Гидроударная буровая машина

Авторы патента:

ПОТОЦКИЙ ВАСИЛИЙ БОРИСОВИЧ

E21B1/28 - изменяющимся импульсами

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

98II

Фовэ Севвтввил

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.03.73 (21) 1894158/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (51) М К„з

E 21В 5/00

Государственный комитет (53) УДК 622.243,92.05 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

В. Б. Потоцкий

Институт горного дела АН Казахской ССР (71) Заявитель (54) ГИДРОУДАРНАЯ БУРОВАЯ МАШИНА

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин и шпуров, в частности к машинам ударно-поворотного действия.

Известна гидроударная буровая машина, включающая сборный корпус с каналами, подпружиненный дифференциальный поршень-молоток, кольцевой клапан и механизм поворота бура.

Недостатком известного устройства является то, что механизм поворота не обеспечивает синхронного с работой поршнямолотка гидроударника поворота бура.

Предлагаемая буровая машина отличается от известной тем, что механизм поворота выполнен в виде сдвоснного гидроцилиндра с поршнями, имеющими общий шток и разные рабочие площади, один из которых снабжен подпружиненной собачкой, взаимодействующей с зубчатым колссом на наковальне, причем кольцевой клапан выполнен с золотниковым распределителем, обеспечивающим гидравлическую связь через каналы в корпусе полостей рабочего и холостого ходов сдвоенного гидроцилиндра с напорным трубопроводом.

Такое выполнение позволяет повысить производительность машины.

На фиг. 1 показана описываемая гидроударная буровая машина, продольный разрез: на фпг. 2 вЂ” разрсз Л вЂ” Л па фиг. 1; на фиг. 3 вЂ” один пз возможных профилей зубчатого колеса.

Гидроударная буровая машина состоит

5 из цилиндров 1, 2, 3 (фиг. 1 и 2), закрытых соответственно с торцов гайками 4, 5 и 6.

В цплиндрс 1 сделаны кольцевые пазы 7, 8, 9 и каналы 10, 11, 12, 13 и 14. Канал 13 сообщен с водогодводящпм патрубком 15.

1о Канал 10 является выхлопным. В цилиндре

2 предусмотрены отверстия 16. Цилиндры 3 выполнены сборными и разделены перегородками 17, состоящими каждая из двух половин, на две полости 18 и 19. Площадь

15 сечения полости 18 меньше площади сечения полости 19. Средний кольцевой паз 8 цилиндра 1 каналами 12 сообщен с ббльшими полостями 19 цилиндров 3, а задний

I o1bI IIoII I133 9 кана 1 амп 13 сообщен c IIx меньшими полостями 18 и чсрсз патрубок

15, шланг 20 (условно показан штрихвЂ” пунктиром), патрубкп-каналы 21, 22 с напорным трубопроводом. В цилиндрах 1 и 2 размещаются соотвстствснно зубчатое ко25 лссо 23 с наковальней 24, скрепленной с буровой штангой 25, оканчивающейся долотом (на чертежах долото нс показано); диффсрснциальный кольцевой клапан 26 с внутренним эксцентричным кольцевым вы3п ступом 27, отверстиями 28 и наружным

649811

3 кольцевым пазом 29, поршень-молоток 30 с нару;иным кольцевым BbrcT . ïoì 31 и осевой камерой 32, в которую входит полый шток ЗЗ г" éêè 5. Между поршнем-молотком 30 и гайкой 5 установлен упругий элемент (пр у>хина илп Воздушный аккум 7лятор) 34. В цилиндрах 3 размещаются соответственно дифференциальные поршни-толкатели 35 с подпружиненными собачками

36, сцепленные при своем рабочем ходе с зубьями колеса 23. Средняя утоненная часть дифферснциальных поршней-толкателей 35 располо>кена эксцентрично относительно продольной центральной оси соответствующих цилиндров 3. Это сделано с целью исключения проворота поршней-толкателей 35 в цилиндрах 3.

Вода для промывки бурильной скважины подводится через патрубок 37, осевой канал 38 наковальни 24 и полость штанги 25.

