RU216723U1

RU216723U1 - Pneumatic impact mechanism

Info

Publication number: RU216723U1
Application number: RU2022128681U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Васильевич Белоусов; Дмитрий Олегович Чещин; Надежда Назимовна Заболоцкая
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2023-02-22

Abstract

Полезная модель относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и применяется при бурении скважин ударно-вращательным способом. Пневматический ударный механизм содержит корпус с буровой коронкой и переходник для соединения с напорной магистралью энергоносителя. В корпусе расположен поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода. Переходник имеет центральный канал и перекрытие в нем. Перекрытие выполнено за одно целое с переходником и разделяет его центральный канал на заднюю часть, сообщенную с боковыми каналами в стенке переходника, и переднюю часть, сообщенную с отверстиями в дне кольцевой канавки. Кольцевая канавка выполнена по наружной боковой поверхности переходника. В кольцевой канавке установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора. Эластичный клапан образует с корпусом и переходником надклапанную полость, сообщенную с напорной магистралью через указанные боковые каналы в стенке переходника и заднюю часть его центрального канала, а со стенками корпуса – канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода. Эластичный клапан установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя из указанной надклапанной полости в камеру холостого хода, который включает отверстия в дне упомянутой кольцевой канавки переходника, переднюю часть его центрального канала и осевой канал штока-золотника, сообщенный напрямую с центральным каналом поршня, в котором установлен шток-золотник передней частью, а задней частью - в расточке переходника, выполненной с его переднего торца в передней части его центрального канала. Шток-золотник закреплен в переходнике цилиндрическим стержнем. Цилиндрический стержень установлен в сквозном отверстии, выполненном с цилиндрической боковой поверхности переходника и совмещенном со сквозным отверстием, выполненным в штоке-золотнике. В штоке-золотнике выполнена расточка, а цилиндрический стержень установлен в осевом канале штока-золотника через эту расточку. Обеспечивается повышение эффективности работы пневматического ударного механизма. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

The utility model relates to mining and construction, namely to drilling equipment, and is used in drilling wells using a percussive-rotary method. SUBSTANCE: pneumatic percussion mechanism contains a body with a drill bit and an adapter for connection with the pressure line of the energy carrier. A piston is located in the housing, forming with its walls the working and idling chambers. The adapter has a central channel and an overlap in it. The overlap is made in one piece with the adapter and divides its central channel into a rear part communicated with the side channels in the wall of the adapter, and a front part communicated with the holes in the bottom of the annular groove. The annular groove is made along the outer side surface of the adapter. A torus-shaped elastic valve is preloaded in the annular groove. The elastic valve forms an over-valve cavity with the body and the adapter, which communicates with the pressure line through the indicated side channels in the wall of the adapter and the rear part of its central channel, and with the walls of the body - a channel for inlet of the energy carrier into the working stroke chamber. The elastic valve is installed with the possibility of periodically opening the path for the inlet of the energy carrier from the specified supra-valve cavity into the idle chamber, which includes holes in the bottom of the mentioned annular groove of the adapter, the front part of its central channel and the axial channel of the spool rod, communicated directly with the central channel of the piston, in in which the stem-spool is installed with the front part, and with the rear part - in the bore of the adapter, made from its front end in front of its central channel. The spool rod is fixed in the adapter with a cylindrical rod. The cylindrical rod is installed in a through hole made from the cylindrical side surface of the adapter and aligned with the through hole made in the spool rod. A bore is made in the stem-spool, and a cylindrical rod is installed in the axial channel of the stem-spool through this bore. EFFECT: increased efficiency of the pneumatic percussion mechanism. 3 w.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом.The utility model relates to mining and construction, namely to drilling equipment, and can be used in drilling wells using a percussive-rotary method.

Известен пневматический ударный механизм по патенту РФ № 2581652, кл. Е21В 4/14, опубл. в Бюл. №11, 2016 г., содержащий корпус, в котором расположены поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, переходник, изготовленный с центральным каналом и с боковыми каналами в его стенке, причем по наружной поверхности переходника выполнена кольцевая канавка, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора, образующий с корпусом и переходником надклапанную полость, а со стенками корпуса - канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, при этом в центральном канале переходника закреплены шток-золотник с осевым каналом и гильза с магистральным каналом и отверстиями, которыми магистральный канал сообщен с надклапанной полостью через указанные боковые каналы в стенке переходника. Гильза выполнена с дном, которым перекрыт её магистральный канал, а в переходнике, в зоне внутренней опорной поверхности указанного клапана в кольцевой канавке, выполнены отверстия для периодического сообщения надклапанной полости через центральный канал переходника с осевым каналом штока-золотника.Known pneumatic impact mechanism according to the patent of the Russian Federation No. 2581652, cl. E21B 4/14, publ. in Bull. No. 11, 2016, containing a housing in which a piston is located, forming with its walls the working and idling chambers, an adapter made with a central channel and side channels in its wall, and an annular groove is made along the outer surface of the adapter, in which an elastic valve in the shape of a torus is installed with a preload, forming an over-valve cavity with the body and the adapter, and with the walls of the body - a channel for the inlet of the energy carrier into the working stroke chamber, while in the central channel of the adapter a spool rod with an axial channel and a sleeve with a main channel are fixed and holes through which the main channel communicates with the supravalvular cavity through said side channels in the wall of the adapter. The sleeve is made with a bottom that closes its main channel, and in the adapter, in the zone of the inner supporting surface of the specified valve in the annular groove, holes are made for periodic communication of the supravalve cavity through the central channel of the adapter with the axial channel of the stem-spool.

