Погружной пневмоударник



Погружной пневмоударник
Погружной пневмоударник

 


Владельцы патента RU 2463431:

Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН (RU)

Изобретение относится к горному делу и строительству - к буровой технике, применяется при бурении скважин ударно-вращательным способом. Погружной пневмоударник включает корпус, ударник, образующий с корпусом камеры прямого и обратного хода, и клапанное воздухораспределительное устройство, состоящее из седла, клапана и клапанной коробки, между которыми образована мерная камера. Между седлом и клапаном образован кольцевой дроссельный канал, которым мерная камера постоянно соединена с камерой прямого хода. Задача - повышение надежности за счет обеспечения согласованного взаимодействия клапана и ударника путем постоянной связи клапанного воздухораспределительного устройства с камерой прямого хода. 2 ил.

 

Техническое решение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом.

Известен погружной пневмоударник для бурения скважин по а.с. СССР №184195, E21B, E21C, опубл. в БИ №15, 1966 г., включающий цилиндр, поршень и клапанное воздухораспределительное устройство с центральным трубчатым штоком-золотником, входящим в отверстие поршня и осуществляющим подачу энергоносителя в камеру обратного хода через указанное отверстие и сообщающиеся с ним радиальные каналы. В штоке-золотнике выполнен командный канал, поочередно сообщающий заклапанное пространство с рабочими камерами пневмоударника и обеспечивающий работу клапана только для питания камеры прямого хода.

Недостатком этого погружного пневмоударника является то, что командный канал в штоке-золотнике сообщает заклапанное пространство с камерой прямого хода и с камерой обратного хода. Существуют моменты времени, когда связь с заклапанным пространством прерывается, что приводит к нарушению согласованного взаимодействия клапана и поршня и, как следствие, - к снижению надежности машины.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является устройство для транспортирования твердых и жидких сред в процессе бурения с обратной циркуляцией очистного агента по заявке US 2007/0278010, E21B 10/36, опубл. 06.12.2007, включающее корпус, поршень и клапанное воздухораспределительное устройство с центральным трубчатым штоком-золотником, входящим в отверстие поршня и образующим с ним кольцевой канал, через который осуществляется выхлоп энергоносителя из камеры прямого хода. На шток-золотник посажен клапан в виде стакана с образованием сзади клапана двух площадок, одна из которых постоянно находится под действием магистрального давления энергоносителя, а другая - под действием периодически меняющегося давления в кольцевом заклапанном пространстве. В штоке-золотнике выполнен командный канал, который периодически сообщает кольцевое заклапанное пространство с рабочими камерами устройства и обеспечивает работу клапана только для питания камеры прямого хода.

Недостатком этого устройства является то, что при движении поршня вверх перекрывается командный канал штока-золотника и наступает момент времени, когда заклапанное пространство не связано ни с одной из рабочих камер, что приводит к неконтролируемому изменению давления в нем и нарушению согласованного взаимодействия клапана и поршня. Суммарная сила, действующая на клапан со стороны магистрального давления энергоносителя, увеличивается и происходит преждевременное закрытие клапана для подачи энергоносителя в камеру прямого хода. Этот недостаток приводит к снижению надежности устройства.

Техническая задача предлагаемого решения заключается в повышении надежности погружного пневмоударника за счет обеспечения согласованного взаимодействия клапана и ударника путем постоянной связи клапанного воздухораспределительного устройства с камерой прямого хода.

Поставленная задача решается тем, что в погружном пневмоударнике, включающем корпус, ударник, образующий с корпусом камеры прямого и обратного хода, и клапанное воздухораспределительное устройство, состоящее из седла, клапана и клапанной коробки, согласно техническому решению между седлом, клапаном и клапанной коробкой образована мерная камера, а между седлом и клапаном - кольцевой дроссельный канал, которым мерная камера постоянно соединена с камерой прямого хода.

Указанная совокупность признаков позволяет повысить надежность пневмоударника за счет обеспечения согласованного взаимодействия клапана и ударника путем постоянной связи камеры прямого хода и клапанного воздухораспределительного устройства.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного конструктивного исполнения и чертежами фиг.1, 2, где на фиг.1 показан продольный разрез погружного пневмоударника, общий вид в статическом состоянии; на фиг.2 - место А на фиг.1 в увеличенном масштабе, положение клапана «закрыто» - левая часть, положение клапана «открыто» - правая часть.