Надпоршпсвые полости больших ступеней цилиндров 3 сообщены отверстиями 39 с атмосферой. Цилиндры 3 выполнены сборными. В них предусмотрены кольцевые пазы 40, 41 и отверстия 42, 43, служащие для прохода жидкости в соответствующие полости цилиндров 3. Профиль зубчатого колеса 23 может быть различным, так на фиг. 2 и фиг. 3 показаны два различных профиля зубьев зубчатого колеса 23, которые могут быть приемлемы для данной машины.

На фиг. 1 и фиг. 2 детали гидроударной машины показаны в исходном положении, при этом клапан 26 при>кат к наковальне

24 и жидкость из подпоршне-молотковой полости не может выходить наружу, отверстия 28 клапана находятся напротив кольцевого паза 9, в силу чего подпоршнс-молотковая полость порпшя-молотка 30 сообщается rñðåç отверстия 28, пазы 9, каналы

13, патрубок 15, шланг 20, патрубкп 21, 22 и присосдиr;cнr=rr,"; к патрубку 22 шланг (на чертежах не показан) с напорным трубопроводом. Одновременно с напорным трубопроводом сообщены каналами 13 меньшие полости 18 цилиндров 3. Напорная >кидкость из трубопровода (пли насоса) поступает через патрубок 22 в надпоршневую камеру 32 и через патрубок 21, шланг 20, патрубок 15, каналы 13, пазы 9, отверстия

28 в подпоршнсвую полость поршня-молотка 30 и через пазы 40, отверстия 42 в полости 18 рабочего хода поршней-толкателей 35 отводит поршень-молоток 30 назад (вправо по чертежу), так как площади его обтекаемых напорной водой торцов неравны (площадь нижнего торца больше площади верхнего торца), а часть некомпенсированной давлением площади сообщается через отверстия 16 с атмосферой. Одновременно напорная жидкость перемещает поршни-толкатели 35 вперед по часовой стрелке (на фиг. 2 против часовой стрелки), осуществляя с помощью собачек Зб, 5

20 и>

ЗО

55 бО

65 сцепленных в этот период с зубчатым колесом 23, говорот этого кол=ca с наковальней 24 и cóðoâorr ILòàí"oé 25 па заданный угол. Жидкость из по IocT"й 19 вытесняется боль ими ступ"пя,ill поршнсй-толкателей

35 ч:-рез отв "рстпя 43, пазы 41, канал 12, палы 8, 29, 7, каналы 11, 10 в атмосферу.

Пройдя задаш|ос расстояш,с и cëàâ пружину 34, поршень-молоток 30 задевает своим кол.цегым выс-: ..r orr 31 за внутренний эксцентричный кольцсвой выступ 27 клапана 26 и отрывает клапан 26 от паковалы::и 24, открывая кольцевой зазор между наковальней 24 и цилиндром 1 для выхода жидкости из подпоршне-мо IQTKQBQH полости. Дальше клапан 26 движется назад самостоятельно вследствие своей дифференциальной формы и наличия некомпенсированного давлением проме>кутка, сообщенного каналами 14 с атмосферой.

При этом отверстия 28 смешаются относительно кольцевого паза 9 и оказываются перекрытыми, кольц вой паз 29 клапана 26 соеди1.яет кольцевые пазы 8 и 9 между собой, а сообшсние между пазами 7 и 8 прекрагцается, так как кольцевой паз 29 клапана 26 перемещается назад. Напорная жидкость входит через газы 9, 29, 8, каналы 12, 13, паз 40, отверстия 42, 43, паз 41 в полости 18 и 19 цилиндров 3, а так как площади сечения голостей 19 больше площадей сечения полостсй 18, то давлением жидкости из полостей 19 поршни-толкатели 35 отходят назад против часовой стрелки (по часовой стрелке на фиг. 2), расцепляясь своими собачками 36 с зубчатым колесом 23, которое в этот период остается неподвижным под осевым усилием подачи.

Поршень-молоток 30 останавливается, останавливается также сто lo жидкости в

rilланге пад ним и происходит гидравличес пгй удар, под дс йствисм которого и избыто i.:or.n давления жидкости на дпо камеры

32, а также действием рал>кима1огцейся

ripe>r ипы 34 поршень-молоток 30 устремляется вперед (влево rro черте>ку), вытесняя жидкость из подпоршне->молотковой полости паружу через открывшийся кольцевой зазор мс>кду цилиндром 1 и наковальней 24 и далее |срез выхлопной канал 10.