Общими признаками аналога и предлагаемой полезной модели являются: корпус, в котором расположены поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, переходник, изготовленный с центральным каналом и боковыми каналами в его стенке, причем по наружной поверхности переходника выполнена кольцевая канавка, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора, образующий с корпусом и переходником надклапанную полость, а со стенками корпуса - канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, при этом в переходнике закреплен шток-золотник с осевым каналом, а в кольцевой канавке переходника в зоне внутренней опорной поверхности указанного клапана выполнены отверстия для периодического сообщения надклапанной полости с осевым каналом штока-золотника через центральный канал переходника, в котором образовано дно, перекрывающее центральный канал переходника.The common features of the analogue and the proposed utility model are: a housing in which a piston is located, forming with its walls the working and idling chambers, an adapter made with a central channel and side channels in its wall, and an annular groove is made along the outer surface of the adapter, in which an elastic valve in the shape of a torus is installed with a preload, forming an over-valve cavity with the body and the adapter, and with the walls of the body - a channel for the inlet of the energy carrier into the working stroke chamber, while a spool rod with an axial channel is fixed in the adapter, and in the annular groove of the adapter in In the zone of the inner bearing surface of said valve, holes are made for periodic communication of the supravalve cavity with the axial channel of the stem-spool through the central channel of the adapter, in which the bottom is formed, blocking the central channel of the adapter.

Главным недостатком этого механизма является сложность конструктивного исполнения подвода энергоносителя в камеру холостого хода из осевого канала штока-золотника, который выполнен не со сквозным осевым каналом, а с пробкой. Поэтому для впуска энергоносителя в камеру холостого хода в стенке штока-золотника выполнены радиальные каналы, а в поршне расточка, что вызывает существенные потери напора энергоносителя, снижая эффективность механизма. Кроме того, расточка в поршне уменьшает его прочность при ударных нагрузках, что снижает его эксплуатационную надежность, а значит, и эффективность работы.The main disadvantage of this mechanism is the complexity of the design of the energy carrier supply to the idle chamber from the axial channel of the spool rod, which is made not with a through axial channel, but with a plug. Therefore, for the inlet of the energy carrier into the idle chamber, radial channels are made in the wall of the spool rod, and a bore is made in the piston, which causes significant losses in the pressure of the energy carrier, reducing the efficiency of the mechanism. In addition, the bore in the piston reduces its strength under shock loads, which reduces its operational reliability, and hence the efficiency.

Другим недостатком этого механизма является то, что дно, перекрывающее центральный канал переходника, выполнено за одно целое с гильзой, а шток-золотник закреплен в переходнике посредством стопорного кольца, что существенно усложняет конструкцию механизма, создает неудобства при его сборке и разборке, что не эффективно.Another disadvantage of this mechanism is that the bottom, which covers the central channel of the adapter, is made in one piece with the sleeve, and the valve stem is fixed in the adapter by means of a retaining ring, which significantly complicates the design of the mechanism, creates inconvenience during its assembly and disassembly, which is not effective. .