Погружной пневмоударник (далее - пневмоударник) содержит корпус 1 (фиг.1), в нижней части которого закреплена муфта 2, буксу 3 с буровым долотом 4, имеющие подвижное шлицевое соединение и шпонку 5, ударник 6, трубку 7 с центральным каналом 8, клапанное воздухораспределительное устройство, состоящее из седла 9 (фиг.2), клапана 10 и клапанной коробки 11. Между ними образована мерная камера 12. Ударник 6 образует с корпусом 1 камеру 13 обратного хода и камеру 14 прямого хода. Последняя сообщена через отверстия 15 седла 9 и кольцевой дроссельный канал 16, образованный между седлом 9 и клапаном 10, с мерной камерой 12. Клапан 10 выполнен в виде стакана с наружной стенкой 17 и дном 18. Для выхлопа энергоносителя из камеры 13 (фиг.1) обратного хода в муфте 2 выполнены продольные пазы 19, отверстия 20 и расточка 21. В верхней части корпуса 1 установлен переходник 22, имеющий канал 23 и полость 24 напорного тракта, сообщенную с отверстиями 25 клапанной коробки 11, и обратный клапан 26.

Центральный канал 8 трубки 7 в верхней части сообщен с напорным трактом через радиальные отверстия 27, а в нижней - с камерой 13 обратного хода через отверстия 28. В ударнике 6 выполнены продольные пазы 29, соединенные отверстиями 30 с расточкой 31, и продольные пазы 32, соединенные отверстиями 33 с расточкой 34, и центральный выхлопной канал 35, соединенный с центральным выхлопным каналом 36, связанным с отверстием 37 бурового долота 4.

Пневмоударник работает следующим образом. Энергоноситель из напорного тракта магистрали подается в канал 23 переходника 22 (фиг.1). Обратный клапан 26 открывает полость 24 напорного тракта, сообщенную через радиальные отверстия 27 с центральным каналом 8 трубки 7, и энергоноситель поступает через отверстия 28 трубки 7 в расточку 34, отверстия 33 и продольные пазы 32 ударника 6 в камеру 13 обратного хода, и начинается обратный ход ударника 6. При этом клапан 10, под действием магистрального давления энергоносителя на его наружную стенку 17 и давления энергоносителя со стороны мерной камеры 12, находится в положении «закрыто» (фиг.2, левая часть). При движении ударника 6 расточка 34 уходит из расположения отверстий 28 трубки 7 и подача энергоносителя в камеру 13 обратного хода прекращается. Происходит выхлоп энергоносителя из камеры 13 обратного хода через продольные пазы 19, отверстия 20 и расточку 21 муфты 2, через центральный выхлопной канал 36 и отверстие 37 бурового долота 4. При дальнейшем движении ударника 6 вверх расточка 31 входит в зону расположения отверстий 28 трубки 7 и энергоноситель под магистральным давлением через отверстия 30 и продольные пазы 29 ударника 6 поступает в камеру 14 прямого хода. За счет компрессионного сжатия энергоносителя в камере 14 прямого хода происходит торможение ударника 6. Результирующая сила, действующая на передний торец клапана 10 со стороны камеры 14 прямого хода, увеличивается и клапан 10 перекидывается в положение «открыто» (фиг.2, правая часть). Через образовавшуюся кольцевую щель между передним торцом клапана 10 и торцевой поверхностью седла 9 происходит подача энергоносителя из напорного тракта в камеру 14 прямого хода через отверстия 25 клапанной коробки 11. Движение ударника 6 затормаживается до полной остановки и меняется с обратного хода на прямой.

При прямом ходе клапан 10 находится в положении «открыто» (фиг.2, правая часть) и благодаря большому проходному сечению впускной кольцевой щели между седлом 9 и клапаном 10 давление энергоносителя в камере 14 прямого хода поддерживается высоким. При дальнейшем движении ударника 6 трубка 7 выходит из расположения расточки 31 ударника 6. Открывается центральный выхлопной канал 35 ударника 6 и происходит выхлоп энергоносителя из камеры 14 прямого хода через продольные пазы 29, отверстия 30 в центральный выхлопной канал 35 ударника 6, центральный выхлопной канал 36 и отверстие 37 бурового долота 4. Давление энергоносителя в камере 14 прямого хода падает и клапан 10 под действием результирующей силы магистрального давления энергоносителя на его наружную стенку 17, повышенного давления энергоносителя на дно 18 со стороны мерной камеры 12 перемещается в положение «закрыто». Подача энергоносителя в камеру 14 прямого хода прекращается. Ударник 6 наносит удар по буровому долоту 4 и цикл повторяется.

