Устройство для ударно-вращательного бурения

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПИЬЛИН

09) 00 ц1) Е 21 С I/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

""«»;, »»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЭОВ ЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4680040/03 (22) 14.04.89 (46) 23.04.91. Бюл. N - 15 ,(71) Белорусский политехнический институт (72) В.И.Новиков, А.Д.Пашин, А.Г..Кошевой и Г.Т.Широкий (53) 622.233.52-83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 127212, кл. Е 21 В 4/14, 1958.

Авторское свидетельство СССР

9 927941, кл. Е 21 В 4/14, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к буровой тех ыке и предназначено для проходки скважин при инженерно-геологических изысканиях. Цель — снижение габаритов устр-..ва. В корпусе устр-ва размещен попый ударный поршень 3, а на

Изобретение относится к машиностроению, в частности к производству буровых станков, используемых для проходки скважин.при инженерногеологических изысканиях.

Цель изобретения - снижение габаритов устройства.

На чертеже изображено устройство, общий вид.

Устройство для вибровращательного бурения состоит из рамы, механизма подъема и опускания инструмента, пульта управления (на чертеже условно не показаны), а также привода, содержащего корпус t, образующий совместно с фланцем 2 и поршнем 3

2 его внутренней стенке размещен направляющий аппарат 19 привода вращения, выполненного в виде многоступенчатой турбины 14 с ротором. Вал ротора выполнен в виде шлицевой втулки 13. Кинематически с втулкой 13 связан шпиндель 9 с рабочим инструментом посредством шлицевого участка.

iHa втулке 13 размещены ступени турбины 14, расположенные в поршне 3.

Кинетическая энергия турбины 14 передается втулке 13, а от нее через шлицевой участок — шпинделю 9. Одновременно с передачей кинетической энергии струи газа ступеням турбины 14 часть ее затрачивается на перемещение g поршня 3 до тех пор, пока не произойдет удар торцов шпинделя 9 и втулки

13. T. обр. шпиндель 9 совершает вибрационное-вращательное движение. ил е

«Ъ камеру сгорания 4 с продувочными 5 и выпускными б окнами. На фланце 2 размещены клапаны 7 для подачи свежего заряда рабочей смеси в камеру сгорания и устройство 8 для его зажигания. В правый торец корпуса 1 соосно со шпинделем 9 и поршнем 3 установлен фланец 10, на котором saкреплена пружина 11, взаимодействующая с днищем 12 поршня. На шпинделе

9 с помощью шлицевого соединения смонтирована втулка 13, на которой размещены ступени турбины 14, расположенные в поршне 3. В левом днище

15 поршня 3 со стороны камеры сго рания размещен сопловой аппарат 16.

1643710

По окружности юбки поршня выполнены сквозные окна 17, которые сообщаются с помощью каналов 18 с выпускными окнами 6. На внутренней поверх- . ности юбки, поршня закреплены ступени направляющего аппарата 19. с лопатками 20, Устройство для ударно-вращательного бурения работает следующим образом. Подготовленная рабочая смась с помощью специального устройства (на чертеже условно не показано) поступает в камеру сгорания 4 через впускной распределитель и клапаны

7, поршень при этом находится в крайнем левом положении. После наполнения всего пространства камеры сгорания осуществляется зажигание рабочей смеси с помощью устройства 8. В результате ее горения возрастает температура и давление в полости, образованной камерой сгорания и про» странством между днищами 15 и 12 поршня. 25

Поршень под действием давления газов перемещается по корпусу 1 и шпинделю 9 до тех пор пока выходные окна 17 и соответственно прямоугольные каналы 18 не совместятся с вы-. хлопными окнами 6. В результате разности давления между сжатыми газами и атмосферой газы устремляются наружу через выхлопные окна 6 тем самым последовательно передавая кинетическую энергию ступенями турбины 14. Накопившаяся энергия рабочего газа в камере сгорания 4 расходуется не сразу, а постепенно. Вначале струя рабочего газа попадает через сопловой 40 аппарат 16 на лопатки первой ступени турбины 14, затем она формируется снова,с помощью лопаток 20 направляющего аппарата 19 передается на последующие ступени. 45

Так как многоступенчатая турбина

14 кинематически связана с втулкой

13 то вращающий момент от нее пере-. дается через шлицевое соединение шпинделю 9. Одновременно с рабочим процессом передачи кинетической энергии струи газа турбинам часть ее затрачивается на перемещение поршня 3 в сторону пружины 11, которое продолжается до тех пор, пока не произойдет удар торцов шпинделя 9 и втулки 13, а усилия от пружины и давление газов со стороны камеры сгорания не выравниваются. Таким образом, шпиндель 9 совершает вибрационно-вращательное движение. Поскольку процесс протекает очень быстро„поршень совместно со шпинделем

9 перемещается по инерции до тех пор, пока не откроется продувочное окно

5. Одновременно сжимается пружина 11 и воздух, находящийся между днищем 12 поршня 3 и крышкой 10. После остановки поршня 3 и продувки камеры сгорания воздухом поршень под действием сжатого воздуха и пружины 11 перемещается влево, совершая холостой ход, при этом в момент закрытия продувочного окна 5 начинается подача свежего заряда.

Во время холостого хода поршня турбина вращается по инерции, что способствует перемешиванию тепловоэдушной смеси в рабочем объеме турбины и камеры сгорания. Затем цикл повторяется.

За счет исключения передаточных механизмов и использования термодинамической энергии газа на привод бурового инструмента повышается эффективность работы и КПД установки.

Формула изобретения

Устройство для ударно-вращательного бурения, включающее корпус с размещенным в нем ударным поршнем и приводом вращения в виде многоступенчатой турбины с ротором и направляющим аппаратом, а также шпиндель с рабочим инструментом, кинематически связанный с валом ротора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения габаритов устройства, ударный поршень выполнен полым, à íà его внутренней стенке размещен направляющий аппарат, при этом вал ротора выполнен в виде шлицевой втулки, а шпиндель имеет ншицевой участок для связи с валом ротора.

1! 643710

3 МлицеРж саейь Е КМ

Составитель Ю.Стрелов

Редактор Л.Лашкова Техред С.Мигунова Корректор И.Демчик

Заказ 1456 Тираж 310 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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