Существенным недостатком этого механизма является и то, что в блокировочном режиме работы весь энергоноситель поступает только в камеру рабочего хода через радиальные каналы штока-золотника, которые открываются в камеру рабочего хода при смещении вперед поршня вместе с инструментом. При этом из камеры рабочего хода энергоноситель удаляется в затрубное пространство скважины через выхлопные окна, а в продувочный канал инструмента энергоноситель для очистки забоя и охлаждения буровой коронки не подается, что снижает эксплуатационную надежность механизма и его эффективность.A significant disadvantage of this mechanism is that in the blocking mode of operation, the entire energy carrier enters only the working stroke chamber through the radial channels of the spool rod, which open into the working stroke chamber when the piston moves forward along with the tool. At the same time, the energy carrier is removed from the working stroke chamber into the annulus of the well through the exhaust windows, and the energy carrier is not supplied to the purge channel of the tool for cleaning the bottom hole and cooling the drill bit, which reduces the operational reliability of the mechanism and its efficiency.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является пневматический ударный механизм по патенту РФ № 2713043, кл. Е21В 4/14, опубл. в Бюл. № 4, 2020 г., содержащий корпус с буровой коронкой, в котором расположены поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, переходник для соединения с напорной магистралью энергоносителя, имеющий центральный канал и перекрытие в нем, выполненное за одно целое с переходником и разделяющее его центральный канал на заднюю часть, сообщенную с боковыми каналами в стенке переходника, и переднюю часть, сообщенную с отверстиями в дне кольцевой канавки, выполненной по наружной боковой поверхности переходника, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора, образующий с корпусом и переходником надклапанную полость, сообщенную с напорной магистралью энергоносителя через указанные боковые каналы в стенке переходника и заднюю часть его центрального канала, а со стенками корпуса - канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, при этом указанный эластичный клапан установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя из указанной надклапанной полости в камеру холостого хода, который включает отверстия в дне упомянутой кольцевой канавки переходника, переднюю часть его центрального канала и осевой канал штока-золотника, установленного в переходнике и в центральном канале поршня. Согласно техническому решению шток-золотник установлен в расточке переходника, выполненной с его переднего торца в передней части его центрального канала, а осевой канал штока-золотника напрямую сообщен с центральным каналом поршня, при этом шток-золотник закреплен в переходнике цилиндрическим стержнем, установленным в сквозном отверстии, выполненном с боковой поверхности переходника и совмещенном со сквозным отверстием, выполненным в штоке-золотнике.The closest in technical essence and set of essential features to the proposed technical solution is a pneumatic percussion mechanism according to RF patent No. 2713043, class. E21B 4/14, publ. in Bull. No. 4, 2020, containing a body with a drill bit, in which a piston is located, forming with its walls the working and idling chambers, an adapter for connecting to the pressure line of the energy carrier, having a central channel and an overlap in it, made in one piece with the adapter and dividing its central channel into a rear part communicated with the side channels in the wall of the adapter, and a front part communicated with holes in the bottom of the annular groove made along the outer side surface of the adapter, in which a torus-shaped elastic valve is installed with a preload, forming with body and adapter, a cavity above the valve, communicated with the pressure line of the energy carrier through the indicated side channels in the wall of the adapter and the rear part of its central channel, and with the walls of the body - a channel for inlet of the energy carrier into the working stroke chamber, while the specified elastic valve is installed with the possibility of periodically opening the path for energy inlet tel from the above-valve cavity into the idle chamber, which includes holes in the bottom of the said annular groove of the adapter, the front part of its central channel and the axial channel of the spool rod installed in the adapter and in the central channel of the piston. According to the technical solution, the spool rod is installed in the bore of the adapter, made from its front end in front of its central channel, and the axial channel of the spool rod is directly connected with the central channel of the piston, while the spool rod is fixed in the adapter with a cylindrical rod installed in the through a hole made from the side surface of the adapter and aligned with a through hole made in the spool rod.

Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются: корпус с буровой коронкой, в котором расположены поршень с центральным каналом, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, переходник для соединения с напорной магистралью энергоносителя, имеющий центральный канал и перекрытие в нем, выполненное за одно целое с переходником и разделяющее его центральный канал на заднюю часть, сообщенную с боковыми каналами в стенке переходника, и переднюю часть, сообщенную с отверстиями в дне кольцевой канавки, выполненной по наружной боковой поверхности переходника, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора, образующий с корпусом и переходником надклапанную полость, сообщенную с напорной магистралью через указанные боковые каналы в стенке переходника и заднюю часть его центрального канала, а со стенками корпуса - канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, при этом указанный эластичный клапан установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя из указанной надклапанной полости в камеру холостого хода, который включает отверстия в дне упомянутой кольцевой канавки переходника, переднюю часть его центрального канала и осевой канал штока-золотника, сообщенный напрямую с центральным каналом поршня, в котором установлен шток-золотник передней частью, а задней частью - в расточке переходника, выполненной с его переднего торца в передней части его центрального канала, при этом шток-золотник закреплен в переходнике цилиндрическим стержнем, установленным в сквозном отверстии, выполненном с боковой поверхности переходника и совмещенном со сквозным отверстием, выполненным в штоке-золотнике.The common features of the prototype and the proposed technical solution are: a body with a drill bit, in which a piston with a central channel is located, forming with its walls the working and idling chambers, an adapter for connecting to the pressure line of the energy carrier, having a central channel and an overlap in it, made for one piece with the adapter and dividing its central channel into a rear part communicated with the side channels in the wall of the adapter, and a front part communicated with holes in the bottom of the annular groove made along the outer side surface of the adapter, in which an elastic valve in the form of torus, forming with the body and the adapter an over-valve cavity communicated with the pressure line through the indicated side channels in the wall of the adapter and the rear part of its central channel, and with the walls of the body - a channel for the inlet of the energy carrier into the working stroke chamber, while the specified elastic valve is installed with a possible the periodic opening of the path for the inlet of the energy carrier from the specified supravalve cavity into the idle chamber, which includes holes in the bottom of the said annular groove of the adapter, the front part of its central channel and the axial channel of the spool rod, communicated directly with the central channel of the piston in which the rod is installed - the spool with its front part, and with its rear part - in the bore of the adapter, made from its front end in the front part of its central channel, while the rod-spool is fixed in the adapter with a cylindrical rod installed in a through hole made from the side surface of the adapter and aligned with the through hole , made in a rod-spool.

