Устройство для бурения скважин

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-еу (22) Заявлено 07 ° 05. 79(21) 276 6236/22-03 (Я1) hh. Rn.з сприсоединениемзеявни 14о—

E 21 С 1/12

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30.1182 ° Бюллетень 14о 44

Дата опубликования описания 30. 11.82 (531УДК 622 ° 233. . 056 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю. Ф. Шалашов, В. Д. Буткин и В. Д. Петухов

М

Научно-исследовательский и проектно-конструкторскйй институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (71 ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно — к устройству комбинированного бурового инструмента, предназначенному для эффективного бурения промышленных скважин в широком диапазоне горно-геологических условий по породам с коэффициентом крепости f -1-12 по шкале проф. M. М. Протодьяконова.

Известен погружной пневмоударник с шарашечным долотом, которое испытывает дополнительную динамическую нагрузку, создаваемую пневмоударником (1J.

1 Однако применение комбинированного инструмента для бурения в более широком диапазоне крепостей, например, с f = 1-12, нецелесообразно в силу того, что шарашечные долота теряют в мягких породах стойкость (зашламовывается внутреннее пространство шарашек и подшипник выходит из строя), а.пневмоударник теряет свою работоспособность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для бурения скважин, включающее долото, пневмоударник с распределительной трубкой и буровой став 12).

Недостатком устройства является

ro что конструкция не обеспечивает блокировку пневмоударника в свободном состоянии, т.е. ударный механизм продолжает работать и в том случае, когда долото вышло из контакта с буримой породой. Таким образом энергия удара в свободном состо1р янин пневмоударника расходуется на разрушение долота. Такой яе эффект можно ожидать и при бурении мягких и сильно трещиноватых горных пород.

Следовательно, использование этого

15 устройства с f = 1-12 не представляется возможным.

Цель изобретения — повышение эффективности бурения перемежающихся по крепости пород.

Поставленная цель достигается тем, что на торце распределительной трубки пневмоударника выполнено отверстие, а устройство снабжено механизмом управления, расположенным между пневмоударником и буровым ставом и содержащим стакан, регулирующую и стопорную гайки, распределитель. ный дроссель и корпус с размещенным в нем упругим элементам, который оперт с одной стороны. на стакан, а с другой на регулирующую и стопорную

977749

Формула изобретения гайки, при этом распределительный дросель состоит из клапана, связанного с регулирующей гайкой посредствам штока, помещенного в распределительную трубку пневмоударника.

Упругий элемент имеет форму ци,линдра, по образующей которого выполнены поперечные встречные пазы.

Такая конструкция упругого элемента обосновывается необходимостью 10 обеспечения достаточно большого изменения линейного размера пружины при большой статической нагрузке и малых габаритах, а также -надежной работоспособности в условиях динамических нагрузок. Другие известные упругие элементы (витые, тарельчатые и др.) не отвечают указанным требованиям.

На фиг. 1 изображено устройство для бурения, общий вид; на фиг ° 2 разрез A-A на фиг ° 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 упругий элемент; на фиг. 5 — вид В на фиг. 4,.

Устройство имеет долото 1 и погружной пневмоударник 2 с беззолотниковой системой распределения сжатого воздуха. Между пневмоударным механизмом 2 и буровым отавам 3 расположен механизм управления, содержащий корпус 4, упругий элемент 5, 30 опиравшийся с одной стороны на стакан б, а с другой на регулирующую

7 и стопорную 8 гайки. Регулирующая гайка 7 связана через шток 9 с клапаном 10, который перемещается в 35 сквозном отверстии 11 распределительной трубки 12 пневмоударника 2.

Распределительный дроссель состоит из клапана 10, связанного с регулирувщей гайкой 7 посредством штока 40

9, помещенного в распределительную трубку 12 пневмоударника 2. Кроме того, устройство имеет верхнюю 13 и нижнюю 14 камеры давления и хвостовик 15 для присоединения устрой- 45 ства к буровому ставу 3. Упругий элемент 5 имеет форму цилиндра, по образующей которого выполнены пазы 16.

