RU2252996C1 - Pneumatic down-striker - Google Patents
Pneumatic down-striker Download PDFInfo
- Publication number
- RU2252996C1 RU2252996C1 RU2004100896/03A RU2004100896A RU2252996C1 RU 2252996 C1 RU2252996 C1 RU 2252996C1 RU 2004100896/03 A RU2004100896/03 A RU 2004100896/03A RU 2004100896 A RU2004100896 A RU 2004100896A RU 2252996 C1 RU2252996 C1 RU 2252996C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- channel
- hammer
- chamber
- discharge
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Техническое решение относится к буровой технике, предназначенной для бурения скважин ударно-вращательным способом, и может найти применение в горном деле и строительстве. Преимущественная область применения - подземная отработка месторождений полезных ископаемых.The technical solution relates to drilling equipment designed for drilling wells by shock-rotational method, and can find application in mining and construction. The primary field of application is underground mining of mineral deposits.
Известен пневматический ударный механизм по а.с. СССР №848615, кл. Е 21 С 3/24, опубл. в БИ №27, 1981 г., содержащий корпус, в котором установлен поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, кольцевой эластичный клапан, размещенный в седле и образующий с корпусом канал для подвода энергоносителя в камеру рабочего хода, и инструмент, при этом клапан имеет форму тора, установлен в кольцевой канавке, выполненной на наружной поверхности клапанного седла.Known pneumatic shock mechanism by AS USSR No. 848615, cl. E 21
Описанный пневматический ударный механизм имеет существенный недостаток в том, что при срабатывании кольцевого эластичного клапана задействованы его внутренние силы упругости, рассчитанные на определенное рабочее давление энергоносителя в магистрали. Поэтому в режиме работы на пониженном давлении, например при забурке скважины, стабильность работы пневматического ударного механизма нарушается. Кроме того, в нем не предусмотрено принудительное вытеснение отработанного энергоносителя из камеры рабочего хода при обратном ходе поршня, что создает противодавление в этой камере, уменьшает ход поршня и как следствие не позволяет получить высокую энергию удара.The described pneumatic percussion mechanism has a significant drawback in that when the annular elastic valve is activated, its internal elastic forces are used, calculated for a certain working pressure of the energy carrier in the line. Therefore, in the mode of operation at reduced pressure, for example, when drilling a well, the stability of the pneumatic impact mechanism is violated. In addition, it does not provide for the forced displacement of spent energy from the working chamber during the reverse stroke of the piston, which creates back pressure in this chamber, reduces the piston stroke and, as a result, does not allow to obtain high impact energy.
Известен также пневматический ударный механизм по а.с. СССР №998740, кл. Е 21 С 3/24, опубл. в БИ №7, 1983 г., отличающийся от упомянутого выше устройства по а.с. СССР №848615 тем, что в нем установлен дополнительный эластичный клапан в виде тора, образующий с внутренними стенками корпуса канал для выпуска воздуха из камеры рабочего хода.Also known pneumatic percussion mechanism as. USSR No. 998740, class E 21 C 3/24, publ. in BI No. 7, 1983, which differs from the aforementioned device by a.s. USSR No. 848615 in that it has an additional elastic valve in the form of a torus, forming a channel with the inner walls of the housing for the release of air from the working chamber.