Недостатком прототипа является то, что цилиндрический стержень 20, расположенный в осевом канале 16 штока-золотника 17, уменьшает проходное сечение осевого канала 16, что ухудшает наполнение энергоносителем камеры 5 холостого хода и, как следствие, снижает эффективность механизма.The disadvantage of the prototype is that the cylindrical rod 20, located in the axial channel 16 of the rod-spool 17, reduces the flow area of the axial channel 16, which worsens the filling of the idle chamber 5 with energy and, as a result, reduces the efficiency of the mechanism.

Проблема заключается в создании пневматического ударного механизма с повышенной эффективностью работы, которая решается при увеличении проходного сечения канала для впуска энергоносителя в камеру холостого хода.The problem lies in the creation of a pneumatic percussion mechanism with increased efficiency, which is solved by increasing the flow area of the channel for the inlet of the energy carrier into the idle chamber.

Проблема решается тем, что в пневматическом ударном механизме, содержащем корпус с буровой коронкой, в котором расположены поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, переходник для соединения с напорной магистралью энергоносителя, имеющий центральный канал и перекрытие в нем, выполненное за одно целое с переходником и разделяющее его центральный канал на заднюю часть, сообщенную с боковыми каналами в стенке переходника, и переднюю часть, сообщенную с отверстиями в дне кольцевой канавки, выполненной по наружной боковой поверхности переходника, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора, образующий с корпусом и переходником надклапанную полость, сообщенную с напорной магистралью через указанные боковые каналы в стенке переходника и заднюю часть его центрального канала, а со стенками корпуса - канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, при этом указанный эластичный клапан установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя из указанной надклапанной полости в камеру холостого хода, который включает отверстия в дне упомянутой кольцевой канавки переходника, переднюю часть его центрального канала и осевой канал штока-золотника, сообщенный напрямую с центральным каналом поршня, в котором установлен шток-золотник передней частью, а задней частью - в расточке переходника, выполненной с его переднего торца в передней части его центрального канала, при этом шток-золотник закреплен в переходнике цилиндрическим стержнем, установленным в сквозном отверстии, выполненном с цилиндрической боковой поверхности переходника и совмещенном со сквозным отверстием, выполненным в штоке-золотнике, согласно техническому решению в штоке-золотнике выполнена расточка, при этом упомянутый цилиндрический стержень установлен в осевом канале штока-золотника через эту расточку.The problem is solved by the fact that in a pneumatic impact mechanism containing a body with a drill bit, in which a piston is located, forming with its walls the working and idling chambers, an adapter for connecting to the pressure line of the energy carrier, having a central channel and an overlap in it, made in one integral with the adapter and dividing its central channel into a rear part communicated with the side channels in the wall of the adapter, and a front part communicated with holes in the bottom of the annular groove made along the outer side surface of the adapter, in which a torus-shaped elastic valve is installed with a preload forming with the housing and the adapter an over-valve cavity communicated with the pressure line through the indicated side channels in the wall of the adapter and the rear part of its central channel, and with the walls of the housing - a channel for the inlet of the energy carrier into the working stroke chamber, while the specified elastic valve is installed with the possibility of periodic open digging a path for the inlet of an energy carrier from the specified supravalve cavity into the idle chamber, which includes holes in the bottom of the said annular groove of the adapter, the front part of its central channel and the axial channel of the spool rod, communicated directly with the central channel of the piston, in which the front spool rod is installed part, and the rear part - in the bore of the adapter, made from its front end in front of its central channel, while the spool rod is fixed in the adapter with a cylindrical rod installed in a through hole made from the cylindrical side surface of the adapter and aligned with the through hole, made in the stem-spool, according to the technical solution, a bore is made in the stem-spool, while the said cylindrical rod is installed in the axial channel of the stem-spool through this bore.

Указанная совокупность признаков позволяет, по сравнению с прототипом, повысить эффективность работы механизма за счет увеличения проходного сечения в осевом канале штока-золотника для наполнения энергоносителем камеры холостого хода.The specified set of features allows, in comparison with the prototype, to increase the efficiency of the mechanism by increasing the flow area in the axial channel of the rod-spool for filling the idle chamber with energy carrier.