Устройство работает следующим образом.

В свободном состоянии устройсТва сжатый воздух от станка через буровой став 3, хвостовик.15.по внутренним каналам деталей 7, 8 и 5 подается в распределительную трубку 12 пневмоударника 2. Через регулирующий. дроссель и отверстия в долоте воздух свободно выходит на забой, а в рабочем положении сжатый воздух первраспределяется дросселем..

При бурении горных пород с Е = 60 — 1-12 осевое усилие ат станка передается через став 3, хвостовик 15 и гайки 7 и 8 на упругий элемент 5.

Величина усилия реакции породы на долото 1, которая пропорциональна 65 пределу прочности на сжатие, передается через долото и корпус пневмоударника 2 на корпус 4 механизма управления, стакан б и упругий элемент 5. В зависимости от величины осевого усилия и реакции породы элемент 5 изменяет свою длину в сторону ее уменьшения. Это приводит к пере-мещению регулирующей 7 и стопорной

8 гаек и связанного с ними штока 9.

Противоположный конец штока 9, выполненный в виде клапана 10, при перемещении перекрывает отверстие 11 распределительной трубки 12. Этим достигается изменение давлений в верхней 13 и нижней 14 камерах пневмоударника 2, что, в свою очередь, влияет на изменение частоты ударов.

Форма клапана 10 выполнена таким об1 разом, что обеспечивается зависимость между величиной перемещения и частотой ударов, При этом погружной пневмоударный механизм 2 изменяет частоту ударов по долоту 1 в зависимости от предела прочности буримой породы,т.е. проводимая от пневмоударника 2 энергия для разрушения горной породы увеличивается при бурении крепких

t пород и уменьшается при выходе на мягкие породы. Полностью перекрытое клапаном 10 отверстие 11 заставляет пневмоударник 2 работать на полную мощность. Величина перемещения клапана 10 в отверстие 11 до полного перекрытия регулируется с помощью гайки 7, что соответствует определенной величине осевого усилия. Постоянство включения пневмоударника 2 на полную мощность при определенном осевом усилии обеспечивает стопорная гайка 8.

3а основу погружного пневмоударного механизма берется промышленная модель пневмоударника П-125. Долото выполнено цельной конструкцией, породоразрушающее лезвие армировано твердосплавными пластинами ВК-8 и рассчитано на работу с большими ударными и статическими нагрузками.

Предлагаемое устройство может бурить перемежающиеся по крепости горные породы с автоматическим переходом на разные режимы работы в зависимости от условий бурения.

1. Устройство для бурения скважин, включающее долото,. пневмоударник с распределительной трубкой и буровой став, о т л и ч-.а ю щ е е с я. тем„ что, с целью повышения эффективности бурения перемежающихся по крепости пород, на торце распределительной трубки пневмоударника выполнена отверстие, а устройство снабжено мехами

977749 низмом управления, расположенным между пневмоударником и буровым ставом и содержащим стакан, регулирующую и стопорную гайки, распределительный дроссель и корпус с размещенным в нем упругим элементом, который оперт с одной стороны на стакан, а с другой на регулирующую и стопорную гайки, при этом распределительный ,дроссель состоит из клапана, связанного с регулирующей гайкой посредством штока, помещенного в распределительную трубку пневмоударника.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что упругий элемент имеет форму цилиндра, .по образующей которого выполнены поперечные встречные пазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Евполов В. А. Исследование пневмоударного механизма для бурения взрывных скважин шарошечными долота10 ми на открытых разработках. Автореф. дис., 1974, ИГД им. A. A. Скочинского.

2. Авторское свидетельство СССР

9 193394, кл. Е 21 В 5/00, 1965.

977749

Подписное

Заказ 9157/45 Тираж 623

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5 >илиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель О. Серегина

Редактор Е. Лушникова Техред .М.Коштура Ко ектор Л. Бокшан рр