Расширитель скважин

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - пЬвьшение надежности работы расширителя. Корпус (К) 1 расширителя скважин соединен с полой штангой 37. В верхней части. К 1 размещен воздухораспределительньй клапанный механизм (ВРКМ) 2, а в нижней части К 1 - букса 3. В отверстиях буксы 3 установлены державки 4 буровых коронок 5 с наковальнями 6, взаимодействующими с Ударником 7, выполненным в виде отдельных секторов и установленным в К 1 с зазором.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4291079/23-03 (22) 29.07.87 (46) 07.03.89. Бюл. 1"- 9 (71) Таштагольское рудоуправление

Научно-производственного объединения

"Сиб руд а" (72) В. Н. Власов, Ж, Г. Мухин, В. В. Лялько, Е. М, Кожевников, Г, Н, Волченко и П. Н . Марков (53) 622.233,051.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1051206, кл. F. 21 В 7/28, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 1167295, кл. F. 21 В 7/28, 1983.

„„SU„„146390 А1 (511 4 Е 21 В 7/28, Е 21 D 1/06 (54) РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к горному делу. Цель — повышение надежности работы расширителя, Корпус (К) 1 расширителя скважин соединен с полой штангой 37 ° В верхней части К размещен воздухораспределительный клапанный механизм (ВРКМ) 2, а в нижней части К 1 — букса 3. В отверстиях буксы 3 установлены державки 4 буровых коронок 5 с наковальнями б, вэаимодействуюшими с ударником 7, выполненным в виде отдельных секторов и установленным в К 1 с зазором.

1463900!

О!

30

В К н» ноздухоотнодящем стержне 19 . ежду ударником 7 и ВРКМ 2.и ударником 7 и буксой 3 установлены соответственно эластичные уплотняющие шайбы

25 и 17 с возможностью осевого перемещения H сообщения с силовыми камерами прямого 30 и обратного 11 хода.

Каждый сектор ударника 7 выполнен с проушинами (П) 20, ус тановленными а стержне 19, и связан с П 20 друих секторон посредстном упругих элеентон 21, установленных на стержне

19 между П 20. В буксе 3 размещен ополнительный ВРКМ 10, сообщенный с айбой 17, Иайбы 17 и 25 соединены клапанами )2 и 32 посредством пруинных толкателей 13 и 33 соотнетстенно. Воздух через штангу 37 посту! (Изобретение относится к горному ! делу и может быть использовано для !

pBcKHpeHHR скважин, предназначенных для отбойки руды при подземной раэ— работке мощных месторождений, а также для вентиляции, перепуска материалов и закладки.

Цель изобретения — повьппение надежности работы путем использования больших масс нзаимосвяэанньй ударников.

На фиг. 1 показана принципиальная схема расширителя скважин, вертикальный разрез," на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1.

Расширитель скважин состоит из корпуса 1, выполненного в виде трубы с воздухораспределительным клапанным механизмом 2 и с буксой 3, н которой . установлены державки 4 для крепления коронок 5. Держанка 4 имеет наковальню 6, через которую передаются удары от ударника 7, имеющего бойковый выступ 8. Державка 4 установлена н гнезде 9 с B0эможностью вертикального перемещения и вращения вокруг своей оси. Букса 3 снабжена дополнительным клапанным механизмом 10 для снабжения сжатым воздухом силовой камеры 11 обратного хода ударников 7„ ,В полости механизма 10 установлен пает в расширитель, полость 10 и камеру 11, и ударник 7 начинает двигаться вверх., Деформируя шайбу 17 на заданную величину, воздух из камеры

11 будет поступать на забой 16. Давление в камере 11 упадет, клапан 12 перекроет камеру 11 и ударник 7, набрав скорость, будет двигаться вверх по инерции. Иайба 25, взаимодействуя с ВРИ! 2, будет способствовать герметизации камеры 30. Давление в камере

30 повысится и произойдет торможение ударника. 7, ко тарый под дейс твием собственного веса будет двигаться вниз. Движущийся вниз ударник 7 через наковальню 6 взаимодействует с коронкой 5, производя разрушение забоя 16. 3 ил. клапан 12 с пружинным толкателем (пружиной) 13. Причем жесткость пружины 13 толкателя должна обеспечивать закрытие клапана 12 при разомкнутой силовой камере 11. Клапан 12 имеет ограничитель 14 хода, обеспечивающий ход клапана 12 на дна-три миллиметра.

В буксе 3 выполнены каналы 15 для выхода отработанного сжатого воздуха из корпуса I на кольцевой забой 16.