Целесообразно цилиндрический стержень выполнить с коническими концами, расположенными в канале для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, что, по сравнению с прототипом, уменьшает перекрытие указанного канала, увеличивая его проходное сечение и повышая тем самым эффективность механизма. Выполнение цилиндрического стержня с коническими концами не только увеличивает проходное сечение в канале, но позволяет при сборке механизма более точно совмещать коническим концом сквозное отверстие в переходнике со сквозным отверстием в штоке-золотнике, что повышает удобство сборки, снижает время сборки и, как следствие, повышает эффективность работы механизма.It is advisable to make a cylindrical rod with conical ends located in the channel for the inlet of the energy carrier into the working stroke chamber, which, in comparison with the prototype, reduces the overlap of the specified channel, increasing its flow area and thereby increasing the efficiency of the mechanism. The design of the cylindrical rod with conical ends not only increases the flow area in the channel, but allows, when assembling the mechanism, to more accurately align the through hole in the adapter with the through hole in the spool rod with the conical end, which increases the ease of assembly, reduces assembly time and, as a result, increases the efficiency of the mechanism.

Целесообразно упомянутые совмещенные сквозные отверстия на цилиндрической боковой поверхности переходника и штока-золотника выполнить радиально, что, по сравнению с прототипом, упрощает их выполнение, снижает себестоимость механизма и, как следствие, повышает его эффективность.It is advisable to mention the combined through holes on the cylindrical side surface of the adapter and the rod-spool to perform radially, which, compared with the prototype, simplifies their implementation, reduces the cost of the mechanism and, as a result, increases its efficiency.

Целесообразно в указанном перекрытии переходника выполнить калиброванное отверстие, сообщающее заднюю часть центрального канала переходника с его передней частью, что обеспечивает постоянную продувку забоя через центральный канал буровой коронки, повышая эффективность работы механизма.It is advisable to make a calibrated hole in the specified adapter overlap, communicating the rear part of the central channel of the adapter with its front part, which ensures constant bottomhole blowing through the central channel of the drill bit, increasing the efficiency of the mechanism.

Сущность технического решения поясняется примером конструктивного исполнения пневматического ударного механизма и чертежом, где показан общий вид этого механизма в продольном разрезе в статическом состоянии.The essence of the technical solution is illustrated by an example of the design of a pneumatic percussion mechanism and a drawing showing a general view of this mechanism in a longitudinal section in a static state.

