Расширитель скважин

 

1. РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН, включающий корпус с размещенными в нем ударными механизмами, буровые .коронки, установленные в корпусе с возможностью осевого перемещения, и установленный в корпусе направляющий фонарь с хвостовиком, с упорным буртом и с компенсационным элементом , отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности работы, компенсационный элемент выполнен в виде втулки с кольцевым днищем, имеющей упругий эле.мент , установленный в полости втулки, при этом упорный бурт размещен в полости втулки , хвостовик Направляющего фонаря в месте сопряжения с упорным буртом и внут ренняя поверхность втулки в месте сопряжения с днищем имеют кольцевые канавки, а упругий элемент на кромках торцов имеет катьцевые выступы, размещенные в соответствующих кольцевых канавках хвостовика и втулки, причем на остальных кромках торцов упругий элемент имеет уплотнительные воротники для герметизации полости втулки 2. -Расширитель по п. 1, отличающийся тем, что направляющий фонарь установлен в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и фиксирования с помощью фиксатора, выполненного в виде коль цевой проточки на хвостовике направляюi щего фонаря, многогранной криволинейной (Л поверхности, сопряженной с кольцевой проточкой со стороны конца хвостовика, и QinoHKH, установленной в корпусе ив кольцевой проточке с возможностью взаимодействия с многогранной криволинейной поверхностью . Од -ч to ;о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3578132/22-03 (22) 12.04.83 .(46) 15.07.85. Бюл. № 26 (72) Н. А. Беляев (71) Институт горного дела СО АН СССР (53) 622.24.051.47 (088.8) (56) 1. Иванов И. Н. и др. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых. М., «Недра», 1974, с. 20! — 202.

2. Авторское свидетельство СССР № 439600, кл. Е 2! В 7/28, !972 (прототип) . (54) (57) 1. РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН, включающий корпус с размещенными в нем ударными механизмами, буровые .коронки, установленные в корпусе с возможностью . осевого перемещения, и установленный в корпусе направляющий фонарь с хвостовиком, с упорным буртом и с компенсационным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, компенсационный элемент выполнен в виде втулки с кольцевым днишем, имеющей упругий эле.мент, установленный в полости втулки, при

„Я0„„1167293 A этом упорный бурт размещен в полости втул. ки, хвостовик направляющего фонаря в месте сопряжения с упорным буртом и внут ренняя поверхность втулки в месте сопряжения с днищем имеют кольцевые канавки, а упругий элемент на кромках торцов имеет кольцевые выступы, размещенные в соответствуюших кольцевых канавках хвостовика

Ф и втулки, причем на остальных кромках торцов упругий элемент имеет уплотнительные воротники для герметизации полости втулки

2..Расширитель по п. 1, отличающийся тем, что направляющий фонарь установлен в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и фиксирования с помощью фиксатора, выполненного в виде коль цевой проточки на хвостовике направляюшего фонаря, многогранной криволинейной поверхности, сопряженной с кольцевой проточкой со стороны конца хвостовика, и

1ппонки, установленной в корпусе и в кольцевой проточке с возможностью взаимодействия с многогранной криволинейной по- Я верх постыл.

3И4иб

Зива

1167293

Изобретение относится к буровой технике, конкретно к расширителям, снабженным несколькими ударными механизмами, воздействующими на буровые коронки.

Известен расширитель скважин, включаю5 щии корпус с ударными механизмами, буровые коронки, жестко установленные в корпусе и направляющий фонарь, также жестко установленный в корпусе (l), Недостаток известного расширителя низкая надежность его в работе, так как бу- 10 ровые коронки и направляющий фонарь, жестко закрепленные в корпусе, часто ломаются.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаем ом у результату является расширитель скважин, включающий корпус с размещенными в нем ударными механизмами, буровые коронки, установленные в корпусе с возможностью осевого перемещения, и установленный в корпусе направляющий фонарь с хвостовиком, с упорным бургом и с компенсационным элементом (2).

Недостатками этого расширителя является то, что при проходке скважин, особенно по трещиноватым и разрушенным слоям породы, производятся частые отрывы коронок от забоя для продувки скважины от разрушенной породы и предупреждения заклинивания расширителя в скважине. В эти моменты буровые коронки садятся на компенсационный элемент упорного бурта фонаря с ударом и в большинстве случаев ломаются их твердосплавные вставки. Ломается также хвостовик фонаря, который жестко закреплен в корпусе.

Цель изобретения — повышение надежности работы расширителя.

Указанная цель достигается тем, что в расширителе скважин, включающем корпус с размещенными в нем ударными меха- . низмами, буровые коронки, установленные в корпусе с возможностью осевого перемеще- 40 ния, и установленный в корпусе направляющий фонарь с хвостовиком, с упорным буртом и с компенсационным элементом, последний выполнен в виде втулки с кольцевым днищем, имеющей упругий элемент, уста- 45 новленный в полости втулки, при этом упорный бурт размещен в полости втулки, хвостовик направляющего фонаря в месте со° пряжения с упорным буртом и внутренняя поверхность втулки в месте сопряжения с днищем имеют кольцевые канавки, а упру- 50 гий элемент на кромках торцов имеет кольцевые выступы, размещенные в соответствуюгцих кольцевых канавках хвостовика и втулки, причем на остальных кромка х торцов упругий элемент имеет уплотнительные воротники для герметизации полости втулки.