Ввиду того, что в предлагаемом пневмоударнике между седлом 9, клапаном 10 и клапанной коробкой 11 образована мерная камера 12, а между седлом 9 и клапаном 10 образован кольцевой дроссельный канал 16, постоянно соединяющий мерную камеру 12 с камерой 14 прямого хода, происходит согласованное взаимодействие ударника 6 и клапана 10.

Поскольку мерная камера 12 постоянно связана с камерой 14 прямого хода через кольцевой дроссельный канал 16, для выравнивания давления энергоносителя в этих камерах необходимо время. При обратном ходе ударника 6 давление энергоносителя в мерной камере 12 постепенно нарастает, но в целом меньше среднего давления в камере 14 прямого хода. В это время давление на дно 18 клапана 10 со стороны мерной камеры 12 не препятствует перекидке клапана 10 в положение «открыто» для подачи энергоносителя в камеру 14 прямого хода. И наоборот, на выхлопе при прямом ходе ударника 6 давление энергоносителя в камере 14 прямого хода резко падает, а мерная камера 12 в это время имеет повышенное давление энергоносителя на дно 18 клапана 10, которое вместе с магистральным давлением на наружную стенку 17 клапана 10 перемещает его и удерживает в положении «закрыто».

Наличие мерной камеры 12 и постоянной связи ее с камерой 14 прямого хода через кольцевой дроссельный канал 16 позволяет обеспечить стабильное и согласованное взаимодействие клапана 10 и ударника 6 независимо от износа уплотняющих поверхностей ударника 6, корпуса 1, трубки 7.

Погружной пневмоударник, включающий корпус, ударник, образующий с корпусом камеры прямого и обратного хода, и клапанное воздухораспределительное устройство, состоящее из седла, клапана и клапанной коробки, отличающийся тем, что между седлом, клапаном и клапанной коробкой образована мерная камера, а между седлом и клапаном - кольцевой дроссельный канал, которым мерная камера постоянно соединена с камерой прямого хода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено, преимущественно, для бурения мелких скважин в твердых породах, а также для разрушения цементных мостов.

Изобретение относится к горному делу и строительству - к буровой технике, применяется при бурении скважин ударно-вращательным способом. .

Изобретение относится к строительству и горной промышленности, в частности к пневматическим устройствам ударного действия. .

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровому инструменту, предназначенному для работы с погружными пневмоударниками, и может быть использовано для проходки скважин в горных породах.

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для бурения скважин различного назначения в твердых и крепких породах. .

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом. .

Изобретение относится к горному делу, а именно к погружным пневмоударникам для проходки скважин по породам средней и высокой крепости, и может найти применение в строительстве.

Изобретение относится к погружным устройствам для бурения скважин ударно-вращательным способом и может найти применение в горной промышленности, геологоразведке и гидрогеологии.

Изобретение относится к распределительным элементам гидравлических ударных устройств (ГУУ), служащим для управления потоком рабочей жидкости между участками и агрегатами гидравлической системы.

Изобретение относится к области горного дела, а именно к ударно-вращательному инструменту для бурения. .

Изобретение относится к погружным устройствам для бурения скважин ударно-вращательным способом, применяется в горной промышленности, строительстве и геологоразведке

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при прокладке труб, кабелей высокого напряжения и телефонных, а также водоспусковых и дренажных коммуникаций

Изобретение относится к средствам автоматизации производственных процессов в различных отраслях промышленности - к распределительным элементам гидравлических ударных устройств (ГУУ) для управления потоком рабочей жидкости между участками и агрегатами гидравлической системы