В этом пневматическом механизме достигается увеличение хода поршня и повышение энергии удара, так как в нем предусмотрено снижение противодавления при холостом ходе поршня. Недостатком его является то, что основной и дополнительный эластичные клапаны кинематически не связаны между собой, и при работе механизма на разных давлениях энергоносителя нарушается синхронизация работы этих клапанов и как следствие стабильная его работа.In this pneumatic mechanism, an increase in the stroke of the piston and an increase in impact energy are achieved, since it provides for a decrease in back pressure during idling of the piston. Its disadvantage is that the primary and secondary elastic valves are kinematically not interconnected, and when the mechanism operates at different pressures of the energy carrier, the synchronization of the operation of these valves is disturbed and, as a result, its stable operation.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является погружной пневмоударник по а.с. СССР №229369, кл. Е 21 B 1/06, Е 21 С 3/24, опубл. в БИ №33, 1968 г., включающий цилиндр с головкой, воздухораспределительное устройство с центральной трубкой, имеющей фланец и входящей в сквозное отверстие поршня-ударника, при этом фланец центральной трубки выполнен с дроссельными отверстиями, а каналы для выхлопа отработанного энергоносителя размещены на наружной поверхности головки, имеющей резьбу для соединения с цилиндром.The closest in technical essence and the set of essential features to the proposed technical solution is a submersible hammer according to AS USSR No. 229369, cl. E 21 B 1/06, E 21
Согласно описанию прототипа, в его конструкции при обратном ходе ударника из камеры рабочего хода воздух вытесняется в атмосферу (скважинное пространство) через разрядный тракт воздухораспределительной системы: дроссельные отверстия 8, заклапанную полость с каналами 9 и отверстия в цилиндре 13.According to the description of the prototype, in its design, during the return stroke of the striker from the working chamber, the air is displaced into the atmosphere (borehole space) through the discharge path of the air distribution system:
Недостатком этого погружного пневмоударника является то, что разрядка камеры рабочего хода осуществляется через дроссельные отверстия, проходное сечение которых не обеспечивает эффективного снижения противодавления в этой камере для увеличения хода ударника и существенного повышения энергии удара. Выполнение дроссельных отверстий с большим проходным сечением приводит к нарушению условий перекидки клапана. Кроме того, активная площадь клапана со стороны камеры рабочего хода уменьшена на величину опорной периферийной площадки, обусловленной посадкой его на торцевую поверхность фланца, что ухудшает условия работы при различных давлениях энергоносителя. В прототипе не предусмотрен командный впуск энергоносителя в камеру рабочего хода для своевременной перекидки клапана, что приводит к снижению надежности запуска и стабильности работы погружного пневмоударника в широком диапазоне давления энергоносителя.The disadvantage of this submersible hammer is that the discharge chamber of the working stroke is carried out through throttle openings, the passage section of which does not provide an effective reduction in back pressure in this chamber to increase the stroke of the hammer and a significant increase in impact energy. The implementation of throttle holes with a large bore leads to a violation of the conditions of the valve toss. In addition, the active area of the valve from the side of the stroke chamber is reduced by the value of the peripheral support pad due to its landing on the end surface of the flange, which worsens the working conditions at different pressures of the energy source. The prototype does not provide a command inlet of the energy source into the working chamber for the timely transfer of the valve, which reduces the reliability of the launch and the stability of the submersible hammer in a wide pressure range of the energy source.
Техническая задача - повышение энергии удара за счет увеличения хода ударника и обеспечение надежного запуска и стабильной работы его в широком диапазоне давления энергоносителя за счет своевременной подачи команды на срабатывание ступенчатого питающе-разрядного клапана.The technical task is to increase the impact energy by increasing the stroke of the impactor and ensuring its reliable start and stable operation in a wide range of energy pressure due to the timely issuing of a command to operate a stepped feed-discharge valve.
Поставленная задача решается посредством того, что в предлагаемом погружном пневмоударнике, включающем корпус, ударник с центральным сквозным каналом, разделяющим полость корпуса на камеры прямого и обратного хода, воздухораспределительную систему, содержащую ступенчатый питающе-разрядный клапан, клапанное седло с отверстиями для питания камеры прямого хода, центральную трубку, отверстия в корпусе, соединенные с заклапанной полостью, сообщенной со щелевым каналом, согласно предлагаемому решению, воздухораспределительная система дополнительно содержит разрядный канал, расположенный между клапанным седлом и торцем большей ступени питающе-разрядного клапана, сообщенный, с одной стороны, с камерой прямого хода через отверстия клапанного седла, а с другой стороны, со щелевым каналом через кольцевой канал, образованный между корпусом и наружной поверхностью большей ступени питающе-разрядного клапана.The problem is solved by the fact that in the proposed submersible hammer, including a housing, a hammer with a central through channel dividing the cavity of the housing into forward and reverse cameras, an air distribution system comprising a step-fed feed-discharge valve, a valve seat with holes for supplying the forward-running camera , the central tube, the holes in the housing connected to the valve cavity connected to the slotted channel, according to the proposed solution, the air distribution system up to It additionally contains a discharge channel located between the valve seat and the end face of the larger stage of the supply-discharge valve, communicated, on the one hand, with the forward chamber through the valve seat openings, and on the other hand, with a slotted channel through the annular channel formed between the housing and the outer surface of a larger stage of the supply-discharge valve.
