RU2055138C1

RU2055138C1 - Downhole air hammer for hole drilling

Info

Publication number: RU2055138C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Глазков; И.Д. Плеханов; Н.С. Трофимов; А.А. Осипов; Г.А. Галицков; С.В. Родионов; О.А. Курдюков; В.А. Игнатов
Original assignee: Кыштымский машиностроительный завод
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1992-07-01
Publication date: 1996-02-27

Abstract

FIELD: mining. SUBSTANCE: downhole air hammer for hole drilling has cylinder accommodating piston-striker which divides the cylinder cavity into working stroke chamber and idle stroke chamber; distributing step-shaped tube. Small step of tube has longitudinal grooves extending onto its end face. Small step during motion of piston striker is constantly located in piston-striker exhaust channel. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, в частности к погружным ударным механизмам для бурения взрывных скважин в породах различной крепости. The invention relates to mining, in particular to submersible shock mechanisms for drilling blast holes in rocks of various strengths.

Известен погружной пневмоударник, содержащий цилиндр с переходником и буксой, в котором закреплена трубка с радиальным и осевым каналами и меньшая ступень которой входит и выходит из выхлопного отверстия поршня-ударника в процессе работы [1]
Недостатком этого пневмоударника является ненадежность в работе из-за поломки трубки, потому что она выходит из выхлопного отверстия в поршне в процессе бурения. А так как точность выполнения трубки и отверстия в поршне высокая, то малейший перекос приводит к изгибу и поломке участка с меньшим диаметром распределительной трубки и выходу из строя всего пневмоударника.Known submersible hammer, containing a cylinder with an adapter and axle box, in which is fixed a tube with radial and axial channels and a lower stage of which enters and leaves the exhaust port of the piston-hammer during operation [1]
The disadvantage of this hammer is the unreliability in operation due to a broken pipe, because it leaves the exhaust port in the piston during drilling. And since the accuracy of the tube and hole in the piston is high, the slightest distortion leads to bending and breakage of the section with a smaller diameter of the distribution tube and the failure of the entire hammer.

Также известен погружной пневмоударник, содержащий цилиндр с буксой под коронку и переходник с распределительной трубкой ступенчатой формы, у которой радиальные каналы вскрыты поперечными пазами, а нижний торец выходит при прямом ходе в центральную расточку поршня-ударника в процессе бурения [2]
Недостатком этого пневмоударника также является небольшой срок службы и ненадежность в процессе эксплуатации из-за выхода трубки из выхлопного отверстия поршня-ударника и поломки участка с меньшим диаметром трубки.Also known is a submersible hammer containing a cylinder with a axle box under the crown and an adapter with a stepped distribution tube, in which the radial channels are opened by transverse grooves and the lower end comes out during direct passage into the central bore of the piston-hammer during drilling [2]
The disadvantage of this hammer is also a short service life and unreliability during operation due to the exit of the tube from the exhaust hole of the piston-hammer and breakage of the section with a smaller diameter of the tube.

Цель изобретения повышение надежности и увеличение срока службы пневмоударника с центральным воздухораспределением путем постоянного расположения части трубки в выхлопном отверстии поршня-ударника. The purpose of the invention is to increase reliability and increase the service life of a hammer with central air distribution by constantly positioning part of the tube in the exhaust port of the piston-hammer.

Цель достигается тем, что в погружном пневмоударнике, содержащем цилиндр, на одном конце которого закреплена букса с коронкой, а на другом переходник с распределительной трубкой ступенчатой формы, торец меньшей ступени которой является нижней отсечной кромкой воздухораспределительного механизма и подвижный поршень-ударник, разделяющий полость цилиндра на камеры рабочего и холостого ходов с системой каналов, попеременно соединяющих внутренние камеры с камерами рабочего и холостого хода и выхлопным отверстием, при этом меньшая ступень распределительной трубки снабжена несколькими продольными пазами, вскрытыми боковой и торцовой поверхностями, а расстояние между верхней кромкой камеры рабочего хода и плоскостью выхода выхлопного отверстия во внутреннюю камеру поршня-ударника в конце рабочего хода по меньшей мере равно расстоянию между нижней отсечной кромкой меньшей ступени трубки и верхней кромкой камеры рабочего хода, а также продольные пазы малой ступени трубки выполнены с переменной глубиной по длине, уменьшающейся в сторону от ее торца, а их длина не меньше половины длины малой ступени трубки. The goal is achieved by the fact that in the submersible hammer, containing a cylinder, on one end of which a axle box with a crown is fixed, and on the other an adapter with a step-shaped distribution tube, the end face of the lower stage of which is the lower cut-off edge of the air distribution mechanism and a movable piston-hammer, separating the cylinder cavity on the cameras working and idling with a system of channels alternately connecting the inner chambers with the cameras working and idle and the exhaust hole, with a smaller step the distribution tube is provided with several longitudinal grooves opened by the side and end surfaces, and the distance between the upper edge of the working chamber and the exit plane of the exhaust hole into the inner chamber of the piston-hammer at the end of the working stroke is at least equal to the distance between the lower cutoff edge of the lower tube stage and the upper the edge of the working chamber, as well as the longitudinal grooves of the small stage of the tube, are made with a variable depth along the length, decreasing to the side of its end, and their length is not less than barns low stage tube length.