Изобретение относится к горному делу и строительству - к буровой технике, применяется при бурении скважин ударно-вращательным способом. Погружной пневмоударник включает буровое долото с центральным продувочным каналом, полый корпус с разрядными каналами, ударник, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и обратного хода, переходник с основным напорным трактом и расточкой, закрепленный в полом корпусе, и распределительную систему, содержащую расположенные в верхней части полого корпуса седло с каналами и центральным отверстием, в котором установлена трубка, выполненная с напорными каналами и центральным продувочным отверстием, сообщенным с центральным продувочным каналом бурового долота, коробку с разрядными каналами и питающими отверстиями, установленную на седле, ступенчатый клапан, установленный между седлом и коробкой и образующий своей внутренней поверхностью с коробкой разрядную заклапанную полость, и кольцевой объем, образованный в полости корпуса между коробкой и наружной поверхностью ступенчатого клапана и сообщенный через питающие отверстия коробки с основным напорным трактом переходника, сопло с центральным каналом, суженным по ходу потока энергоносителя, которое установлено в расточке переходника торцом с широким проходным сечением центрального канала, а противоположным торцом - в центральном отверстии седла. В стенке сопла в зоне торца с широким проходным сечением центрального канала выполнены окна, которыми основной напорный тракт переходника сообщен через питающие отверстия коробки с указанным кольцевым объемом распределительной системы. Задача - повышение мощности и надежности при использовании в качестве энергоносителя воздушно-водяной смеси за счет сепарации ее на входе в погружной пневмоударник и подачи се очищенной газообразной фракции в кольцевой объем распределительной системы, а более плотной фракции - на забой скважины для охлаждения бурового долота, пылеподавления и промывки скважины. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к оборудованию для бурения скважин, преимущественно погружным пневмоударником большого диаметра. Пневмоударник включает корпус, поршень-боек, камеры прямого и обратного хода, воздухораспределительную систему, скрепленные с корпусом посредством резьб шлицевую муфту и переходник бурильной колонны. Пневмоударник имеет кольцевые регулировочные элементы, которые размещены соответственно между корпусом и шлицевой муфтой и между корпусом и переходником бурильной колонны. Каждый из кольцевых регулировочных элементов выполнен в виде заключенных в оболочку сегментов. Оболочка выполнена с размещенными между сегментами направляющими выступами. Пространство между сегментами, оболочкой, корпусом и, соответственно, шлицевой муфтой и переходником бурильной колонны заполнено смазкой. Обеспечивает уменьшение времени вспомогательных операций. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к механизмам, применяемым в машинах ударного действия для прокладки скважин бестраншейным способом для коммунальных целей, забора проб грунта в инженерно-геологических изысканиях для строительства. Пневматический ударный механизм содержит заключенный в цилиндрическую полость корпуса пневмоударный механизм с выпускными отверстиями, воздухоподводящую коробку с предкамерой сетевого воздуха и наковальню, ударник с золотником в виде ступенчатой трубки с большей ступенью, управляющей выпуском воздуха, бесступенчатую трубку для грунтового керна, пропущенную через корпус, ударник и золотник. Ударник разделяет цилиндрическую полость корпуса на выпускную камеру со стороны воздухоподводящей коробки и камеру холостого хода со стороны наковальни, выполнен с выпускными боковыми отверстиями и внутренней кольцевой камерой рабочего хода, связанной с золотником, и установлен с зазором относительно корпуса. Большая ступень ступенчатой трубки постоянно перекрывает выпускные боковые отверстия ударника со стороны внутренней кольцевой камеры рабочего хода. Коаксиально с зазором между бесступенчатой и ступенчатой трубками установлена дополнительная бесступенчатая трубка, образующая кольцевой канал, соединяющий постоянно предкамеру сетевого воздуха в воздухораспределяющей коробке с камерой холостого хода посредством бокового отверстия в стенке дополнительной бесступенчатой трубки с опиранием ее в наковальне. Обеспечивается повышение энергии удара пневматического ударного механизма. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом. Пневматический ударный механизм включает корпус, в котором установлены переходник с магистральным каналом и кольцевой канавкой, поршень с центральным отверстием, образующий с цилиндрической поверхностью корпуса камеры рабочего и холостого хода, эластичный клапан в форме тора, установленный в указанной кольцевой канавке переходника с предварительным натягом и возможностью периодического образования контактной кромкой тора и цилиндрической поверхностью корпуса питающего канала для камеры рабочего хода, шток-золотник с центральным, радиальным и наружными каналами для подвода энергоносителя в камеры рабочего и холостого хода, закрепленный в переходнике и установленный в центральном отверстии поршня, и буровой инструмент. Тор эластичного клапана по контактной кромке имеет цилиндрическую поверхность, а наружные каналы штока-золотника смещены от торца переходника с образованием уплотнительного пояска, выполненного с возможностью вхождения в центральное отверстие поршня для создания в конце холостого хода воздушной буферной подушки в камере рабочего хода, сообщенной с магистральным каналом переходника через указанный питающий канал. Обеспечивается улучшение условий работы эластичного клапана в форме тора путем увеличения результирующих сил при открытии и закрытии питающего канала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной и строительной технике, предназначено для проходки скважин в грунте, разрушения горных пород и т.