Указанная совокупность признаков позволяет отказаться от выполнения дроссельных отверстий, а разрядку камеры прямого хода при обратном ходе ударника осуществить через отверстия клапанного седла значительно большего проходного сечения по сравнению с проходным сечением дроссельных отверстий прототипа, что обеспечивает более эффективное снижение противодавления в камере прямого хода, увеличение хода ударника и как следствие повышение энергии удара. Кроме того, образование в воздухораспределительной системе дополнительно разрядного канала между клапанным седлом и торцем большей ступени питающе-разрядного клапана существенно увеличивает его активную площадку, что сокращает время перекидки ступенчатого питающе-разрядного клапана.The specified set of features allows you to refuse to perform throttle openings, and discharging the forward stroke chamber during the return stroke of the striker through the valve seat openings has a significantly larger bore than the throttle bore of the prototype, which provides a more effective reduction in backpressure in the forward stroke chamber, increasing the stroke drummer and, as a result, increased impact energy. In addition, the formation in the air distribution system of an additional discharge channel between the valve seat and the end face of a larger stage of the supply-discharge valve significantly increases its active area, which reduces the time of transfer of the stepped supply-discharge valve.
Целесообразно на боковой поверхности центральной трубки, в зоне камеры прямого хода выполнить продольные командные каналы.It is advisable to perform longitudinal command channels on the side surface of the central tube, in the area of the forward-running camera.
Для обеспечения надежного запуска и стабильной работы погружного пневмоударника в широком диапазоне давления энергоносителя необходима своевременная подача энергоносителя в камеру прямого хода для срабатывания питающе-разрядного клапана. В предлагаемом погружном пневмоударнике подача энергоносителя в камеру прямого хода выполняется через указанные продольные командные каналы.To ensure reliable start-up and stable operation of a submersible hammer in a wide range of energy carrier pressure, timely supply of the energy carrier to the forward-stroke chamber is necessary for the actuation of the supply-discharge valve. In the proposed submersible hammer, energy is supplied to the forward-stroke chamber through the indicated longitudinal command channels.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного конструктивного исполнения и чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез погружного пневмоударника, общий вид в статическом состоянии; на фиг.2 - узел А на фиг.1 в увеличенном масштабе во время работы погружного пневмоударника, причем левая сторона - ударник в крайнем верхнем положении, конец обратного хода - начало прямого хода, а ступенчатый питающе-разрядный клапан - в положении “питания” камеры прямого хода, правая сторона - ударник в крайнем нижнем положении (фиг.1), конец прямого хода, а ступенчатый питающе-разрядный клапан - в положении “разрядка” (фиг.2).The essence of the technical solution is illustrated by an example of a specific design and drawings, where Fig. 1 shows a longitudinal section of a submersible hammer, a general view in a static state; in Fig.2 - node A in Fig.1 on an enlarged scale during the operation of a submersible hammer, with the left side being the hammer in its highest position, the end of the reverse stroke is the beginning of the forward stroke, and the step-type feed-discharge valve is in the “power” position forward-facing cameras, the right side is the drummer in the lowest position (Fig. 1), the end of the forward-stroke, and the stepped feed-discharge valve is in the “discharge” position (Fig. 2).
