RU2097520C1 - Погружная ударная машина - Google Patents
Погружная ударная машина Download PDFInfo
- Publication number
- RU2097520C1 RU2097520C1 RU95106173A RU95106173A RU2097520C1 RU 2097520 C1 RU2097520 C1 RU 2097520C1 RU 95106173 A RU95106173 A RU 95106173A RU 95106173 A RU95106173 A RU 95106173A RU 2097520 C1 RU2097520 C1 RU 2097520C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- adapter
- chamber
- hammer
- discharge
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к буровой технике, а именно к погружным устройствам для ударно-вращательного бурения скважин и может найти применение в геологоразведке, гидрогеологии и в горной промышленности. Сущность изобретения: ударная машина, в которую подается энергоноситель в виде жидкости, в том числе и аэрированной, или в виде сжатого воздуха, энергия которого преобразуется в ударные импульсы, воздействующие на забой. При этом машина имеет высокий КПД, определяемый минимальным непроизводительным расходом энергоносителя при наибольшей мощности. Ударная машина включает переходник с трубкой, корпус с гильзой, ударник с осевым сквозным каналом, разделяющий полость корпуса на рабочие камеры прямого и обратного хода, систему распределения энергоносителя по рабочим камерам, содержащую ступенчатый питающеразрядный клапан, большая ступень которого обращена в сторону переходника и образует вместе с корпусом и переходником надклапанную полость, а нижняя площадка клапана обращена в сторону камеры прямого хода, питающий, сливной, разрядный и командные тракты. При этом ударник выполнен ступенчатым с головкой и штоком, ступень которых ограничивает камеру обратного хода, постоянно соединенную каналами в гильзе с надклапанной полостью, а нижняя площадка клапана ограничивает камеру прямого хода. Приведено рациональное соотношение ступеней клапана и ударника, обеспечивающее надежный запуск и эффективную работу машины. 2 ил.
Description
Изобретение относится к буровой технике, а именно к погружным устройствам для ударно-вращательного бурения скважин и может найти применение в геологоразведке и в горной промышленности.
Известна погружная ударная машина, включающая корпус, размещенный в корпусе ударник, делящий полость корпуса на камеры прямого и обратного хода, при этом камера обратного хода находится в зоне размещения штока ударника и ограничена ступенью головки ударника [1]
Известная погружная ударная машина, включающая корпус с гильзой, ударник, разделяющий полость корпуса на рабочие камеры прямого и обратного хода, систему распределения энергоносителя по рабочим камерам, содержащую ступенчатый питающе-разрядный клапан, большая ступень которого обращена в сторону переходника, и образует вместе с корпусом и переходником надклапанную полость, при этом ударник выполнен ступенчатым с головкой и штоком, переходник с трубкой [2]
Недостатком приведенных выше устройств является то, что они не могут работать на несжимаемых энергоносителях, например, воде, так как, в частности, в наиболее близком аналоге вытеснение энергоносителя в магистраль при равных площадях и давлениях в рабочих камерах невозможно.
Известная погружная ударная машина, включающая корпус с гильзой, ударник, разделяющий полость корпуса на рабочие камеры прямого и обратного хода, систему распределения энергоносителя по рабочим камерам, содержащую ступенчатый питающе-разрядный клапан, большая ступень которого обращена в сторону переходника, и образует вместе с корпусом и переходником надклапанную полость, при этом ударник выполнен ступенчатым с головкой и штоком, переходник с трубкой [2]
Недостатком приведенных выше устройств является то, что они не могут работать на несжимаемых энергоносителях, например, воде, так как, в частности, в наиболее близком аналоге вытеснение энергоносителя в магистраль при равных площадях и давлениях в рабочих камерах невозможно.
Предлагаемая машина по использованию энергоносителя является универсальной и, стало быть, обладает расширенными технологическими возможностями, так как она может работать на сжатом воздухе, как пневмоударник, на смеси воздуха с жидкостью, в том числе и на аэрированной, и на жидкости, как гидроударник. Она проста по конструкции и по сравнению с прототипом имеет более высокую надежность.
