Устройство ударного действия для бурения скважин

 

0 Il 9I С А Н И IFe (11а60977

И ЗОЬРЕ П! Й ИЯ

Союз Советсниз

Социалистииесюа

Ресяублин (б1) Дополнительное к авт. свил-ву

2 (51) М. Кл.

Е 21 С 3/20

Е 25 D 11/12 (22) Заявлено 17.09.75 (21) 2183638/03 с ярисоедииением заявки МГасударатаеаныа комитат

Сааата Иаааатраа ЕССр аа делам азабратанаа н аткрытий (23) Приоритет (53) У ДК 622 ..233.5 2 (088.8) (43) Опубликовано05.08.77,Бюллетень ¹21 (45) Дата опубликования описания 23.09.77 (72) Автор" изобретения

B. И. Дусев

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН!

20

Изобретение относится к устройствам ударного действия,: применяемым для бурения скважин в горных породах.

Известны устройства ударного действия, в которых в качестве ударного узла применены кривошипно-шатунные механизмы (lj, В известных устройствах можно изменять энергию удара путем изменения давления сжатого воздуха в запоршневом пространстве, но лишь в небольших пределах.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство ударного действия для бурения скважин, включаюшее боек и поршень, расположенные в цилиндре с окнами, кривошипно-шатунный механизм и аккумулятор, соединенный с полостью цилиндра посредством трубопроводов для открывания входного окна в период оабочего хода при повороте кривошипы на угол 90-120о от верхней мертвой точки(21 .

Недостатком известного устройства является то, что после перемены хода поршень не сразу поджимает. боек для последуюшего удара, а только после поворота кривошипа на угол 60-90о эт нижней мертвой точки. К этому времени скэрэсть поршня достигает нрактически максимального значения. Такую же скорость должен мгновенно приобретать и боек. Это вызывает динамическое нагружение деталей привода при хэлостом ходе, Чтобы уменьшить динамическое воздействие на привод необходимо ограничить массу бойка, что приводит к снижению энергии удара и уменьшению КПД устройства.

1(ель изобретения — повышение КПД за счет увеличения энергии удара.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дэполнительным кривошипнэ-шатунным механизмом, который установлен в цилиндре между- поршнем и бойком и соединен с пэследнил1, при этом валы дополнительного и эснэвнэгэ кривэшипэв соединены посредством управляемой муфты.

Радиус дополннтельнэгэ кривошипа целесообразно выбрать равным 0,5-0,75 длины основного кривэшипа.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

560977

Устройство имеет цилиндр 1, внутри которого помещены боек 2 и поршень 3, кри- вошипно-шатунный преобразовательный механизм, состоящий из шатуна 4 и кривошипа

5, соединенного муфтой 6 с приводным двигателем 7, аккумулятор 8, сообщенный с полостью цилиндр 1 между поршнем 3 и бойком 2 и осредств ом трубопровода 9 и 10 с обратными клапанами 11 и 12, причем трубопровод 9 расположен так, что его ок- щ но 13 нигде не перекрывается ни поршнем, ни бойком, а трубопровод 10 расположен так, что входное окно 14 открывается бойком в период рабочего хода при повороте кривошипа на угол 90-120о 35 от верхней мертвой точки.

В нижнюю часть цилиндра, постоянно сообщающуюся с атмосферой, входит хвэстовик 15 рабочего инструмента, воспринимающего удары бойка 2. 20

Боек 2 посредством гибкого элемента

16 соединен с дополнительным кривошипом 17, вал которого при помощи управляемой муфты 18 и передачи 19 вклтачается. в силовую цепь привода в тот момент, 25 когда кривошип 5 находится в нижней мертвой точке, и отключается при расположении кривошипа в верхней мертвой точке, причем радиус кривошипа 17 принимается равным 0,50-0,75 длины кривошипа 5. ЗО

В качестве управляемой муфты 18 можно использовать, например, шинно-пневматическую муфту, камера 20 которой при помощи профильного кулачка 21 и клапанов 22 и 23 может периодически сообщаться либо с линией нагнетания 24, либо с линией слива 25.

Устройство работает следующим образом.

На чертеже показан момент, когда кривошипы 5 и 17 находятся в нижней мерт- 4О вой точке. В это время клапан 23 сообщает камеру 20 шинной муфты 18 с линией нагнетания, кривошип 17 через передачу

19 соединяется с валом кривошипа 5 и приводным двигателем 7, 45

В связи с этим и поршень 3, и боек 2 постепенно,идут вверх, однако скорость поршня больше, чем бойка, и жидкость из аккумулятора Й через обратный клапан 11 поступает в полость цилиндра 1 между поршнем 50 и бойком, компенсируя разницу в пройденном пути.

Когда кривошипы подходят к верхней мертвой точке, боек и поршень останавливается. 55

К этому моменту кулачок 21 поворао чивается на 180, клапан 23 перекрывает доступ сжатого воздуха в камеру 20, а клапан 22 сообщает ее с атмосферой. .Муфта 18 отключает кривошип 17 эт си- 60 лового привода, движение бойка вниз происходит только под действием поршня 3 с той же скоростью.

При повороте кривошипа 5 на угол 90120 от верхней мертвой точки боек 12 открывает входное окно 14 трубопровода

10 и наносит по хвостовику 15 удар, имея наибольший запас кинетической энергии.

Поршень 3, продолжая движение вниз, вытесняет жидкость из полости цилиндра l через клапан 12 в аккумулятор 8.

Поскольку сопротивление вытеснению жидкости незначительно, энергия приводного двигателя 7 аккумулируется в муфте

18, выполняющей в этот период роль маховика. B данном случае происходит не преобразование энергии из одной формы в другую, а перераспределение ее между поршнем и маховиком с минимальными потерями.

Когда кривошип 5 достигает нижней мертвой точки, поршень 3 останавливается, заканчивается рабочий ход, При дальнейшем вращении кривошипа 5 цикл работы устройства повторяется в описанной выше посл эдовательн ости.

Если нужно перейти на безударный режим работы, то следует прекратить подачу сжатого воздуха в муфту 18, и предлагаемое устройство будет действовать как насос, осуществляя циркуляцию жидкости из акумулятора 8 в полость цилиндра между поршнем и бойком и обратно, Формула изобретения

1. Устройство ударнэго действия для бурения скважин, включающее боек и поршень, расположенные в цилиндре с окнами, кривошипно-шатунный механизм и аккумулятор, соединенный с полостью цилиндра посредством трубопроводов для открывания входного окна в период рабэчегэ хода при повороте кривошипа на угол 90120о от верхней мертвой точки, о т л и— ч е ю щ е еся тем,,что, с целью повышения КПД путем увеличения энергии удара, оно снабжено дэполнительным кривошипно-шатунным механизмом, котэрый установлен в цилиндре между пэршнем и бойком и соединен с последним, при этом валы дополнительного и эснэвного кривэшипов соединены посредством управляемой муфты.

2. Устройствэ по и, 1, э т л и ч а Y)— щ е е с я тем, чтэ радиус,i. i::ëòë. .лов

560977

Составитель B. Махаева

Редактор С. Титова Техред В. Куприянов Корректор С. Патрушева

Заказ 1544/143 Тираж 757 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного кривошипа равен 0,50-0,75 длины основного кривошипа.

Источники информации, принятые во внимание прч экспертизе:

1. Авторское:свидетельство СССР № 1.44803, кл. Е 21 С 3/06, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 416237, кл. В 25 Э 11/12, 1972