Перфоратор

Изобретение относится к горной и строительной промышленности и может быть использовано для бурения шпуров и скважин в любых многоструктурных породах с твердыми включениями, например апатитонефелиновой руды. Перфоратор содержит корпус с размещенным в нем поворотным механизмом и сдвоенным ударником, включающим основной и вспомогательный бойки, воздухораспределительную систему, концевую буксу, буровую коронку, соединенную со штангой, хвостовик, установленный одним концом на подшипниках скольжения в корпусе, а выходным концом соединенный посредством составного из штанг бурового става с буровой коронкой. Поворотный механизм выполнен с приводом вращения, включающим гидродвигатель и редуктор. Вспомогательный боек установлен в отверстии концевой буксы с возможностью перемещения вдоль своей продольной оси в нем, а концевая букса выполнена с установленным в ней постоянным магнитом. Концевая букса и вспомогательный боек выполнены из ферромагнетиков, а хвостовик и основной боек - из неферромагнетиков. Обеспечивается надежный процесс «дребезга» вспомогательного бойка между основным бойком и штангой, а также предотвращение «залипания» вспомогательного бойка между основным бойком и хвостовиком. 3 ил.

 

Изобретение относится к горной и строительной промышленности и может быть использовано для бурения шпуров и скважин в любых многоструктурных породах с твердыми включениями, например, апатитонефелиновой руды.

Известно гидропневматическое устройство ударного действия (авторское свидетельство СССР №713969, опубл. 05.02.1980 г.), включающее корпус, боек с наконечником, рабочий и тормозной поршни, подпружиненный золотник, переливные и управляющие каналы.

Недостатком устройства является то, что данное устройство способно работать только в режиме отбойного молотка и не может быть использовано для бурения.

Известен двухпоршневой перфоратор (авторское свидетельство СССР №1460228, опубл. 23.02.1989 г.), включающий корпус, два поршня, кулачковую муфту, гранбуксу, воздухораспределительное устройство и уплотнительное кольцо.

Недостаток этого устройства состоит в том, что двухмассовый ударник, которым снабжен перфоратор, снижает вибрации, передаваемые на корпус, но не способно решать задачи по повышению кпд удара и интенсификации режимов бурения многоструктурных пород, состоящих из твердых и мягких компонентов.

Известен телескопический перфоратор (Васильев В.М. Перфораторы. М.: Недра, 1989, с. 48, 49) с промежуточным бойком, включающий породоразрушаюший инструмент, расположенный на штанге, корпус, воздухораспределительную систему, поршень-ударник, промежуточный боек, поворотный механизм, поворотную и концевую буксы.

Недостатком данного перфоратора является то, что неуправляемое перемещение промежуточного бойка снижает коэффициент полезного действия удара и усложняет конструкцию ствола корпуса перфоратора.

Известен перфоратор (патент РФ №2223378, опубл. 10.02.2004 г.), содержащий породоразрушающий инструмент, корпус, с размещенным в нем поворотным механизмом и сдвоенным поршнем-ударником, включающим основной и вспомогательный бойки, воздухораспределительную систему, поворотную и концевую буксы.

Недостатком устройства является нестабильность процесса нанесения «двойного» удара, т.к. после нанесения основного удара происходит заклинивание вспомогательного бойка в буксе, что нарушает стабильную работу перфоратора.

Известен перфоратор (патент РФ №2444602, опубл. 10.03.2012 г.), принятый за прототип, содержащий породоразрушающий инструмент, корпус, с размещенным в нем поворотным механизмом и сдвоенным ударником, включающим основной и вспомогательный бойки, воздухораспределительную систему, поворотную и концевую буксы, при этом вспомогательный боек имеет внутреннюю полость с упругим элементом, выполненную в виде сужающейся и расширяющейся частей, минимальный диаметр полости D принимают больше диаметра правой концевой части воздухопроводной трубки, а максимальный диаметр D1 полости со стороны штанги выбирают из соотношения где S1 - площадь контакта вспомогательного бойка со штангой; S2 - площадь торцевого сечения штанги.

Недостатками данного устройства являются: изнашивание соприкасающихся поверхностей, в результате чего нарушается центрирование и возникает перекос вспомогательного бойка относительно поверхности буксы, что ведет к внецентренному «косому» удару последнего по штанге, с возможностью заклинивания вспомогательного бойка в буксе, что нарушает процесс «дребезга» и стабильную работу перфоратора; использование энергии сжатого воздуха для движения основного бойка, в результате чего в полости соударения вспомогательного и основного бойков создается высокое давление, что ведет к неконтролируемому движению вспомогательного бойка внутри этой полости.