д. Устройство содержит корпус с патрубком, имеющим впускное отверстие, и выхлопным/выхлопными отверстиями в стенке задней части, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеру прямого хода, образованную патрубком и ударником, и камеру обратного хода, канал в ударнике для сообщения камер прямого и обратного хода и запорный клапан. На наружной поверхности ударника в передней его части выполнена кольцевая канавка, корпус содержит наковальню. На внутренней поверхности корпуса выполнены передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода ударника. Запорный клапан выполнен в виде упругого кольца, установленного в указанной кольцевой канавке ударника с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса. Наковальня, передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода ударника выполнены в средней части корпуса, упругое кольцо запорного клапана установлено с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью средней части корпуса. Корпус в передней части имеет накопительную камеру сжатого воздуха с размещенным в ней клапаном отсечки. Камера прямого хода сообщена с камерой обратного хода через эту накопительную камеру, для чего последняя снабжена центральной трубкой, пропущенной в указанный канал ударника через отверстие в наковальне для подачи сжатого воздуха из накопительной камеры в камеру обратного хода, а центральная трубка имеет отверстие для подачи сжатого воздуха в накопительную камеру из магистрали. Клапан отсечки установлен на наружной поверхности центральной трубки с возможностью осевого смещения по ней и взаимодействия верхним торцом с ударником через указанное отверстие в наковальне, а нижним торцом - с буртиком наружной поверхности указанной трубки. Технический результат - уменьшение удельного расхода сжатого воздуха путем отсечки выхлопа сжатого воздуха в атмосферу с момента выхлопа до окончания прямого хода ударника. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом. Погружной пневмоударник включает корпус, в котором установлены муфта с магистральным каналом, сообщенным с магистральной полостью корпуса, распределительная гильза с наружными пазами и расточкой, ступенчатый ударник с центральным выхлопным каналом, впускным каналом на его меньшей ступени и дроссельными каналами на его большей ступени, образующий с корпусом камеру сетевого давления и камеру холостого хода, а с распределительной гильзой - камеру рабочего хода, шток с большей и меньшей ступенями, с осевым и радиальными каналами, питающе-разрядный клапан в виде стакана с центральным отверстием в его дне, установленный на большей и меньшей ступенях штока с образованием между ними заклапанной полости. Питающе-разрядный клапан имеет снаружи заднюю торцевую площадку, расположенную в магистральной полости корпуса, и внутреннюю торцевую площадку, расположенную на дне стакана в заклапанной полости, которая сообщена через указанные радиальные каналы штока с его осевым каналом. Между меньшей ступенью штока и указанным клапаном выполнен кольцевой канал для периодического сообщения заклапанной полости с камерой рабочего хода при холостом ходе ступенчатого ударника. Осевой канал штока выполнен глухим с его переднего торца, а в стенке передней части штока выполнены командные каналы для периодического сообщения его осевого канала с камерой рабочего хода до открытия выхлопа из нее ступенчатым ударником при рабочем ходе и для периодического сообщения осевого канала штока с центральным выхлопным каналом ступенчатого ударника через расточку, выполненную в центральном выхлопном канале ступенчатого ударника. Технический результат - улучшение условий работы питающе-разрядного клапана. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при прокладке труб, кабелей высокого напряжения и телефонных, а также водоспусковых и дренажных коммуникаций. Устройство ударного действия для образования скважин в грунте включает корпус, гидромолот с наковальней, полый наконечник в виде цилиндрического корпуса с усеченным конусом, передний торец которого снабжен кольцевым ножом, и размещенные внутри полого наконечника под углом друг к другу четыре радиально рассекающих ножа. В задней части наконечника установлен вращающийся активатор, состоящий из высокомоментного гидродвигателя и цилиндра, на внутренней поверхности которого расположен шнек с переменным шагом спирали. На передней части шнека расположены форсунки. Коммуникации подвода эмульсии расположены внутри шнековой спирали. Обеспечивается повышение производительности прокладки и снижение энергозатрат на проведение скважин в грунте. 3 ил.
Наверх