На фиг. 1 изображен пневмоударник, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a hammer, a longitudinal section; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

Предлагаемый пневмоударник содержит цилиндр 1, на одном конце которого закреплены с помощью пружины 2 переходник 3 с буксой 4, в которой закреплены хвостовик 5 буровой коронки 6 с твердосплавными вставками 7 и продувочным каналом 8. На другом конце цилиндра 1 с помощью пружины 9 закреплен переходник 10 с воздухораспределительной трубкой 11, которая выполнена ступенчатой формы, на большей ступени которой выполнено осевое центральное отверстие 12, соединяющееся с несколькими сквозными радиальными каналами 13, а малая ступень 14 снабжена несколькими продольными пазами 15 с выходом на торец 16. Внутри цилиндра 1 установлен подвижный поршень-ударник 17, разделяющий внутреннюю полость цилиндра 1 на камеры рабочего хода 18 и холостого хода 19. В поршне-ударнике выполнены внутренние полости 20, 21, которые через систему каналов 22-25, соединяют попеременно камеры 18 и 19 с выхлопным отверстием 26. Торец малой ступени 14 трубки 11 находится на расстоянии Х от верхней отсечной кромки 27 камеры 18 рабочего хода, а плоскость 28 выхода отверстия 26 в полость 21 находится на расстоянии Y от верхней кромки 27 камеры 18 рабочего хода в конце рабочего хода. The proposed hammer includes a cylinder 1, on one end of which an adapter 3 is fixed with a spring 2 with an axle box 4, in which a shank 5 of a drill bit 6 with carbide inserts 7 and a purge channel 8 are fixed. At the other end of the cylinder 1, an adapter 10 is fixed using a spring 9 with an air distribution tube 11, which is made in a stepped form, at a larger stage of which an axial central hole 12 is made, connected to several through radial channels 13, and a small stage 14 is provided with several longitudinal grooves 15 with an exit to the end 16. Inside the cylinder 1, a movable piston-hammer 17 is installed that separates the internal cavity of the cylinder 1 into the chambers of the working stroke 18 and idle 19. The piston-hammer has internal cavities 20, 21, which through the channel system 22 -25, alternately connect the chambers 18 and 19 with the exhaust outlet 26. The end face of the small stage 14 of the tube 11 is at a distance X from the upper cut-off edge 27 of the travel chamber 18, and the exit plane 28 of the hole 26 into the cavity 21 is at a distance Y from the upper edge 27 cameras 18 ra ochego stroke at the end of the stroke.

Работа предлагаемого пневмоударника осуществляется следующим образом. The work of the proposed hammer is as follows.