Техническим результатом изобретения является обеспечение надежного процесса «дребезга» вспомогательного бойка между основным бойком и хвостовиком, а также предотвращение «залипания» вспомогательного бойка, между основным бойком и хвостовиком, путем контролируемого возвращения его в начальное положение для обеспечения необходимого зазора.

Технический результат достигается тем, что содержит хвостовик, установленный одним концом на подшипниках скольжения в корпусе, а выходным концом соединенный посредством составного из штанг бурового става с буровой коронкой, при этом поворотный механизм выполнен с приводом вращения, включающим гидродвигатель и редуктор, вспомогательный боек установлен в отверстии концевой буксы с возможностью перемещения вдоль своей продольной оси в нем, а концевая букса выполнена с установленным в ней постоянным магнитом, при этом концевая букса и вспомогательный боек выполнены из ферромагнетиков, а хвостовик и основной боек - из неферромагнетиков.

Устройство перфоратора поясняется следующими фигурами: фиг. 1 - перфоратор в момент начала рабочего хода основного бойка; фиг. 2 - вспомогательный боек для первого предложенного варианта; фиг. 3 - вспомогательные бойки в соединении с концевой буксой (буксой хвостовика), где:

1 - хвостовик;

2 - основной боек;

3 - вспомогательный боек;

4 - корпус;

5 - подшипники скольжения;

6 - выходной конец;

7 - выходной вал;

8 - редуцирующая шестерня;

9 - втулка вращения;

10 - муфта;

11 - система промывки бурового става;

12 - отверстие;

13 - осевое отверстие основного бойка;

14 - постоянный магнит;

15 - концевая букса;

16 - зона соударения;

17 - рабочая полость;

18 - уплотнение.

Перфоратор (фиг. 1) содержит породоразрушающий инструмент, состоящий из набора навинчиваемых штанг (наращиваемого бурового става) и коронки, навинчиваемые на хвостовик 1, по которому совершается удар сдвоенным ударником, состоящим из основного бойка 2 и вспомогательного бойка 3. Хвостовик установлен и центрируется шлицевым концом в корпусе 4 перфоратора на подшипниках скольжения 5, а выходной конец 6 имеет круглую резьбу, для навинчивания на него составного бурового става с коронкой. Поворотный механизм имеет собственный привод, вращение которого от выходного вала 7 гидродвигателя (геротора) передается через редуцирующую шестерню 8, втулку вращения 9 и муфту 10 к шлицевому концу хвостовика, чем обеспечивает независимое вращение всего породоразрушающего инструмента. Система промывки бурового става 11 осуществляется боковой подачей воды через отверстие 12.

Вспомогательный боек 3 (фиг. 2) имеет осевое отверстие основного бойка 13 для его облегчения и изготовлен из мартенситной стали для повышения его магнитных свойств, а также осуществления более точного и быстрого позиционирования в области «дребезга». Позиционирование вспомогательного бойка осуществляется постоянным магнитом 14 (фиг. 3), установленным внутри концевой буксы 15 (буксы хвостовика), которая демпфирует вибрации от забоя, причем высокое давление не создается в ее полости, чем и обеспечивает благоприятные условия для осуществления «дребезга» вспомогательного бойка. Для предотвращения попадания высокого давления в зону соударения 16 основного бока 2 и вспомогательного бойка 3 из рабочей полости 17 (фиг. 1) в буксу устанавливается уплотнение 18 (фиг. 3). Букса выполнена также из магнитной мартенситной стали (как и вспомогательный боек). Магнитные силы центрируют вспомогательный боек 3 таким образом, чтобы перед началом рабочего хода основного бойка обеспечивался зазор между хвостовиком и вспомогательным бойком от 3 до 5 мм, при этом штанга и основной боек должны быть изготовлены из немагнитной аустенитной стали.