Это достигается тем, что предлагаемая машина включает переходник с трубкой, корпус с гильзой, ударник с осевым сквозным каналом, разделяющий полость корпуса на рабочие камеры прямого и обратного хода, систему распределения энергоносителя по рабочим камерам, которая содержит ступенчатый питающе-разрядный клапан, большая ступень которого обращена в сторону переходника и образует вместе с корпусом и переходником надклапанную полость, а нижняя площадка клапана обращена в сторону камеры прямого хода, питающий, сливной, разрядный и командный тракты камеры прямого хода. При этом ударник выполнен ступенчатым с головкой и штоком, ступень которых ограничивает камеру обратного хода, постоянно соединенную каналами в гильзе с надклапанной полостью, а нижняя площадка клапана ограничивает камеру прямого хода. Причем площадь большей ступени клапана fk и площадь ступени ударника fy удовлетворяют соотношению:
fk (0,8 oC 1,2)fy
При таком выполнении устройства особенно значительные преимущества эта машина имеет при работе на жидкости.
fk (0,8 oC 1,2)fy
При таком выполнении устройства особенно значительные преимущества эта машина имеет при работе на жидкости.
В известных гидроударниках импульсного типа, работающих на эффекте гидроудара, возникающего при перекрытии потока жидкости, энергия единичного удара ударника по инструменту обусловлена временем действия гидроудара. Вся остальная (большая) часть времени цикла связана с непроизводительным расходом жидкости, следовательно определяет сравнительно низкий КПД этих машин.
В предлагаемой машине гидравлический удар, возникающий при покрытии клапаном потока жидкости в конце прямого хода, воздействует на ударник при его обратном ходе. Это приводит к увеличению энергии единичного удара и частоты ударов, т. е. мощности. Кроме того, увеличивается КПД машины, так как исключается непроизводительный расход жидкости.
На фиг. 1 показано устройство в момент соударения ударника с буровым инструментом, продольный разрез; на фиг. 2 то же, в момент положения ударника в конце обратного хода (начало прямого хода).
Погружная ударная машина, изображенная на фиг. 1 и 2, состоит из переходника 1 с трубкой 2, корпуса 3, гильзы 4, внутри которой размещен ступенчатый ударник 5 с головкой 6, штоком 7, ступенью 8 и осевым сквозным каналом 9, разделяющий полость корпуса 3 на рабочие камеры прямого 10 и обратного 11 хода. Система распределения энергоносителя содержит ступенчатый питающе-разрядный клапан 12 с надклапанной полостью 13, образованной большой ступенью 14 клапана 12, корпусом 3 и внутренней поверхностью переходника 1. Нижняя площадка 15 клапана 12 обращена в сторону камеры прямого хода 10. В верхней части переходника 1 выполнены наклонные отверстия 16, а в гильзе 4 - продольные каналы 17 и радиальные отверстия 18 и 19. Питающий тракт камеры прямого хода 10 состоит из кольцевого зазора 20 (фиг. 2), образованного нижней площадкой 15 клапана 12 и верхним торцом гильзы 4. Сливной тракт состоит из осевого сквозного канала 9 ударника 5 и осевого канала 21 хвостовика 22 бурового инструмента. Разрядный тракт состоит из кольцевого зазора 23 клапана 12, наклонных отверстий 24 и осевого канала 25 трубки 2. Командный тракт состоит из расточки 26, выполненной в верхней части гильзы 4. Большая ступень 14 клапана 12 составляет площадь fk, а ступень 8 ударника 5 составляет площадь fy.
Погружная ударная машина работает следующим образом (фиг. 1).