При этом поршень-молоток 30 встречаст движущийся ему навстречу под напором выхлопной жидкости клапан 26, увлекает его вместе с сооой, наносит удар по иакова".üíå 24, скрепленной с буровой штангой

25, прижимает клапан 26 к наковальне 24 (это положение изобра>кено на фиг. 1), вследствие чего прекращается вытеснение жидкости наружу из подпоршне-молотковой полости и снова столб жидкости в подводящих шлангах останавливается и происходит гидравлический удар, который в связи с тем, что отверстия 28 в переднем крайнем положении клапана 26 совпадают с кольцевым пазом 9, передается через эти

649811 фиг.1 фиг. а

Составитель В. Потоцкий

Редактор 3. Ходакова Техред Н. Строганова 1(орректорьп И. Позняковская и Л. Котова

Подписное

Тираж 657

Изд. № 187

Заказ 79/2

Типография, пр. Сапунова, 2 отверстия в подпоршне-молотковую полость. Силой гидравлического удара и избыточного давления жидкости поршень-молоток 30 отводится назад, а поршни-толкатели 35 совершают свой рабочий ход, поворачивая с помоп7ью собачек 36 зубчатое колесо 23 на заданный угол, и процесс повторяется.

Формула изобретени я

Гндроударная буровая машина, включающая сборпьш корпус с каналами, подпружиненный дифференциальный поршень-молоток, кольцсвой клапан и механизм поворота с зубчатым колесом, установленным на наковальне, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности при работе ее в качестве выносной ударной машины, механизм поворота вы5 полнен в виде сдвоенного гидроцилиндра с поршнями, имеющими общий шток и разные рабочие площади, один из которых снабжен подпружиненной собачкой, взаимоде11ствующей с зубчатым колесом на на10 ковальне, причем кольцевой клапан выполнеH с золотнпковым распределителем, обеспечивающим гидравлическую связь через каналы в корпусе полостей рабочего и холостого ходов сдвоенного гидроцилиндра с

15 напооным тр бопроводом.

Электрогидравлический ударный механизм // 475085

Гидравлическое ударное устройство // 337485

Гидравлический молоток // 322492

Распределитель гидравлических ударных устройств (варианты) // 2258161

Способ генерирования в инструменте импульса нагружения с помощью приводимого в действие рабочей жидкостью ударного устройства, а также ударное устройство // 2341635

Гидравлическая ударная машина // 2495991

Изобретение относится к горному делу, строительству и геофизике - к гидравлическим ударным устройствам импульсного действия, применяется при разрушении горных пород и других твердых материалов и при сейсморазведке в качестве импульсного невзрывного источника сейсмических колебаний. Машина содержит корпус, боек, камеру прямого хода, камеру обратного хода и дополнительную камеру, образованные между корпусом и бойком, выполненные в корпусе каналы для подвода и отвода рабочей жидкости, канал управления и дополнительный канал, инструмент, источник расхода рабочей жидкости, аккумулятор, бак, гидрораспределитель, с помощью которого камера прямого хода соединена либо с источником расхода рабочей жидкости, аккумулятором и камерой обратного хода, либо со сливом в бак. Камера управления гидрораспределителя через канал управления соединена постоянно с дополнительной камерой, а его золотник подпружинен с усилием, равным усилию в камере управления гидрораспределителя при давлении рабочей жидкости, равном установленной величине РЗ. Камера прямого хода соединена гидрораспределителем с источником расхода рабочей жидкости, аккумулятором и камерой обратного хода с помощью дополнительного канала через обратный клапан после задержки бойка и достижения в системе установленной величины РЗ давления перед началом прямого хода бойка, после начала прямого хода бойка - с помощью дополнительного канала через обратный клапан и канала для подвода и отвода рабочей жидкости камеры прямого хода. Дополнительная камера в конце обратного хода бойка соединена с источником расхода рабочей жидкости, аккумулятором и камерой обратного хода, а в конце прямого хода бойка - со сливом в бак. Корпус, боек и канал для подвода и отвода рабочей жидкости камеры прямого хода выполнены с возможностью образования замкнутого объема рабочей жидкости в камере прямого хода в конце обратного хода бойка. Техническая задача - повышение коэффициента полезного действия гидравлической ударной машины и улучшение качества сейсмического сигнала за счет исключения повторных ударов бойка по инструменту вследствие осуществления задержки бойка перед началом прямого хода. 1 ил.