Силовая камера 11 периодически образуется посредством уплотняющей шайбы в виде манжеты-клапана 17, выполненной из эластичного упругого материала, например кордовой резины, и способной изменять свою форму в процессе работы. Манжета-клапан 17 имеет уплотнительный поясок 18, с помощью которого герметизируется силовая камера 11 плотным прилеганием к верхней поверхности буксы 3. Ударники 7 выполнены в виде секторов. В данном примере три ударника. Каждый ударник 7 взаимодействует со своей коронкой 5 через державку 4, наковальню 6 и бойкбвый выступ 8. Ударники 7 подвижно смонтированы на воздухоподводящем стержне 19 посредством направляющих проушин 20. Каждый ударник имеет не менее двух проушин 20, разнесенных на некоторое расстояние

1463900 4 дующим образом.

ТО

25

55 друг от друга. Между проушинами 20 от других ударников 7 установлены упругие элементы 21, выполненные, например, иэ металлической резины. Weсткость упругого элемента 21 подби- . рается так, что при неровности забоя

16 система ударник — коронка имеет возможность вертикального смещения до десяти миллиметров, т.е. ударники в процессе работы могут смещаться между собой по вертикали на высоту до десяти миллиметров.

Воздухоподводящий стержень 19 нмеет канал 22 для подвода сжатого воздуха в полость клапанного механизма

10. Ударники 7 в корпусе 1 смонтированы с кольцевым зазором 23 для пропускания отработанного воздуха через канал 15 на забой 16. Воздухоподводящий стержень !9 снабжен направляющим фонарем 24 для обеспечения движения расширителя строго по первоначальной скважине. Ударники 7 снабжены фиксатором, предотвращающим вращение (не показан), т.е. при работе ударники 7 не вращаются относительно корпуса 1. На верхних торцах ударников 7 установлена манжета-клапан

25, изготовленная из упругого материала, например реэинокордовой ткани, и при работе может упруго деформироваться на конструктивно заданную. величину. Манжета-клапан 25 имеет уплотнительный поясок 26, герметично контактирующий с торцовой поверхностью клапанного механизма 2. Для принудительного возврата уплотнительного пояска в исходное состояние могут быть использованы упругие элементы (пружины) 27. Манжета-клапан 25 совместно с ударником 7 может возвратнопоступательно перемещаться по воздухоподводящему стержню 19 для чего снабжена подвижным герметизирующим кольцом 28. В клапанном механизме 2 выполнена полость 29 для подвода сжатого воздуха в камеру 30 прямого хода через клапанное отверстие 31, где установлен клапан 32. Последний снабжен пружиной 33, которая обеспечивает открытое положение клапанного отверстия 31 при герметически замкнутой силовой камере 30. В механизме 2 установлен ограничитель 34 хода клапана 32. Ограничитель 34 хода ограничивает перемещение клапана в пределах двух-трех миллиметров. Воздухораспределительный механизм 2 может иметь несколько клапанных отверстий

31 с установленными клапанами 32..

Подвод сжатого воздуха в полость 29 осуществляется по каналам 35 и 36 через штангу 37, с помощью которой осуществляется вращение расширителя от станка (не показан).

Расширитель скважин работает слеПри помощи бурового станка расширитель устанавливается над скважиной дпя раэбуривания ее до большего диаметра. Включают станок и начинают вращать расширитель вокруг своей оси посредством штанги 37. Через штангу подают сжатый воздух в расширитель.

Сжатый воздух по каналам 35 и 36 поступает в полость 29, так как в это время манжета-клапан 25 находится в крайнем нижнем положении посредством пружин 27, уплотнительный поясок 26 находится в нижнем положении, а силовая камера 30 разомкнута. За счет поступающего воздуха и создания давления клапан 32 перекрывает клапанное отверстие 31. Пружина 33 имеет меньшее усилие, чем усилие, создаваемое сжатым воздухом, находящимся в полости 29, на клапан 32. Окатый воздух одновременно поступает и через канал

22 в полость механизма 10. Так как в это время манжета-клапан 17 сжата весом ударника 7, герметизирующий поясок 18 прижат к торцовой поверхности буксы 3, пружиной 13 клапан 12 отжат до ограничителя 14. Сжатый воздух иэ полости механизма IO поступает в силовую камеру 11 обратного хо" да, давление в которой увеличивается.