Энергоноситель в виде жидкости через проходник 1 и отверстия 16 поступает в надклапанную полость 13 и далее по продольным каналам 17 и радиальным отверстиям 18 гильзы 4 постоянно поступает в камеру обратного хода 11. Ударник 5 совершает обратный ход в сторону переходника 1, так как в это время камера прямого хода 10 через осевой канал 9 ударника 5 и осевой канал 21 хвостовика 22 связана с забойным пространством. После перекрытия канала 9 ударника 5 трубкой 2 (фиг. 2), камера прямого хода 10 связана с затрубным пространством уже через разрядный тракт: кольцевой зазор 23 клапана 12, наклонные отверстия 24 и осевой канал 25 трубки 2. Далее ударник 5 своей головкой 6 входит в зону расточки 26 гильзы 4 командного тракта. Жидкость, через образовавшийся зазор, поступает из камеры обратного хода 11 в камеру прямого хода 10. Под действием давления жидкости со стороны камеры прямого хода 10 на нижнюю площадку 15 клапана 12 (фиг. 1), происходит его перекидка в верхнее положение (фиг. 2). Образуется кольцевой зазор 20 питающего тракта и жидкость через этот зазор интенсивно, сплошным потоком поступает в камеру прямого хода 10. Происходит остановка ударника 5 и он начинает совершать прямой ход в сторону хвостовика 22 бурового инструмента, вытесняя жидкость из камеры обратного хода 11 в начале через расточку 26, а затем через отверстия 18 и продольные каналы 17 гильзы 4 в камеру прямого хода 10. Тем самым компенсирует увеличивающийся расход жидкости из магистрали и поддерживает высокое давление в камере прямого хода 10. Как только ударник 5 сойдет с трубки 2 и откроется сливной тракт (фиг. 1), давление в камере прямого хода резко упадет, а жидкость из камеры прямого хода 10 будет сливаться по осевому сквозному каналу 9 ударника 5 и осевому каналу 21 бурового инструмента на забой. При этом давление под клапаном 10 в кольцевом зазоре 20 также уменьшится и произойдет перекидка клапана из положения "питание" (фиг. 2) в положение "разрядка" (фиг. 1). Ударник наносит удар по инструменту. Закрытие клапана вызывает гидравлический удар в надклапанной полости 13, в бурильных трубах и в камере обратного хода 11, так как последняя постоянно соединена с клапанной полостью 13. Государственное давление, воздействуя на ступень 8 ударника 5 со стороны камеры обратного хода 11, способствует быстрому забросу ударника 5 на большую величину.
Соотношение:
fk (0,8 oC 1,2)fy
определяет необходимые и достаточные условия работы клапана в зависимости от движения ударника.
fk (0,8 oC 1,2)fy
определяет необходимые и достаточные условия работы клапана в зависимости от движения ударника.
При равенстве площадей fk fy, учитывая, что давление в надклапанной полости 13 равно давлению в камере обратного хода 11, так как они постоянно соединены продольными каналами 17 и радиальными отверстиями 18 гильзы 4 между собой, силы, действующие на клапан и ударник, тоже равны. Поэтому клапан будет находиться в положении "Разрядка" (фиг. 1) до того момента, пока головка 6 ударника не откроет командный тракт, т.е. не войдет в зону расточки 26. Тогда на нижнюю площадку 15 клапана будет действовать сила со стороны камеры прямого хода и он перекинется в верхнее положение "питание" (фиг. 2). Следовательно, ударник обязательно наберет необходимую скорость и пройдет расчетный путь при его обратном ходе.
Если fk будет меньше 0,8•fy, т.е. площадь клапана, а следовательно, и сила, действующая на клапан сверху со стороны надклапанной полости будет немного меньше силы, приложенной к ударнику со стороны камеры обратного хода, то произойдет преждевременное открытие клапана. Так как сила, действующая на клапан со стороны камеры прямого хода, обусловленная противодавлением в ней, может превысить силу, удерживающую клапан в положении "Разрядка". При этом жидкость под давлением из магистрали поступает в камеру прямого хода и ударник, не достигнув расчетного пути, остановится.
Если fk будет больше 1,2 fy, то клапан, прижатый сверху значительной силой, может не открыться даже тогда, когда головка ударника войдет в расточку и откроет командный тракт. Силы, действующие на ударник со стороны рабочих камер, уравновесятся и он остановится, так как в камеру прямого хода жидкость через питающий тракт не поступит. Машина при таком выполнении не запустится, т.е. не начнет работать.
Радиальные отверстия 19, выполненные в гильзе 4 (фиг. 1), обеспечивают блокировку машины, т.е. автоматическое прекращение ее работы, когда машина будет поднята над забоем. Радиальные отверстия 18 гильзы 4 будут закрыты головкой 6 ударника, а отверстия 19 открыты, так как ударник опустится вниз за хвостовиком 22, который выйдет из корпуса машины. Жидкость в камеру обратного хода не будет поступать и по каналам 9 ударника и 21 хвостовика будет выливаться и интенсивно промывать забой.