Погружной пневмоударник (далее - пневмоударник) состоит из корпуса 1 (фиг.1), имеющего нижний ряд выхлопных каналов 2 и верхний ряд отверстий 3, ударника 4, имеющего центральный сквозной канал с расточкой 5, кольцевую проточку 6 и продольные пазы 7, выполненные на его боковой поверхности, и разделяющего полость корпуса 1 на камеру 8 прямого хода и камеру 9 обратного хода, соединяемые периодически с затрубным (скважинным) пространством через выхлопные каналы 2 корпуса 1. В передней (головной) части корпуса 1 закреплена муфта 10 с буровым инструментом 11, имеющие подвижное шлицевое соединение 12 и шпонку 13. Буровой инструмент 11 имеет хвостовую 14 и головную 15 части, выполненные соответственно с осевым продувочным каналом 16 и забойными продувочными каналами 17. Со стороны ударного торца в хвостовой части 14 бурового инструмента 11 установлено амортизационное кольцо 18. В верхней (хвостовой) части корпуса 1 размещена воздухораспределительная система, содержащая переходник 19 с канавкой 20 и отверстиями 21, ступенчатый питающе-разрядный клапан 22, установленный в переходнике 19 в зоне канавки 20 и отверстий 21, клапанное седло 23 с отверстиями 24 и 25 для периодического питания камеры 8 прямого хода через кольцевой 26 и торцевой 27 каналы, образованные между ступенчатым питающе-разрядным клапаном 22 и клапанным седлом 23. Между корпусом 1 и большей ступенью питающе-разрядного клапана 22 и между торцем этой ступени и клапанным седлом 23 образованы соответственно кольцевой канал 28 и разрядный канал 29, сообщающие периодически камеру 8 прямого хода с затрубным (скважинным) пространством через отверстия 24 в клапанном седле 23, щелевой канал 30, заклапанную полость 31, отверстия 21, канавку 20 в переходнике 19 и отверстия 3 в корпусе 1. В клапанном седле 23 установлена с возможностью осевого перемещения центральная трубка 32 с питающим 33 и продувочным 34 каналами, имеющая блокировочные окна 35 (фиг.2), продольные командные каналы 36, окна 37 и пазы 38 (фиг.1) для периодического питания камеры 9 обратного хода.Submersible hammer (hereinafter referred to as the hammer) consists of a housing 1 (Fig. 1) having a lower row of exhaust channels 2 and an upper row of
Пневмоударник работает следующим образом. Энергоноситель из магистрали, подводимый к переходнику 19 (фиг.1) по ставу штанг в положении ударника 4 “начало обратного хода” и в положении “разрядка” ступенчатого питающе-разрядного клапана 22 (фиг.2, правая половина) по питающему каналу 33, окнам 37 и пазам 38 центральной трубки 32, расточке 5 ударника 4 поступает в камеру 9 обратного хода. Камера 8 прямого хода в это время находится под пониженным давлением, соединенная с затрубным (скважинным) пространством через продольные пазы 7 и кольцевую проточку 6 ударника 4 и выхлопные каналы 2 корпуса 1. Кроме того, камера 8 прямого хода в положении ударника 4 “начало обратного хода” и в положении “разрядка” ступенчатого питающе-разрядного клапана 22 (фиг.2, правая половина) сообщена с затрубным (скважинным) пространством через разрядный тракт воздухораспределительной системы: отверстия 24 клапанного седла 23, разрядный канал 29, кольцевой канал 28, щелевой канал 30, заклапанную полость 31, отверстия 21 и канавку 20 в переходнике 19 и отверстия 3 в корпусе 1. За счет перепада давлений в камерах 8 и 9 ударник 4 совершает обратный ход. По мере перемещения ударника 4 вначале перекрываются выхлопные каналы 2 в корпусе 1, затем пазы 38 центральной трубки 32,питающие камеру 9 обратного хода. При этом камера 8 прямого хода остается сообщенной с затрубным (скважинным) пространством через описанный выше разрядный тракт воздухораспределительной системы. Далее расточка 5 ударника 4 входит в зону продольных командных каналов 36 центральной трубки 32 и энергоноситель под магистральным давлением начинает поступать в камеру 8 прямого хода через продольные командные каналы 36. В это же время камера 9 обратного хода сообщается с затрубным (скважинным) пространством через выхлопные каналы 2 корпуса 1. Давление в ней резко падает, а в камере 8 прямого хода давление резко нарастает, что приводит к переброске ступенчатого питающе-разрядного клапана 22 из положения “разрядка” (фиг.2, правая половина) в положение “питание” (фиг.2, левая половина). Движение ударника 4 затормаживается до полной остановки и меняется с обратного хода на прямой. При этом камера 8 прямого хода сообщается с магистралью энергоносителя через кольцевой 26 и торцевой 27 каналы и отверстия 24 в клапанном седле 