Способ реверсирования погружного пневматического ударного устройства для образования скважин в грунте и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

С04ивлнстических

Республнк

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 6 11988

7 х

1 (51) М. Кл.

Е 02 F 5/18 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 05.01.76 (21) 2316358/03 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретений и открытий (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25-06 78,Áþëëåòåíü № 23 (45) Дата опубликования описания " " (53) УДК

: 6 24. 13 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

Х. Б, Ткач, А, Д, Костылев и В. М. Терни

Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕВ)=:РСИРОВАНИЯ ПО! РУЖНОГО

ПНЕВМАТИЧЕСКОГО УДАРНОГО УСТРОЙСТВА

ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к способу реверсирования погружного:-невматического ударного устройства в скважине, образуемой в грунте путем его уплотт-ения, и к устройству для его осуществления.

Известно реверсивное устройство ударного действия для образования скважин в грунт путем его уплотнения, содержащее заостренный с одной стороны цилиндр с аксиально подвижным в нем ударником и воздухораспределительным патрубком, имеющим возможность установленного осевого перемещения относительно цилиндра и ударника с целью реверсирования хода устройства в скважине (1).

Реверсирование хода достигается за счет более раннего впуска сжатого воздуха в ра- l5 бочую камеру устройства и более позднего выхлопа из этой камеры в атмосферу, для чего патрубок устанавливается в требуемое положение путем вращения соединенного с ним воздухоподводяшего шланга.

Однако при значительной дЫине скважины (более 40 м) поворот патрубка с помощью шланга затруднителен, а иногда и невозможен. Кроме того, процесс реверсированкя довольно длительный по времени, так как необходимо сообщить патрубку 10 — 14 оборотов. 25

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является способ реверсирования погружного пневматического ударно о устройства для образования скважин в грунте, согласно которому подают сжатый воздуi по магистрали к рабочим камерам устройства, отключают его подачу, удаляют по меньшей мере из магистрали для создания перепада давления в рабочих камерах устройства, вызывающего перемещение золотника распределителя в положение реверса, и повторно подают сжатый воздух в магистраль.

Устройство, с помощью которого .ос1 ществляется такой способ, содержит размещенный в цилиндре акеиально подвижньш ударник, образующий в нем рабочие камеры, циклически сообщаемые с источником сжатого воз.iуха посредством распределителя, который выполнен в виде смонтированного в хвостовой части цилиндра двухступенчатого патрубка, размещенного большей ступенью в полости ударника и несущего подпружиненный золотник, устанавливаемый в положение реверса под ьоздействием перепада давления в рабо шх камерах при отключении подачи сжатого воздуха, дзя чего служит установленный íà магистрали управляющий вентиль (2).

6 з

При использовании такого способа требуется отсасывающее средство, подключаемое к магистрали. Зтот способ управления эффективен для ударных устройств с большими радиальными размерами рабочих камер, а при достаточно малых размерах камер он не осуществим.

Целью изобретения является повышение надежности управления.

Для этого сжатый воздух из магистрали после отключения удаляют путем сообшения ее с атмосферой. В устройстве для реализации способа золотник выполнен двухступенчатым с воздухопропускными окнами на каждой из них и расположен коаксиально между ступенями патрубка, которые соединены между собой перемычкой и снабжены воздухопропускными окнами, а управляющий вентиль имеет сообшаемое с атмосферой отверстие и заслонку для его перекрывания.

На фиг. 1 показано ударное устройство, соединенное с ресивером и настроен:" сдля работы в режиме прямого хода; на фиг. 2 — ударное устройство с ресивером, настроенное для работы в режиме обратного хода; на фиг. 3 дан частичный вид ударного устройства по месту расположения воздухораспределителя; на фиг.

4 — вид по стрелке Л на фиг. 3; на фиг. 5— развертка по диаметру золотника воздухораспределителя и взаимное положение упоров патрубка и золотника воздухораспределителя; на фиг. 6 — развертка по диаметру Д на фиг. 3 и взаимное положение упоров патрубка и золотника.

Для работы в режиме прямого или обратного хода сжатый воздух подается от ресивера 1 (см. фиг. 1) по магистрали 2 к ударному устройству 3, которое содержит цилиндр

4, ударник 5 с полостью 6 и с окнами 7 и патрубок 8, прикрепленный гайкой 9 к хвостовой части цилиндра 4. Ударник 5 и цилиндр 4 образуют переднюю рабочую камеру 10, а задней рабочей камерой является полость 6.

В гайке 9 выполнены отверстия 11 для выхлопа отработанного в устройстве воздуха.