Основным преимуществом предложенной ударной машины, по сравнению с аналогом и прототипом, является ее универсальность. Она может работать на сжатом воздухе, жидкости, в том числе и на аэрированной. Это значительно расширяет ее технологические возможности: бурение глубоких геологоразведочных скважин и бурение технологических скважин в горной и строительной промышленности. Высокий КПД машины, определяемый минимальным непроизводительным расходом энергоносителя при наибольшей мощности, позволяет значительно удешевить бурение скважин.
Claims (1)
- Погружная ударная машина, включающая переходник с трубкой, корпус с гильзой, ударник с осевым сквозным каналом, разделяющий полость корпуса на рабочие камеры прямого и обратного хода, систему распределения энергоносителя по рабочим камерам, содержащую ступенчатый питающе-разрядный клапан, большая ступень которого обращена в сторону переходника и образует вместе с корпусом и переходником надклапанную полость, а нижняя площадка клапана обращена в сторону камеры прямого хода, питающий, сливной, разрядный и командный тракты камеры прямого хода, при этом ударник выполнен ступенчатым с головкой и штоком, с ограниченной ступенью ударника камерой обратного хода, отличающаяся тем, что камера обратного хода находится в зоне размещения штока, ограничена ступенью головки ударника и постоянно соединена каналами в гильзе с надклапанной полостью, а площадь большей ступени клапана составляет 0,8 1,2 площади ступени головки ударника.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95106173A RU2097520C1 (ru) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | Погружная ударная машина |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95106173A RU2097520C1 (ru) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | Погружная ударная машина |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95106173A RU95106173A (ru) | 1997-04-20 |
RU2097520C1 true RU2097520C1 (ru) | 1997-11-27 |
Family
ID=20166955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95106173A RU2097520C1 (ru) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | Погружная ударная машина |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2097520C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448230C1 (ru) * | 2010-11-16 | 2012-04-20 | Закрытое акционерное общество "Газтехнология" | Гидравлическое ударное устройство |
RU2652518C1 (ru) * | 2017-02-15 | 2018-04-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Пневматический ударный механизм |
-
1995
- 1995-04-19 RU RU95106173A patent/RU2097520C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Есин И.И. и др. Пневматические машины ударного действия для проходки скважини шпуров. - М.: Наука, 1986, с.19. 2. SU, патент, 1797650, кл.E 21C 3/24, 1993. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448230C1 (ru) * | 2010-11-16 | 2012-04-20 | Закрытое акционерное общество "Газтехнология" | Гидравлическое ударное устройство |
RU2652518C1 (ru) * | 2017-02-15 | 2018-04-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Пневматический ударный механизм |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95106173A (ru) | 1997-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4660658A (en) | Hydraulic down-the-hole rock drill | |
US4321974A (en) | Annular drilling hammer | |
US6994175B2 (en) | Hydraulic drill string | |
KR100770673B1 (ko) | 암석 드릴링용 충격식 하향천공 해머 및 상기 해머에사용되는 드릴비트 | |
KR960007355B1 (ko) | 액압식 착암기 | |
US4921056A (en) | Hammer drills for making boreholes | |
US4312412A (en) | Fluid operated rock drill hammer | |
US3599730A (en) | Pressure fluid operated percussion tool | |
US5685380A (en) | Reverse circulation down-the-hole drill | |
EP0543806B1 (en) | Hydraulic down-the-hole rock drill | |
US4821812A (en) | Down hole drill improvement | |
US5680904A (en) | In-the-hole percussion rock drill | |
US4726429A (en) | Percussion down hole drilling tool with central fluid flushing passage | |
US4450920A (en) | Hydraulic reciprocating machines | |
CA2127235A1 (en) | Fluid driven down-the-hole drilling machine | |
RU2097520C1 (ru) | Погружная ударная машина | |
US4079793A (en) | Exhaust means for percussion tools | |
US3464505A (en) | Drilling apparatus | |
US6499544B1 (en) | Percussive down-the-hole hammer for rock drilling, and a one-way valve used therein | |
US2584978A (en) | Percussion tool | |
US6543557B2 (en) | Drill hammer assembly | |
EA004284B1 (ru) | Гидравлический аккумулятор колонны бурильных труб | |
US4722403A (en) | Annular air-hammer apparatus for drilling holes | |
RU2109906C1 (ru) | Погружная ударная машина | |
RU2252996C1 (ru) | Погружной пневмоударник |