Собранный пневмоударник переходником 10 крепится к ставу буровых штанг, через внутреннюю полость которых подается сжатый воздух, осевое усилие и крутящий момент. Сжатый воздух через осевое отверстие 12, каналы 13 попадает в полость 20 и через каналы 22 и 23 в камеру 19 холостого хода, и поршень-ударник 17 начинает двигаться вверх. После того как каналы 13 войдут в полость 21, воздух через каналы 24 и 25 поступает в камеру 18 рабочего хода, давление в ней становится больше, поршень-ударник 17 останавливается, не доходя до верхней отсечной кромки 27 на некоторую величину, начинает двигаться с ускорением в обратном направлении и в конце рабочего хода наносит удар по хвостовику 5 коронки 6, входит в полость 21. При движении поршня-ударника 17 вниз его ударная часть находится выше центрального отверстия переходника 3 и через него воздух из камеры 19 рабочего хода через канал 8 удаляется на забой скважины. После удара поршень-ударник 17 начинает двигаться вверх и цикл повторяется. Из камеры прямого хода воздух удаляется через пазы 15 и отверстие 26 поршня-ударника 17. The assembled hammer by adapter 10 is attached to the drill string, through the internal cavity of which compressed air, axial force and torque are supplied. Compressed air through the axial hole 12, the channels 13 enters the cavity 20 and through the channels 22 and 23 into the idle chamber 19, and the piston-hammer 17 begins to move up. After the channels 13 enter the cavity 21, the air through the channels 24 and 25 enters the working chamber 18, the pressure in it increases, the piston-hammer 17 stops, not reaching the upper cut-off edge 27 by a certain amount, it starts to accelerate in the opposite direction and at the end of the stroke, it strikes the shank 5 of the crown 6, enters the cavity 21. When the piston-striker 17 moves down, its shock part is above the central hole of the adapter 3 and through it the air from the stroke chamber 19 through channel 8 is removed downhole. After the impact, the piston-hammer 17 begins to move up and the cycle repeats. From the forward chamber, air is removed through the grooves 15 and the hole 26 of the piston-hammer 17.

Благодаря условию, что расстояние между верхней отсечной кромкой 27 камеры 18 и торцом 16 малой ступени 14 трубки 11 выполнено равным (Х ≥ Y) расстоянию между отсечной кромкой 27 камеры 18 и полостью 28 входа отверстия 26 в полость 21 поршня-ударника 17, позволяет малой ступени 14 трубки 11 постоянно находиться в отверстии 26 поршня-ударника 17, что исключает поломку последней в процессе работы из-за удара при входе трубки о поршень-ударник. Кроме того пазы 15 на трубке должны быть выполнены не меньше половины ее длины, что обеспечивает нормальное время освобождения камеры рабочего хода от отработанного энергоносителя в процессе работы. Если соотношение выполнить X<Y, то торец 16 трубки 11 выйдет в полость 21 и при прямом ходе на большой скорости ударится о плоскость 28, что и приводит к поломке трубки 11. Due to the condition that the distance between the upper cut-off edge 27 of the chamber 18 and the end face 16 of the small stage 14 of the tube 11 is made equal to (X ≥ Y), the distance between the cut-off edge 27 of the chamber 18 and the cavity 28 of the inlet of the hole 26 in the cavity 21 of the impactor 17 allows a small stage 14 of the tube 11 is constantly located in the hole 26 of the piston-drummer 17, which eliminates the breakdown of the latter during operation due to impact at the entrance of the tube about the piston-drummer. In addition, the grooves 15 on the tube must be made not less than half its length, which ensures the normal time for the release of the working chamber from the spent energy carrier during operation. If the relation is fulfilled X <Y, then the end face 16 of the tube 11 will exit into the cavity 21 and will hit the plane 28 at high speed at direct speed, which leads to a breakdown of the tube 11.

Практическое использование предлагаемого решения подтвердило правильность предлагаемого варианта, полностью исключив преждевременный выход из строя пневмоударника по вине поломки распределительной трубки. The practical use of the proposed solution confirmed the correctness of the proposed option, completely eliminating the premature failure of the hammer due to a fault in the distribution pipe.

Использование изобретения позволило увеличить срок службы пневмоударника вы 1,5-2 раза по сравнению с известными аналогами погружных пневмоударников известной конструкции. Using the invention allowed to increase the service life of the hammer by 1.5-2 times in comparison with the known analogues of submersible hammers of known design.

Claims

SUBMERSIBLE WATER DRILLING HOLE, containing a cylinder, on one end of which an axle box with a crown is fixed, and on the other - an adapter with a step-shaped distribution tube, the end face of a small stage of which is the lower cut-off edge of the air distribution mechanism, and a movable piston-hammer with a system of channels and internal chambers for alternating connection with the exhaust hole, chambers for working and idling, characterized in that on the side surface of the small stage of the distribution tube are not made how many longitudinal grooves are on the end of the latter, while the distance between the upper edge of the working chamber and the lower edge of the internal piston-hammer chamber, communicating with the exhaust channel at the end of the working stroke, is at least equal to the distance between the lower cutoff edge of the small stage of the distribution tube and the upper edge stroke chamber with the same position of the piston-hammer.

2. The hammer according to claim 1, characterized in that the longitudinal grooves in the small stage of the distribution tube are made with a variable depth, decreasing away from the end of the small stage of the distribution tube.

3. The hammer according to claims 1 and 2, characterized in that the grooves are at least half the length of the small stage of the distribution tube.