На подводящей магистрали 2 установлен управляющий вентиль 12 с заслонкой 13. Вентиль 12 выполнен тройниковым и одно из его отверстий !4 выходит в атмосферу, а два других через магистраль 2 подсоединены соответственно к устройству 3 и ресиверу 1.

При подаче сжатого воздуха в заднюю камеру 6 ударник 5 движется вперед и наносит удар по передней части цилиндра 4, перемещая устройство вперед. В переднем положении ударника 5 его окна 7 выходят за переднюю торцовую кромку патрубка 8 и сообщают заднюю камеру 6 с передней камерой

10. Давление сжатого воздуха в обеих камерах становится одинаковым. Площадь ударника 5 со стороны передней камеры 10 больше площади ударника со стороны задней камеры 6, поэтому сила, действующая на ударник 5 со стороны передней камеры 10, больше силы, действующей со стороны задней камеры 6. Ударник движется в обратном направлении до момента открытия окон 7 задней кромкой патрубка 8. При открытии окон 7 происходит

11988

1О

60 вых,"оп воздуха из передней камеры 10 в атмосферу. Затем ударник 5 останавливается и вновь начинает двигаться вперед. Цик,(повторяется.

При работе устройства в режиме прямо"o или обратного хода заслонку 3 устанавливают в горизонтальное положение (см. фиг. 1), перекрывая отверстие 14 и обеспечивая подачу сжатого воздуха в рабочие камеры устройства 3. При реверсировании устройства заслонку !3 вентиля 12 резко станав ивают в вертикальное положение (см. фиг. 2), тем самым отключая подачу сжатого воздуха в устройство 3. Магистраль на участке от вентиля

12 до устройства 3 соединяют с атмосферой.

Тогда сопротивление воздушному потоку со стороны магистрали 2 будет меньше, чем со стороны устройства 3, в результате чего создается разность давления в рабочей камере

6 по отношению к магистрали . Под воздействием разности давления происходит переключение золотпикового распределителя в положение реверса. При последующей подаче сжатого воздуха в устройство 3 оно работает в режиме реверса.

Для переключения работы устройства с режима реверса на прямой ход необходимо операции повторить, т. е. подать сжатый воздух в устройство, а затем подсоединить его к атмосфере.

Распределитель выполнен в виде двухступенчатого патрубка 8, (см. фиг. 3), размещенного большей ступенью в полости 6 ударника

5 и несушего подпружиненный золотник 15.

Передняя часть патрубка 8 состоит из двух коаксиально расположенных цилиндров 16 и

17. В боковых стенках каждого из них размещены окна 18 и 19, причем на цилиндре 17 большего диаметра выполнена проточка 20, в которую выходит окно 19. На цилиндре 17 выполнены два ряда уйоров 21, 22. Золотник 15 размещен между цилиндрами 16, 17 и по обе стороны установлены пружины 23 и 24.

Золотник 15 устанавливается в положение реверса под воздействием перепада давления в рабочих камерах при отключении подачи сжатого воздуха. Он выполнен двухступенчатым. с окнами 25 и 26 в боковых стенках каждой ступени и с двумя рядами упоров 27 и 28.

Золотник 15 образует с патрубком 8 полость

29.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

При атмосферном давлении золотник 15 находится в нейтральном положении (см. фиг. 3).

При подаче сжатого воздуха он перемещается вперед. Окно 25 выходит за торцовую кромку цилиндра 16 патрубка 8. Упоры 27 золотника 15 проходят линию упоров 21 цилиндра

17 патрубка 8. Окно 19 цилиндра 17 перекрыто стенкой золотника 15. Под действием сжатого воздуха, поступающего в заднюю камеру 6, ударник 5 движется вперед и в конце своего хода наносит удар по передней части цилиндра

4. В конце хода ударника 5 (см. фиг. 1) открываются окна 7 и воздух поступает из задней камеры 6 в переднюю 10, в результате чего после нанесения удара ударник 5 движется

5 в обратном направлении, так как площадь его со стороны передней камеры 10 больше его площади со стороны задней камеры 6. Когда окно 7 ударника 5 выйдет за заднюю торцовую кромку большей ступени патрубка 8, произойдет выхлоп сжатого воздуха из передней камеры 10 через отверстие 11 в атмосферу Ударник 5 начинает двигаться вперед и цикл повторяется. Устройство при этом работает в режиме прямого хода, т. е. перемещается вперед и пробивает скважину в грунте.

При необходимости остановки устройства отключают сетевое давление магистрали 2. Положение заслонки 13 в вентиле 12 при этом не меняется. Сжатый воздух постепенно выходит из устройства через рабочие камеры

6, 10 и отверстие 11 в гайке 9. Давление падает, и пружина 23 перемещает зо,чотник 15 вправо, который занимает нейтральное положение. Воздух, оставшийся в устройстве 3 и магистрали 2, постепенно стравливается через зазоры между деталями в атмосферу.

