется.

Под действием усилия грузоподьемного механизма, например лебедки, корпус 1 с пригрузом 13 поднимаются, а породоразрушающий элемент 14 остается на месте до тех пор,. пока нижняя торцовая поверхность наковальни 11 не придет в соприкосновение с корпусом 1. При этом ударник 4 под действием силы тяжести перемещается вниз до фиксации буртика 6 у нижнего упора 8. В этом случае короткозамкнутые кольца 5 ударника расположены внутри электромагнитных катушек 2 выше их радиальной оси.

Под действием электромагнитных сил ударник 4 перемещается в сторону смещения короткозамкнутьтх колец 5 относительно радиальной оси катушек

2 и наносит удар по стакану 10. При этом породоразрушающий элемент 14 отрывается от забоя скважины.

По окончании действия импульса силы ударник 4 под собственным весом опускается до упора 8, а наковальня 11 усилием грузоподъемного механизма поджимается нижним торцом к корпусу 1; Цикл работы повторяется.

Таким образом, конструкция устройства позволяет осуществлять реверс ударного усилия при бурении скважины и извлечении устройства из грунта с помощью одной и той же системы электромагнитных катушек, что приводит к повышению удельных энергетических характеристик.

1116137

/О

Я

ВПИИПИ Заказ 6S85 25 Ткааж 564 Панннснпа

Филиал ППП "Патент, r.Yaropop, ул.Проектная, 4