Работа перфоратора осуществляется следующим образом. Рабочая жидкость из маслостанции гидравлической системы, под высоким давлением, поступает в рабочую полость 17 перфоратора, давит на торцевые выступы основного бойка 2, заставляя его двигаться слева навстречу вспомогательному бойку 3 и хвостовику 1. При этом высокое давление создается только в рабочей полости перфоратора, а в области соударения 16 и последующего «дребезга» избыточное давление отсутствует, тем самым создаются управляемые условия для нормальной работы ударной системы. Движение вспомогательного бойка 3 осуществляется в отверстии концевой буксы (буксы хвостовика) 15. При этом основной боек 2 наносит удар по вспомогательному бойку 3 и сообщает ему ударную энергию. Отскакивая от основного бойка 2, вспомогательный боек 3 наносит удар в торец хвостовика 1, и, отскакивая от него, соударяется опять со сближающимся основным бойком 2, далее повторяет свое движение к торцу хвостовика 1 уже с большей скоростью, благодаря сокращению длины хода вспомогательного бойка 3, тем самым производя серию повторяющихся высокочастотных кратковременных импульсных ударов - возникает эффект «дребезга». Рабочий ход основного бойка 2 заканчивается соединением (слипанием) всей ударной системы: основной боек - вспомогательный боек - хвостовик. Основной боек 2 отводится обратно в начальное положение, а вспомогательный боек 3 устанавливается в концевой буксе в положение 3-5 мм от хвостовика 1, тем самым заканчивая холостой ход ударной системы. Причем основной боек 2 не выходит за пределы отверстия концевой буксы 15, не прерывая тем самым контакт с уплотнением 18, которое исключает попадание избыточного давления в зону соударения 16 основного и вспомогательных бойков.

Для установки вспомогательного бойка 3 в начальное положение, в конце каждого холостого хода, он изготавливается из сплавов ферромагнетиков и с осевым отверстием 13 для облегчения. Поскольку вспомогательный боек 3 перемещается строго вдоль своей продольной оси и надежно центрируется в отверстии концевой буксы 15, а во время холостого хода устанавливается в начальное положение магнитными силами, создаваемыми постоянным магнитом 14, то исключаются такие неблагоприятные для «дребезга» явления, как «слипания» после соединения ударной системы (в конце рабочего хода) и перекоса во время серии высокочастотных импульсных ударов (во время рабочего хода), тем самым обеспечиваются центрированные удары и, как следствие, повышается коэффициент полезного действия перфоратора, а также снижается вибрация бурильной установки.

Помимо передачи ударного импульса, во время работы перфоратор осуществляет вращение породоразрушающего инструмента, передаваемое от гидродвигателя через выходной вал 7, редуцирующую шестерню 8, втулку вращения 9 с внешней зубчатой нарезкой и запрессованной в нее муфтой 10 с внутренней шлицевой нарезкой, соединяемой со шлицевым концом хвостовика, который передает крутящий момент закрепленному на выходном конце 6 с круглой резьбой породоразрушающему инструменту. Центрирование хвостовика и вращение его в неподвижном корпусе 4 осуществляется на подшипниках скольжения 5.

Очистка скважины от буровой мелочи осуществляется через систему промывки, путем подачи воды на буровой став (породоразрушающий инструмент) через отверстие 12 в гнезде промывки и отверстие 11 в хвостовике перфоратора.

Перфоратор, содержащий корпус с размещенным в нем поворотным механизмом и сдвоенным ударником, включающим основной и вспомогательный бойки, воздухораспределительную систему, концевую буксу, буровую коронку, соединенную со штангой, отличающийся тем, что содержит хвостовик, установленный одним концом на подшипниках скольжения в корпусе, а выходным концом соединенный посредством составного из штанг бурового става с буровой коронкой, при этом поворотный механизм выполнен с приводом вращения, включающим гидродвигатель и редуктор, вспомогательный боек установлен в отверстии концевой буксы с возможностью перемещения вдоль своей продольной оси в нем, а концевая букса выполнена с установленным в ней постоянным магнитом, при этом концевая букса и вспомогательный боек выполнены из ферромагнетиков, а хвостовик и основной боек – из неферромагнетиков.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для использования в бурильных машинах ударно-поворотного и ударно-вращательного действия. Податчик бурового инструмента содержит поршень податчика, прижимающий корпус перфоратора и лезвие бура к породе перед нанесением удара поршнем-ударником по хвостовику бура, и отодвигает их от забоя при повороте бурового инструмента, а также имеет втулку и щель, дозирующие поступление сжатого воздуха в автоподатчик общей подачи.

Изобретение относится к области бурения, а именно к механизмам с пневматическим приводом. Ударно-вращательная бурильная машина включает корпус, совмещенный с рукоятью, ротор, ротационный вращатель, связанный с рабочим инструментом с помощью втулки и волновой зубчатой передачи, включающей генератор, жесткое колесо и гибкое колесо, пневматический ударный механизм с бойком, размещенный в теле ротора с цилиндрическим продольным каналом, который сообщает камеру холостого хода пневматического ударного механизма с сетью питания, боек разделяет центральный цилиндрический канал на камеры холостого хода со стороны хвостовика рабочего инструмента и камеру рабочего хода со стороны крышки с центральным отверстием, посредством которого камера рабочего хода сообщается с сетью питания, в стенке ротора выполнены каналы выпуска отработавшего воздуха из камер рабочего и холостого хода в атмосферу.

