RU2017954C1

RU2017954C1 - Circular air hammer

Info

Publication number: RU2017954C1
Authority: RU
Inventors: И.И. Николаев; Э.С. Решетько; В.А. Кузнецов; А.Н. Бобринец
Original assignee: Тульское государственное научно-исследовательское предприятие
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: circular air hammer has casing-body with chambers of working and idle strokes, core receiver with protrusions, air-distributing tube with recess 8, lower protrusion 9, hammer 10 with outer protrusion 11 and inner lower protrusion 12, upper protrusion 13, bushing 14 with radial channels 15 and 16, shank 17 with longitudinal splines 13, pressing bushing 19, splined coupling 20, axial channel in core receiver 24, inlet holes 25 in air-distributing tube 7, movable seat 26, spring 27, air inlet 28, bushing 29 for attachment of air-distributing tube 7 in casing-body 1, recess 30. EFFECT: higher impact power and drilling efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к геологоразведочной технике и строительству и предназначено для бурения разведочных скважин. Известен пневмоударник для бурения скважин, содержащий кожух-корпус с камерами рабочего и холостого хода, ударник со сквозным осевым каналом, входящую в последний ступенчатую трубку с отверстиями для впуска воздуха, керноприемную трубу с продольным каналом и рабочий инструмент [1]. Недостатком такого пневмоударника является недостаточная ударная мощность из-за неэффективного использования полезной площади ударника и низкая надежность из-за наличия подвижной втулки, взаимодействующей с ударником и воздухораспределительной трубой. The invention relates to exploration equipment and construction and is intended for drilling exploratory wells. Known hammer for drilling wells, containing a casing-body with cameras working and idle, a drummer with a through axial channel included in the last stepped tube with holes for air inlet, a core receiver pipe with a longitudinal channel and a working tool [1]. The disadvantage of this hammer is insufficient impact power due to inefficient use of the useful area of the hammer and low reliability due to the presence of a movable sleeve that interacts with the hammer and the air distribution pipe.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является кольцевой пневмоударник, содержащий кожух-корпус с камерами рабочего и холостого хода, ударник со сквозным осевым каналом, входящую в последний ступенчатую трубку с отверстиями для впуска воздуха, керноприемную трубу с продольным каналом, осевой канал для подвода энергоносителя, рабочий инструмент [2]. Closest to the technical nature of the present invention is an annular hammer, comprising a housing-casing with chambers for working and idling, a drummer with a through axial channel included in the last stepped tube with openings for air inlet, a core receiver pipe with a longitudinal channel, an axial channel for supplying energy carrier, working tool [2].

Недостатком такого пневмоударника является малая ударная мощность из-за неполного использования полезной площади ударника и отсутствия устройства, обеспечивающего постоянство рабочего давления во время рабочего хода ударника. The disadvantage of such a hammer is its low impact power due to the incomplete use of the useful area of the hammer and the absence of a device that ensures constant working pressure during the working stroke of the hammer.

Целью изобретения является повышение ударной мощности пневмоударника за счет увеличения полезной площади ударника. The aim of the invention is to increase the impact power of the hammer by increasing the useful area of the hammer.

В предлагаемой конструкции пневмоударника увеличение полезной площади ударника со стороны камеры рабочего хода осуществлено за счет уменьшения внутреннего диаметра нижней части ударника до диаметра выступов керноприемной трубы, то есть за счет включения в работу разности площадей внутренней ступени ударника, постоянно находящейся под давлением энергоносителя. Нижний выступ керноприемной трубы предназначен для отсечки подачи энергоносителя в камеру холостого хода при блокировке пневмоударника, а уменьшение диаметра керноприемной трубы ниже нижнего выступа увеличивает объем камеры холостого хода, что, в свою очередь, приводит к увеличению заброса ударника и ударной мощности. In the proposed design of the hammer, an increase in the useful area of the hammer from the side of the working chamber was achieved by reducing the inner diameter of the lower part of the hammer to the diameter of the protrusions of the core receiver pipe, that is, by including the difference in the area of the inner stage of the hammer, which is constantly under pressure from the energy source. The lower protrusion of the core-receiving pipe is designed to cut off the energy supply to the idle chamber when the hammer is blocked, and a decrease in the diameter of the core-receiving pipe below the lower protrusion increases the volume of the idle chamber, which, in turn, leads to an increase in projectile throw and impact power.

Кольцевой зазор между нижним выступом ударника и выступами керноприемной трубы небольшой по величине, выполнен для компенсации утечек энергоносителя из камеры холостого хода и, кроме того, исключает поперечные вибрационные воздействия керноприемной трубы на ударник. The annular gap between the lower protrusion of the striker and the protrusions of the core receiver pipe is small in size, made to compensate for energy carrier leaks from the idle chamber, and, in addition, eliminates the transverse vibration effects of the core receiver pipe on the drummer.

На чертеже изображен кольцевой пневмоударник, общий вид. The drawing shows a ring hammer, General view.