Пневматический ударный механизм (далее - механизм) содержит корпус 1 с буровой коронкой 2, в котором расположены поршень 3, образующий с его стенками камеру 4 рабочего хода и камеру 5 холостого хода, переходник 6 для соединения с напорной магистралью энергоносителя, имеющий центральный канал и перекрытие 7 в нем, выполненное за одно целое с переходником 6 и разделяющее его центральный канал на заднюю часть 8, сообщенную с боковыми каналами 9 в стенке переходника 6, и переднюю часть 10, сообщенную с отверстиями 11 в дне кольцевой канавки 12, выполненной по наружной боковой поверхности переходника 6, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан 13 в форме тора (далее - клапан 13), образующий с корпусом 1 и переходником 6 надклапанную полость 14, сообщенную с напорной магистралью энергоносителя через указанные боковые каналы 9 и заднюю часть 8 его центрального канала, а со стенками корпуса 1 - канал 15 для впуска энергоносителя в камеру 4 рабочего хода (далее - канал 15). Клапан 13 установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя из надклапанной полости 14 в камеру 5 холостого хода, который включает отверстия 11 в дне кольцевой канавки 12 переходника 6, переднюю часть 10 его центрального канала и осевой канал 16 штока-золотника 17, сообщенный напрямую с центральным каналом 18 поршня 3, в котором установлен шток-золотник 17 передней его частью, а задней частью - в расточке 19 переходника 6, выполненной с его переднего торца в передней части 10 его центрального канала. При этом шток-золотник 17 закреплен в переходнике 6 цилиндрическим стержнем 20, установленным в сквозном отверстии 21, выполненном радиально с цилиндрической боковой поверхности переходника 6 и совмещенном со сквозным отверстием 22, выполненном радиально в штоке-золотнике 17. Такое исполнение упрощает совмещение отверстий 21 и 22 при сборке. При этом задняя часть штока-золотника 17, установленная в расточке 19 переходника 6, выполнена с увеличенной толщиной его стенки. Цилиндрический стержень 20 выполнен с коническими концами 23, установленными в канале 15, что увеличивает проходное сечение этого канала 15, а в штоке-золотнике 17 выполнена расточка 24, при этом цилиндрический стержень 20 установлен в осевом канале 16 штока-золотника 17 через эту расточку 24, что увеличивает проходное сечение осевого канала 16 для наполнения энергоносителем камеры 5 холостого хода. В буровой коронке 2 выполнен канал 25. Для ограничения её хода в блокировочном режиме работы в корпусе 1 установлена шпонка 26 и выполнены блокировочные каналы 27. Для выхлопа отработанного энергоносителя из камеры 4 рабочего хода в корпусе 1 выполнены выхлопные окна 28, а для выхлопа из камеры 5 холостого хода - выхлопные окна 29. В перекрытии 7 переходника 6 выполнено калиброванное отверстие 30, сообщающее заднюю часть 8 центрального канала переходника 6 с его передней частью 10. В передней части штока-золотника 17 выполнены радиальные отверстия 31.The pneumatic percussion mechanism (hereinafter referred to as the mechanism) contains a housing 1 with a drill bit 2, in which a piston 3 is located, forming with its walls a chamber 4 of the working stroke and an idle chamber 5, an adapter 6 for connecting to the pressure line of the energy carrier, having a central channel and overlap 7 in it, made in one piece with the adapter 6 and dividing its central channel into the back part 8, communicated with the side channels 9 in the wall of the adapter 6, and the front part 10, communicated with the holes 11 in the bottom of the annular groove 12, made along the outer side the surface of the adapter 6, in which the elastic valve 13 in the form of a torus (hereinafter referred to as the valve 13) is installed with a preload, forming with the body 1 and the adapter 6 an over-valve cavity 14, communicated with the pressure line of the energy carrier through the indicated side channels 9 and the back part 8 of its central channel, and with the walls of the housing 1 - channel 15 for the inlet of the energy carrier into the chamber 4 of the working stroke (hereinafter - channel 1 5). The valve 13 is installed with the possibility of periodically opening the path for the inlet of the energy carrier from the supra-valve cavity 14 into the idle chamber 5, which includes holes 11 in the bottom of the annular groove 12 of the adapter 6, the front part 10 of its central channel and the axial channel 16 of the stem-spool 17, communicated directly with a central channel 18 of the piston 3, in which the stem-spool 17 is installed with its front part, and the rear part - in the bore 19 of the adapter 6, made from its front end in the front part 10 of its central channel. At the same time, the valve stem 17 is fixed in the adapter 6 by a cylindrical rod 20 installed in a through hole 21 made radially from the cylindrical side surface of the adapter 6 and aligned with a through hole 22 made radially in the valve stem 17. This design simplifies the alignment of holes 21 and 22 when assembled. At the same time, the rear part of the stem-spool 17, installed in the bore 19 of the adapter 6, is made with an increased thickness of its wall. The cylindrical rod 20 is made with conical ends 23 installed in the channel 15, which increases the flow area of this channel 15, and in the rod-spool 17 a bore 24 is made, while the cylindrical rod 20 is installed in the axial channel 16 of the rod-spool 17 through this bore 24 , which increases the flow area of the axial channel 16 for filling the idle chamber 5 with an energy carrier. A channel 25 is made in the drill bit 2. To limit its stroke in the blocking mode of operation, a key 26 is installed in the body 1 and blocking channels 27 are made. 5 idle - exhaust windows 29. In the overlap 7 of the adapter 6, a calibrated hole 30 is made, communicating the rear part 8 of the central channel of the adapter 6 with its front part 10. Radial holes 31 are made in the front part of the spool rod 17.