Работа устройства при его реверсировании происходит следующим образом.

Сжатый воздух подают в магистраль 2 и устройство 3, в задней камере 6 которого создается номинальное давление. Золотник 15 при этом находится в прежнем положении. Затем часть магистрали 2, находящуюся между устройством 3 и заслонкой 13, соединяют с атмосферой посредством поворота последней.

Под действием разности давления в задней рабочей камере 6, магистрали 2 и пружины 23 золотник 15 перемещается вправо и, пройдя нейтральное положение, сжимает пружину 24 и занимает крайнее заднее положение. При этом движении золотник 15 своими упорами

28 взаимодействует" с упорами 22 цилиндра

17 патрубка 8, в результате чего золотник

15 разворачивается относительно него. В этот момент на золотник 15 действуют две противоположные силы: сила сжатия пружины 24 и давление сжатого воздуха в камере 6. По мере утечки воздуха из задней камеры 6 устройства

3 давление воздуха падает и сила, действующая со стороны задней камеры 6 на золотник

l5, уменьшается. В конечном счете сила пружины 24 превышает противодействующее усилие и золотник 15 смещается влево, занимая нейтральное положение. Однако из-за того что золотник 15 развернулся, его упоры 27 окажутся против упоров 21.

При установке заслонки 13 вентиля 12 в горизонтальное положение и последующей подаче сжатого воздуха в магистраль 2 и устройство 3 золотник 15 смещается влево. При движении золотника 15 его упоры 27 взаимодействуют с упорами 21. Золотник 15 разворачивается так, что его окно 26 устанавливается против окна 19. Сжатый воздух подается через окно 25 в заднюю камеру 6 устройства 3 и ударник 5 движется вперед.

При совмешении окна 7 ударника 5 с проточкой 20 и окном 19 сжатый воздух поступает в переднюю камеру 10 и затормаживает движение ударника 5 до момента подхода его к передней части цилиндра 4. Затем ударник

611988

Формула изобретения

Зо

5 движется вправо за счет разности усилий, действующих со стороны передней 10 и задней

6 рабочих камер (аналогично вышеописанном, при прямом ходе). Объем передней камеры

10 увеличивается, заброс ударника 5 назад осуществляется более энергично, поэтому в конце своего хода он ударяет по гайке 9.

Устройство 3 движется в обратном направлении.

Переключение устройства на работу в режиме прямого хода аналогично переключению на реверс.

Применение предлагаемого способа повышает эффективность и надежность управления.

Перепад давления в задней камере 6 относительно пневмомагистрали 2 составляет в реальных конструкциях 2 — 3 ати.

1. Способ реверсирования погружного пневматического ударного устройства для образования скважин в грунте, согласно которому подают сжатый воздух по магистрали к рабочим камерам устройства, отключают его подачу, удаляют по меньшей мере из магистрали для создания перепада давления в рабочих камерах устройства, вызываюшего перемещение золотника распределителя в положение реверса, и повторно подают сжатый возду., в магистраль, отличающииея тем, что, с целью повышения надежности управления, удаление сжатого воздуха из магистрали после отключения осуществляют путем сооошения се с атмосферой.

2. Устройство ..ля осуществления способа по и. 1, содержашее размещенный в цилиндре аксиально подвижный ударник, образующий в нем рабочие камеры, циклически сообщаемые с источником сжатого воздуха с помощью распределителя, который выполнен в виде смонтированного в хвостовой части цилиндра двухступенчатого патрубка, размещенного большей ступенью в полости ударника и несущего подпружиненный золотник, устанавливаемый в положение реверса под воздействием перепада давления в рабочих камерах при отключении подачи сжатого воздуха, для чего служит установленный на магистрали управляюк ий вентиль, отличающееся тем, что золотник выполнен двухступенчатым с воздухопропускными окнами на каждой из них и расположен коаксиально между ступенями патрубка, которые соединены между собой перемычкой и снабжены воздухопропускными окнами, а управляющий вентиль имеет сообщаемое с атмосферой отверстие и заслонку для его перекрывания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство Л 301098, кл.

F 02 F 5)18, 1970.

2. Заявка № 2164048, кл. Е 02 F 5/18, 1975, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

v г фиг 1

12 наги юигю ь zg zan zz

Фиг 4

z8 zz гииг е

Составитель В. Левин

Техред О. Луговая Корректор С. Шекмар

Тираж 819 Подписное

Редактор Т. Фадеева

Заказ 3417/29

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изо<>ретений и открытий

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

Филиал ППГ1 «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4