Пневмоударник включает в себя кожух-корпус 1 с камерами рабочего хода 2 и холостого хода 3, керноприемную трубу 4 с верхним и нижним выступами 5 и 6, воздухораспределительную трубку 7 с проточкой 8, выступом 9, ударник 10, с наружным выступом 11 и внутренним выступом большей ступени 12, верхним выступом 13 меньшей ступени, втулку 14 с радиальными каналами 15 и 16, хвостовик 17 с продольными шлицами 18, поджимную втулку 19, шлицевую муфту 20, осевой канал 21 в керноприемной трубе 4, втулку 22, кольцевой энергоподводящий сетевой канал 23, тороидальный выпускной клапан 24, впускные отверстия 25 в воздухораспределительной трубке 7, подвижное седло 26, поджимную пружину 27, отверстия для впуска воздуха 28, втулку 29 для крепления воздухораспределительной трубки 7 в кожухе-корпусе 1, проточку 30 в кожухе-корпусе 1. The hammer includes a casing 1 with chambers of working stroke 2 and idle 3, a core receiver 4 with upper and lower protrusions 5 and 6, an air distribution tube 7 with a groove 8, protrusion 9, a hammer 10, with an outer protrusion 11 and an inner protrusion a larger stage 12, an upper protrusion 13 of a lower stage, a sleeve 14 with radial channels 15 and 16, a shank 17 with longitudinal slots 18, a compression sleeve 19, a spline coupling 20, an axial channel 21 in a core receiver pipe 4, a sleeve 22, an annular power supply network channel 23 toroidal exhaust valve An 24, inlet openings 25 in the air distribution tube 7, a movable seat 26, a compression spring 27, air inlet openings 28, a sleeve 29 for mounting the air distribution tube 7 in the housing case 1, a groove 30 in the housing housing 1.

Пневмоударник работает следующим образом. The hammer works as follows.

Воздух из сети по каналу 23, отжимая клапан 24 и седло 26 до упора с втулкой 29 по впускным отверстиям 25, каналу 31 поступает в камеру 3 холостого хода и периодически, в зависимости от положения ударника 10 при взаимодействии выступа 13 с проточкой 8 воздухораспределительной трубки 7 в камеру 2 рабочего хода. Ударник 10 начинает ускоренное движение вверх, совершая холостой ход. При этом воздух из камеры 2 рабочего хода будет вытесняться по каналу 11, отверстиям 15, 16 втулки 14 и каналу 18 хвостовика 17, осуществляя продувку забоя скважины. Air from the network through the channel 23, pressing the valve 24 and the seat 26 to the stop with the sleeve 29 through the inlet openings 25, the channel 31 enters the idle chamber 3 and periodically, depending on the position of the hammer 10 when the protrusion 13 interacts with the groove 8 of the air distribution tube 7 into the chamber 2 working strokes. Drummer 10 starts accelerated upward movement, idling. In this case, air from the chamber 2 of the working stroke will be forced out through the channel 11, holes 15, 16 of the sleeve 14 and the channel 18 of the liner 17, purging the bottom of the well.

По мере движения ударника 20 выступы 11 выйдут из расточки 30 корпуса 1, выхлоп из камеры 2 рабочего хода прекратится и начнется сжатие отсеченного, оставшегося в ней воздуха. As the striker 20 moves, the protrusions 11 will come out of the bore 30 of the housing 1, the exhaust from the chamber 2 of the working stroke will stop and the compression of the cut-off air remaining in it will begin.

Одновременно, при совмещении выступа 12 ударника 10 с выступом 5 керноприемной трубы 4 произойдет отсечка впуска воздуха в камеру 3 холостого хода, и в ней начнется расширение оставшегося воздуха за счет чего ударник 10 будет продолжать холостой ход. At the same time, when the protrusion 12 of the firing pin 10 is combined with the protrusion 5 of the core receiving pipe 4, the air intake is cut off to the idle chamber 3, and the remaining air will begin to expand in it, due to which the firing pin 10 will continue idle.

С момента выхода ударника 10 из втулки 14 начнется выхлоп из камеры 3 холостого хода по отверстиям 15, 16 и каналу 18 хвостовика 17. Ударник 10 будет продолжать холостой ход за счет сил инерции. При этом начнется торможение ударника 10 за счет воздействия воздуха на внутреннюю кольцевую площадь, образованную разностью диаметров выступов 12 и 13. Торможению ударника 10 будет также способствовать повышение давления воздуха, отсеченного в камере 2 холостого хода. From the moment the drummer 10 exits from the sleeve 14, exhaust from the idle chamber 3 through holes 15, 16 and the channel 18 of the shank 17 will begin. The drummer 10 will continue idle due to inertia forces. This will begin the braking of the striker 10 due to the effect of air on the inner annular area formed by the difference in the diameters of the protrusions 12 and 13. The braking of the striker 10 will also contribute to an increase in the pressure of the air cut off in the idle chamber 2.