Механизм работает следующим образом. При любом исходном положении в статическом состоянии поршня 3 клапан 13 за счет внутренних сил упругости сжат с предварительным натягом в кольцевой канавке 12 переходника 6 и внутренней опорной поверхностью закрывает отверстия 11. При этом клапан 13 образовал своей наружной поверхностью со стенками корпуса 1 канал 15 для впуска энергоносителя из надклапанной полости 14 в камеру 4 рабочего хода. При включении механизма в работу энергоноситель из напорной магистрали через заднюю часть 8 центрального канала и боковые каналы 9 переходника 6 поступает в надклапанную полость 14. Из надклапанной полости 14 энергоноситель проходит по каналу 15 в камеру 4 рабочего хода. Под действием энергоносителя поршень 3 из любого исходного положения перемещается в крайнее переднее положение и открывает выхлопные окна 28. Энергоноситель из камеры 4 рабочего хода удаляется в затрубное пространство скважины и давление энергоносителя в канале 15 снижается. Под действием энергоносителя со стороны надклапанной полости 14 клапан 13 растягивается, перекрывая канал 15, и открывает своей внутренней опорной поверхностью отверстия 11 в кольцевой канавке 12 переходника 6, которые сообщают надклапанную полость 14 с передней частью 10 центрального канала, отделенной перекрытием 7 от задней части 8 центрального канала переходника 6. Далее энергоноситель проходит напрямую через расточку 24 и по осевому каналу 16 в штоке-золотнике 17 в центральный канал 18 поршня 3 и в камеру 5 холостого хода. Начинается холостой ход поршня 3. При этом, по сравнению с прототипом, выполнение в штоке-золотнике 17 расточки 24, через которую в его осевом канале 16 установлен цилиндрический стержень 20, увеличивает проходное сечение в тракте для наполнения камеры 5 холостого хода, что повышает эффективность работы механизма. Выполнение штока-золотника 17 с осевым каналом 16, сообщенным напрямую с центральным каналом 18 поршня 3, обеспечивается тем, что шток-золотник 17 установлен в расточке 19 переходника 6, выполненной с его переднего торца в передней части 10 его центрального канала, при этом шток-золотник 17 закреплен в переходнике 6 цилиндрическим стержнем 20 с коническими концами 23, установленным в сквозном отверстии 21, выполненном радиально с боковой поверхности переходника 6, и в сквозном отверстии 22, выполненном радиально в штоке-золотнике 17. Такое исполнение упрощает конструкцию механизма, упрощает совмещение сквозных отверстий 21 и 22 при сборке механизма, что повышает эффективность его работы. При наполнении камеры 5 холостого хода энергоносителем совершается холостой ход поршня 3, который открывает выхлопные окна 29 для удаления из камеры 5 холостого хода отработанного энергоносителя в затрубное пространство скважины. При холостом ходе поршня 3 в камере 4 рабочего хода образуется буферная подушка повышенного давления, а в осевом канале 16 штока-золотника 17 и в отверстиях 11 давление энергоносителя падает за счет разрядки камеры 5 холостого хода. Под действием энергоносителя, поступающего в надклапанную полость 14, клапан 13 сжимается, перекрывает отверстия 11 и впуск энергоносителя в камеру 5 холостого хода прекращается, при этом открывается впуск энергоносителя в камеру 4 рабочего хода через канал 15. Происходит остановка поршня 3 и начинается рабочий ход. Выполнение цилиндрического стержня 20 с коническими концами 23 увеличивает проходное сечение в канале 15, что повышает эффективность работы механизма. При рабочем ходе поршень 3 открывает выхлопные окна 28 для удаления отработанного энергоносителя из камеры 4 рабочего хода. Давление энергоносителя в камере 4 рабочего хода и в канале 15 снижается. Под действием энергоносителя, поступающего в надклапанную полость 14, клапан 13 растягивается, перекрывая канал 15 для впуска энергоносителя в камеру 4 рабочего хода, и открывает отверстия 11 для впуска энергоносителя в камеру 5 холостого хода. Происходит удар поршнем 3 по буровой коронке 2, после этого циклы повторяются. Буровая коронка 2 разрушает забой скважины, а продукты разрушения удаляются энергоносителем, поступающим через канал 25 на забой, в затрубное пространство скважины.The mechanism works as follows. At any initial position in the static state of the piston 3, the valve 13, due to internal elastic forces, is compressed with a preload in the annular groove 12 of the adapter 6 and closes the holes 11 with the inner supporting surface. energy carrier from the supravalvular cavity 14 into the chamber 4 of the working stroke. When the mechanism is turned on, the energy carrier from the pressure line through the rear part 8 of the central channel and the side channels 9 of the adapter 6 enters the supra-valve cavity 14. From the supra-valve cavity 14, the energy carrier passes through the channel 15 into the chamber 4 of the working stroke. Under the action of the energy carrier, the piston 3 moves from any initial position to the extreme forward position and opens the exhaust windows 28. The energy carrier is removed from the chamber 4 of the working stroke into the annulus of the well and the pressure of the energy carrier in the channel 15 decreases. Under the action of the energy carrier from the side of the supravalvular cavity 14, the valve 13 is stretched, blocking the channel 15, and opens with its inner supporting surface holes 11 in the annular groove 12 of the adapter 6, which communicate the supravalvular cavity 14 with the front part 10 of the central channel, separated by an overlap 7 from the rear part 8 the central channel of the adapter 6. Further, the energy carrier passes directly through the bore 24 and through the axial channel 16 in the spool rod 17 into the central channel 18 of the piston 3 and into the idle chamber 5. The idling of the piston 3 begins. At the same time, in comparison with the prototype, the execution in the rod-spool 17 of the bore 24, through which the cylindrical rod 20 is installed in its axial channel 16, increases the flow area in the path for filling the idle chamber 5, which increases efficiency mechanism operation. The execution of the rod-spool 17 with an axial channel 16, communicated directly with the Central channel 18 of the piston 3, is ensured by the fact that the rod-Spool 17 is installed in the bore 19 of the adapter 6, made from its front end in the front part 10 of its Central channel, while the rod -spool 17 is fixed in the adapter 6 by a cylindrical rod 20 with conical ends 23, installed in a through hole 21, made radially from the side surface of the adapter 6, and in a through hole 22, made radially in the stem-spool 17. This design simplifies the design of the mechanism, simplifies alignment of through holes 21 and 22 when assembling the mechanism, which increases the efficiency of its operation. When the idle chamber 5 is filled with the energy carrier, the idle stroke of the piston 3 is performed, which opens the exhaust windows 29 to remove the spent energy carrier from the idle chamber 5 into the annulus of the well. When the piston 3 is idling, a buffer cushion of increased pressure is formed in the working stroke chamber 4, and in the axial channel 16 of the spool rod 17 and in the holes 11, the energy carrier pressure drops due to the discharge of the idle chamber 5. Under the action of the energy carrier entering the supra-valve cavity 14, the valve 13 is compressed, closes the holes 11 and the energy carrier inlet into the idle chamber 5 is stopped, while the energy carrier inlet into the chamber 4 of the working stroke through channel 15 opens. The piston 3 stops and the working stroke begins. The execution of the cylindrical rod 20 with tapered ends 23 increases the flow area in the channel 15, which increases the efficiency of the mechanism. During the working stroke, the piston 3 opens the exhaust windows 28 to remove the spent energy carrier from the chamber 4 of the working stroke. The pressure of the energy carrier in the chamber 4 of the working stroke and in the channel 15 is reduced. Under the action of the energy carrier entering the supravalve cavity 14, the valve 13 is stretched, blocking the channel 15 for the energy carrier inlet into the working stroke chamber 4, and opens the holes 11 for the energy carrier inlet into the idle chamber 5. The piston 3 hits the drill bit 2, after which the cycles are repeated. The drill bit 2 destroys the bottom of the well, and the destruction products are removed by the energy carrier flowing through the channel 25 to the bottom into the annulus of the well.