Под действием развивающегося усилия ударник 7 начинает равноускоренно двигаться вверх. Манжета-клапан

17 начинает, вытягиваясь, деформироваться, в то же время уплотнительный поясок 18 прижат к буксе 3. После того, как манжета-клапан 17 деформирована на конструктивно заданную величину, происходит отрыв. уплотнительного пояска 18 от буксы, отработанный воздух из силовой камеры 1) обратного хода выходит в корпусную полость и через канал 15 поступает на забой 16. Как только давление воздуха в силовой камере 11 падает, клапан 12 перекрывает поступление сжатого воздуха из полости механизма 10, Ударник 7, набрав скорость, двигает 1463900 6

ЭО

i."ë по инерции вверх. Вместе с ударником 7 двигается вверх и закрепленная

Ма нем манжета-клапан 25, Сжимается пружина 33, но ее усилия недостаточ- . но для того, чтобы открыть клапан 32.

При движении происходит встреча уплотнительного пояска 26 с торцовой клапанной поверхностью механизма 2. иловая камера 30 прямого хода загеретизируется и в ней начинает повыаться давление. После того, как сумарное усилие от давления в силовой амере 30 и пружины 33 будет больше, чем давление на клапан 32 со стороны полости 29, происходит перекидка клапана 32. Последний упирается в ограничитель 34 хода. Полость 29 через отверстие .31 связана с силовой камерой

30. Происходит интенсивное торможеие ударника 7 повышающимся давлениleM в силовой камере 30. После того, как полностью погашена скорость .ударника 7, он прекращает свое движение вверх. Под действием сжатого воздуха в силовой камере 30 прямого хода и собственного веса ударник 7 начинает равномерно двигаться вниз. Манжетаклапан 25 начинает, вытягиваясь, деформироваться. После того, как она деформирована на кднструктивно за, данную величину, происходит отрыв уплотнительного пояска 26 от торцовой поверхности клапанного механиз ма 2.

Силовая камера 30 прямого хода разгерметизируется и иэ нее выходит отработанный воздух, который по кольцевому зазору 23 и каналам 15 начинает поступать на забой 16 для уда,ления шлама. После того, как давление в силовой камере 30 снйкается, клапан 32 прекращает доступ сжатого воздуха из полости 29. Ударник, набрав скорость, двигается вниз по инерции и за счет собственного веса.

Необходимо отметить, что. ударник 7, состоящий из трех одинаковых по весу деталей и связанных между собой через упругие элементы 21, движется как единое целое. При своем движении бойковые части выступа 8 ударников 7 встречают наковальню 6, происходит передача энергии через державку 4 на коронку 5, эа счет чего происходит разрушение кольцевого забоя 16. Если забой 16 неровный, коронки 5 благодаря наличию в гнезде 9 свободного пространства находятся на разных уровнях. Отдельнь(е сектора ударника 7 производят удары по своим коронкам 5 неодновременно. Может быть такое положение, что только один из секторов ударника 7 наносит удар, а остальные за счет упругих элементов 21 создают на эту коронку усилие нажатия, Это происходит тогда, когда забой имеет неровности около десяти миллиметров.

Одновременно с нанесением удара происходит загерметизация силовой камеры ll обратного хода, открывается клапан 12 и из полости механизма IO и в нее начинает поступать сжатый воздух и цикл повторяется.

Формула изобретения

Расширитель скважин, включающий корпус, соединенный с полой штангой, размещенный в верхней части корпуса воздухораспределительный клапанный механизм и буксу, размещенную в нижней части,„в отверстиях которой расположены державки буровых коронок с наковальнями, взаимодействующими с ударником, выполненным в виде отдельных секторов, эластичные уплотняющие шайбы, установленные в корпусе на воздухоподводящем стержне между ударником и воздухораспределительным механизмом и ударником и буксой с возможностью осевого перемещения и сообщения с силовыми камерами прямого и обратного хода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности работы расширителя, каждый сектор ударника выполнен с проушинами, установленными на воздухоподводящем стержне, и связан с проушинами других секторов посредством упругих элементов, установленных на воздухоподводящем стержне между проушинами, при этом букса снабжена размещенным в ней дополнительным воэдухораспределительным клапанным механизмом, сообщенным с уплотняющей шайбой, установленной между ударником и буксой, причем уплотняющие шайбы соединены с клаланами воздухораспределительных мех аниз мов посредством пружинных толкателей, а ударник установлен в корпусе с зазором.

l463900

Q1D2

Составитель Л. Черепенкина

Редактор М. Бланар Техред >.Еоданич Корректор Э, Лончакова

Заказ 802/38 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101