При входе выступа 13 ударника 10 в проточку 8 воздухораспределительной трубки 7 воздух из сети начнет поступать в камеру 2 холостого хода. Давление воздуха в ней резко повысится и клапан 24, который до этого под действием давления сетевого воздуха герметизировал камеру 2, под действием упругих сил сожмется и воздух через зазор между клапаном 24 и корпусом 1 по отверстиям 28 втулки 29 начнет также поступать в камеру 2 холостого хода. At the entrance of the protrusion 13 of the striker 10 into the groove 8 of the air distribution tube 7, air from the network will begin to flow into the idle chamber 2. The air pressure in it will increase sharply and the valve 24, which previously pressurized the chamber 2 under the pressure of the mains air, will compress under the action of elastic forces and the air will also enter the idle chamber 2 through the openings 28 of the sleeve 29 through the openings 28 of the sleeve 29 .

Ударник 10 остановится и начнет рабочий ход. При этом используется вся полезная площадь ударника: со стороны камеры 2 холостого хода, где давление воздуха будет практически равно сетевому, благодаря дополнительному поступлению равно сетевому, благодаря дополнительному поступлению воздуха через клапанную систему, даже когда произойдет отсечка впуска воздуха через канал, образованный выступом 13 и проточкой 8, и со стороны промежуточной камеры на площадку выступа 12, образованную выступом 13, поверхностью 6 выступа 5 керноприемной трубы 4. Drummer 10 will stop and begin to move. In this case, the entire useful area of the striker is used: from the side of the idle chamber 2, where the air pressure will be practically equal to the network pressure, due to the additional supply it is equal to the network pressure, due to the additional air supply through the valve system, even when the air intake is cut off through the channel formed by the protrusion 13 and a groove 8, and from the side of the intermediate chamber to the platform of the protrusion 12 formed by the protrusion 13, the surface 6 of the protrusion 5 of the core-receiving pipe 4.

Ускоренный рабочий ход ударника будет продолжаться до начала выхлопа из камеры 2 через зазор между выступом 11 ударника 10 и расточку 30 корпуса 1 и каналы 15, 16, 18. The accelerated working stroke of the striker will continue until the exhaust from the chamber 2 begins through the gap between the protrusion 11 of the striker 10 and the bore 30 of the housing 1 and channels 15, 16, 18.

Преодолевая сопротивление воздуха, начавшего поступать в камеру 3 холостого хода, ударник 10 наносит удар по хвостовику 17 и описанный выше процесс движения будет повторяться. Overcoming the resistance of the air that began to flow into the idle chamber 3, the striker 10 strikes the shank 17 and the above-described movement process will be repeated.

В режиме блокировки пневмоударника движение энергоносителя осуществляется следующим образом. In the mode of blocking the hammer, the energy movement is as follows.

Породоразрушающий инструмент, хвостовик 17 и ударник 10 выдвигаются вниз (вперед) из корпуса 1 на величину блокировочного хода (20-40 мм). При этом выступ 13 ударника 10 освобождает выступ 9 воздухораспределительной трубки 7, открывая путь воздуху в камеру 2 рабочего хода и через каналы 11, 15, 16, 18 на забой скважины. Поскольку одновременно выступ 12 ударника 10 взаимодействует с выступом 6 керноприемной трубы 4 подача воздуха в камеру 3 холостого хода прекращается и пневмоударник перестает работать. Конструкция такого кольцевого пневмоударника позволяет существенно повысить ударную мощность и тем самым поднять производительность труда при бурении разведочных скважин, что может составить значительный экономический эффект в масштабах страны. The rock cutting tool, the shank 17 and the hammer 10 are pushed down (forward) from the housing 1 by the amount of the blocking stroke (20-40 mm). In this case, the protrusion 13 of the hammer 10 releases the protrusion 9 of the air distribution tube 7, opening the way for air into the chamber 2 of the working stroke and through the channels 11, 15, 16, 18 to the bottom of the well. Since simultaneously the protrusion 12 of the hammer 10 interacts with the protrusion 6 of the core receiving pipe 4, the air supply to the idle chamber 3 is stopped and the hammer stops working. The design of such an annular hammer makes it possible to significantly increase the impact power and thereby increase labor productivity when drilling exploratory wells, which can make up a significant economic effect nationwide.

Claims

A RING SHOULDER, comprising a housing with longitudinal grooves on its inner cylindrical surface, housed in the housing and dividing its cavity into working and idle chambers, an impactor with an external cylindrical protrusion and a through axial channel entering the last air distribution tube having an inlet, an annular groove on its outer surface and a protrusion located under the groove, a core receiver pipe installed inside the air distribution pipe with the formation of front energy supply channel, characterized in that on the inner surface of the striker made protrusions that form steps, the largest of which is installed with the possibility of periodic interaction with the protrusion of the air distribution tube, and the smaller one with the upper and lower protrusions, which are made on the outer surface of the core receiver pipe and are divided between each other by a cylindrical groove, while the inlet of the air distribution tube is communicated with the input of the annular energy supply channel, the output of which It is directly connected with the annular space formed by the inner stepped surface of the striker and the outer surface of the core receiver pipe.