В указанном перекрытии 7 выполнено калиброванное отверстие 30, сообщающее заднюю часть 8 центрального канала переходника 6 с его передней частью 10, что улучшает очистку забоя скважины за счет постоянной подачи энергоносителя через осевой канал 16 штока-золотника 17 и центральный канал 18 поршня 3 в канал 25 буровой коронки 2. Такое исполнение повышает эффективность работы механизма.In the said overlap 7, a calibrated hole 30 is made, communicating the rear part 8 of the central channel of the adapter 6 with its front part 10, which improves the bottomhole cleaning due to the constant supply of energy carrier through the axial channel 16 of the spool rod 17 and the central channel 18 of the piston 3 into the channel 25 drill bit 2. This design increases the efficiency of the mechanism.

В блокировочном режиме работы при подъёме механизма от забоя буровая коронка 2 смещается до упора в шпонку 26, при этом открываются блокировочные каналы 27 в корпусе 1 для разрядки камеры 5 холостого хода, а поршень 3 также смещается вперед до упора в корпус 1, при этом открываются радиальные отверстия 31 штока-золотника 17 и камера 4 рабочего хода сообщается с камерой 5 холостого хода. Давление энергоносителя в указанных камерах 4, 5 выравнивается, и механизм выключается из работы.In the blocking mode of operation, when the mechanism is lifted from the bottom, the drill bit 2 is shifted all the way into the key 26, while the blocking channels 27 in the body 1 are opened to discharge the idle chamber 5, and the piston 3 is also shifted forward until it stops in the body 1, while opening radial holes 31 of the rod-spool 17 and the chamber 4 of the working stroke communicates with the chamber 5 of the idle stroke. The energy carrier pressure in said chambers 4, 5 equalizes and the mechanism is switched off.

Claims

1. Pneumatic percussion mechanism containing a housing with a drill bit, in which a piston is located, forming with its walls the working and idling chambers, an adapter for connecting to the pressure line of the energy carrier, having a central channel and an overlap in it, made in one piece with the adapter and dividing its central channel into the rear part communicated with the side channels in the wall of the adapter, and the front part communicated with the holes in the bottom of the annular groove made along the outer side surface of the adapter, in which a torus-shaped elastic valve is installed with a preload, forming with the body and an adapter over the valve cavity communicated with the pressure line through the indicated side channels in the wall of the adapter and the rear part of its central channel, and with the walls of the housing - a channel for the inlet of the energy carrier into the working stroke chamber, while the specified elastic valve is installed with the possibility of periodically opening the inlet path uh of the energy carrier from the above-valve cavity into the idle chamber, which includes holes in the bottom of the mentioned annular groove of the adapter, the front part of its central channel and the axial channel of the spool rod, communicated directly with the central channel of the piston, in which the spool rod is installed with the front part, and the rear part - in the bore of the adapter, made from its front end in the front part of its central channel, while the stem-spool is fixed in the adapter with a cylindrical rod installed in a through hole made from the cylindrical side surface of the adapter and aligned with the through hole made in the stem - spool, characterized in that a bore is made in the spool rod, while the said cylindrical rod is installed in the axial channel of the spool rod through this bore.

2. Pneumatic percussion mechanism according to claim 1, characterized in that the cylindrical rod is made with conical ends located in the channel for the inlet of the energy carrier into the working stroke chamber.

3. Pneumatic percussion mechanism according to claim 1, characterized in that said combined through holes on the cylindrical side surface of the adapter and the spool rod are made radially.

4. Pneumatic percussion mechanism according to claim 1, characterized in that a calibrated hole is made in the specified overlap of the adapter, communicating the rear part of the central channel of the adapter with its front part.