Группа изобретений относится к устройству передаточного механизма для приведения в действие станка с вращающимся инструментом. Устройство содержит приводной шпиндель для привода вращения инструмента, коаксиально соединенный с приводным шпинделем зубчатый венец, а также промежуточный вал, предназначенный для передачи крутящего момента на ведущем валу от приводимого в действие вала приводному шпинделю.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для создания свайных фундаментов. Устройство содержит узел бурильных молотов с погружным устройством ударного действия, включающий в себя один или более бурильных молотов с погружным устройством ударного действия, кольцевой корпус, имеющий наружный диаметр и внутренний диаметр, вмещающий бурильные молоты с погружным устройством ударного действия в пространстве между наружным и внутренним диаметрами кольцевого корпуса, верхнюю трубу с одним или более выходным отверстием, причем верхняя труба подключается к узлу бурильного молота с погружным устройством ударного действия; пневмо- или гидрораспределитель, который подключен к верхней трубе, привод-вращатель, обеспечивающий вращение устройства, причем привод-вращатель подключен к пневмораспределителю или гидрораспределителю, в котором каждый бурильный молот с погружным устройством ударного действия содержит буровую коронку, фиксируемую на месте в кольцевом корпусе смежными делительными узлами, поршень в верхней части буровой коронки для передачи ударного воздействия во время бурения и выпускное отверстие, расположенное в нижней части буровой коронки и служащее для выхода сжатого воздуха или жидкости под давлением, в котором выпускаемый сжатый воздух или жидкость под давлением удаляет размельченные обломки или частицы породы, перемещая их вдоль внутренней и внешней поверхностей кольцевого корпуса.
Изобретение относится к ударному механизму для работающего аксиально в обоих направлениях ударного устройства для вскрытия или закрытия выпускного отверстия металлургического резервуара, включающему в себя перемещаемый посредством нагнетаемой среды в осевом направлении трубчатый поршень в корпусе ударного механизма и центральный, проксимальный, выполненный с возможностью подвода, соединенный по меньшей мере с одним инструментом, имеющий с обеих сторон ударную пяту передающий блок энергии ударов, а также средство переключения нагружения давлением трубчатого поршня, при этом трубчатый поршень имеет с обеих сторон нагружаемые нагнетаемой средой, по существу радиальные нагружаемые поверхности.

Способ бурения скважин относится к горному делу и предназначен для бурения скважин забойными машинами ударного действия в режиме вращательно-ударного или ударно-вращательного бурения.

Изобретение относится к смазыванию механизма вращения хвостовика бура в бурильной машине для горной породы. Направляют к механизму вращения хвостовика бура по меньшей мере часть потока текучей среды под давлением гидравлического контура ударного механизма бурильной машины, или вращающего устройства бурильной машины, или устройства для отталкивания хвостовика бура от бурильного инструмента бурильной машины.

Изобретение относится к горной и строительной промышленности и может быть использовано для бурения шпуров в любых многоструктурных породах с твердыми включениями, например, апатитонефелиновой руды.

Изобретение относится к буровому оборудованию и может быть использовано в горнорудной промышленности. .

Изобретение относится к области ударного бурения, а именно к устройству для соединения хвостовика долота для ударного бурения по твердым породам. .

Изобретение относится к горной и строительной промышленности и может быть использовано для бурения шпуров и скважин в любых многоструктурных породах с твердыми включениями, например апатитонефелиновой руды. Перфоратор содержит корпус с размещенным в нем поворотным механизмом и сдвоенным ударником, включающим основной и вспомогательный бойки, воздухораспределительную систему, концевую буксу, буровую коронку, соединенную со штангой, хвостовик, установленный одним концом на подшипниках скольжения в корпусе, а выходным концом соединенный посредством составного из штанг бурового става с буровой коронкой. Поворотный механизм выполнен с приводом вращения, включающим гидродвигатель и редуктор. Вспомогательный боек установлен в отверстии концевой буксы с возможностью перемещения вдоль своей продольной оси в нем, а концевая букса выполнена с установленным в ней постоянным магнитом. Концевая букса и вспомогательный боек выполнены из ферромагнетиков, а хвостовик и основной боек - из неферромагнетиков. Обеспечивается надежный процесс «дребезга» вспомогательного бойка между основным бойком и штангой, а также предотвращение «залипания» вспомогательного бойка между основным бойком и хвостовиком. 3 ил.

Наверх