Направляющий фонарь установлен в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и фиксирования с помощью

Ъ фиксатора, выполненного в виде кольцевой проточки на хвостовике направляющего фонаря, многогранной криволинейной поверхности, сопряженной с кольцевой проточкой со стороны конца хвостовика, и шпонки, установленной в корпусе и в кольцевой проточке с возможностью взаимодействия с многогранной криволинейной поверхностью.

На фиг. I изображен предлагаемый расширитель, продольный разрез; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. I.

Расширитель скважин включает корпус 1 и размещенные в нем ударные механизмы с поршнями 2 и буровые коронки 3. В корпусе I с возможностью ограниченного осевого перемещения на величину «а» и фиксирования установлен хвостовик 4 направляющего фонаря 5 с упорным буртом 6. Хвостовик 4 и упорный бурт 6 охватываются компенсационным элементом, выполненным в виде втулки 7 с кольцевым днищем, во внутренней полости которой установлен упругий элемент 8. Кольцевые выступы 9 на кромках торцов упругого элемента 8 взаимодействуют с кольцевыми канавками 10 на хвостовике и на внутренней поверхности втулки?. Свободные кромки торцов упругого элемента выполнены в виде уплотнительных воротников 11. Фиксатор, соединяющий хвостовик 4 с корпусом 1, выполнен в виде кольцевой проточки !2, сопряженной с ней многогра иной кри вол и ней ной поверхности 13 и шпонки 14, причем радиус кривизны грани в осевой плоскости равен радиусу шпонки.

В корпусе 1, ниже камеры 15 обратного хода выполнены блокировочные выхлопные окна 16.

Расширитель скважин работает следующим образом.

После подачи сжатого воздуха в ударный механизм его поршня 2 наносят удары по хвостовикам коронок 3, в результате чего последние разрушают породу, образуя скважину. При подъеме расширителя из скважины (или при вывале породы под одной из коронок) буровые коронки 3 с ускорением перемещаются вниз до упора во втулку 7.

Упругий элемент 8, размещенный в замкнутом внутреннем объеме втулки 7, обеспечивает мягкую посадку коронок 3, предотвращая поломку их твердосплавных вставок.

При этом втулка 7, поглощая энергию удара коронок, движущихся под действием сжа. того воздуха или удара поршней, перемещается вперед, деформируя упругий элемент 8.

После гашения энергии ударов коронок 3 втулка 7 за счет упругости элемента 8 возвращается в исходное положение. Дальнейшему перемещению втулки ? препятствуют кольцевые выступы 9, размещенные в коль цевых канавках 10, В первоначальном поло.жении втулки и при ее перемещениях уплот нительные воротники 11 герметиэируют внут1167293 иг. з реннюю полость втулки 7, защищая упругий элемент 8 от износа при попадании на него пыли и твердых частиц породы.

При расширении скважины направляющий фонарь 5 подвержен динамическим нагрузкам: от воздействия сжатого воздуха 5 в камере обратного хода поршнем 2, от удара коронок 3 о втулку 7 и от взаимодействия шнековой части направляющего фонаря со стенками скважины. Наибольшая величина этих сил направлена вперед, по ходу 10 бурения .. Поэтому для повышения прочности соединения хвостовика 5 с корпусом увеличена площадь контакта хвостовика со шпонкой 14 путем выполнения многогранной поверхности 13 криволинейной. Когда нагрузки направлены вперед, на фонарь 5, многогран15 ная поверхность 13 одной из граней приле- гает к шпонке, охватывая ее, передавая крутящий момент направляющему фонарю 5, увеличивая скорость транспортировки буровой мелочи через шнековую часть фонаря. 20

При заклкнивании фонаря крупными частицами породы, он. перемещается назад на величину свободного хода «а» и может проворачиваться относительно корпуса 1,. исключая возможность поломок хвостовика.

В это время на фонарь передаются периодические пульсации от воздействия импульсов сжатого воздуха, подводимого в камеру обратного хода поршней. 3а счет этого крупные частицы разрыхляются и продвигаются вперед вместе с направляющим фонарем, при этом многогранная криволинейная поверхность входит в зацепление одной из граней со шпонкой и направляющий фонарь вращается вместе с корпусом.

В момент, когда коронки 3 касаются втулки ?, их хвостовики полностью открывают блокировочные выхлопные окна 16, давление в камере обратного хода 15 резко падает и ударные поршни 2 автоматически останавливаются. В этот период энергоносителем, выходящим через выхлопные окна 16, производится усиленная продувка уступа забоя скважины.

Использование расширителя для проходки скважин диаметром до 250 мм в шахтаМ снижает количество поломок. буровых коронок и направляющего фонаря, сокращает число непроизводктельных спускоподъемных операций, вследствие чего повышается производительность бурения.

3167293

Редактор М. Петрова

За каз. 4395/31

Составитель Л. Черепенкина

Техред И. Верес Корректор Г. Регпетннк

Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113()35, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. n. 4/5

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