23. Ударник 4 с нарастающей скоростью перемещается в сторону бурового инструмента 11. После открытия выхлопных каналов 2 в корпусе 1 ударником 4 камера 8 прямого хода сообщается с затрубным (скважинным) пространством. Давление в ней резко падает, снижается и сила, удерживающая ступенчатый питающе-разрядный клапан 22 в положении “питание” (фиг.1 и 2, левая половина). Под действием магистрального давления энергоносителя, поступающего через отверстия 25 клапанного седла 23, на меньшую ступень питающе-разрядного клапана 22, ступенчатый питающе-разрядный клапан 22 перебрасывается из положения “питание” (фиг.1 и 2, левая половина) в положение “разрядка” (фиг.2, правая половина). Дополнительно к выхлопным каналам 2 корпуса 1 камера 8 прямого хода сообщается с затрубным (скважинным) пространством через указанный выше разрядный тракт воздухораспределительной системы. Камера 9 обратного хода сообщается с магистралью энергоносителя через питающий канал 33, окна 37, пазы 38 центральной трубки 32 и расточку 5 ударника 4. Ударник 4 наносит удар по буровому инструменту 11 и цикл повторяется.The hammer works as follows. The energy source from the line, supplied to the adapter 19 (Fig. 1) by the position of the rods in the position of the
Очистка забоя скважины от разрушенной породы осуществляется через продувочный канал 34 центральной трубки 32, осевой продувочный канал 16 и забойные продувочные каналы 17 бурового инструмента 11. Автоматическая блокировка (остановка работы) пневмоударника осуществляется при перемещении бурового инструмента 11 и центральной трубки 32 вперед (при отрыве пневмоударника от забоя скважины). При этом камера 9 обратного хода разгерметизируется через зазоры в шлицевом соединении 12 муфты 10 и бурового инструмента 11, давление в ней падает. Камера 8 прямого хода сообщается с магистралью энергоносителя через блокировочные окна 35 центральной трубки 32. В ней поддерживается повышенное давление по сравнению с давлением в камере 9 обратного хода, что и удерживает ударник 4 на буровом инструменте 11. Работа пневмоударника прекращается.Cleaning the bottom of the hole from the destroyed rock is carried out through the purge channel 34 of the
Ввиду того, что в предлагаемом пневмоударнике ступенчатый питающе-разрядный клапан 22 в сочетании с корпусом 1 и клапанным седлом 23 образуют в воздухораспределительной системе разрядный тракт увеличенного проходного сечения по сравнению с прототипом, при обратном ходе ударника 4 противодавление в камере 8 прямого хода существенно меньше, чем в прототипе. Поэтому ход ударника 4 увеличивается, вследствие чего увеличивается и энергия удара. Управление работой ступенчатого питающе-разрядного клапана 22 осуществляется по команде и не зависит от противодавления в камере 8 прямого хода, что обеспечивает надежный запуск и стабильную работу пневмоударника в широком диапазоне давления энергоносителя.Due to the fact that in the proposed hammer, a stepped feed-discharge valve 22 in combination with the housing 1 and the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004100896/03A RU2252996C1 (en) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | Pneumatic down-striker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004100896/03A RU2252996C1 (en) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | Pneumatic down-striker |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2252996C1 true RU2252996C1 (en) | 2005-05-27 |
Family
ID=35824552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004100896/03A RU2252996C1 (en) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | Pneumatic down-striker |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2252996C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2549643C1 (en) * | 2014-03-05 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Impact action device |
RU2603864C1 (en) * | 2015-07-06 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)" | Impact action device |
RU2652516C1 (en) * | 2017-06-15 | 2018-04-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Submersible pneumatic impact tool |
RU187066U1 (en) * | 2018-10-29 | 2019-02-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) | Submersible hammer |
-
2004
- 2004-01-09 RU RU2004100896/03A patent/RU2252996C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2549643C1 (en) * | 2014-03-05 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Impact action device |
RU2603864C1 (en) * | 2015-07-06 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)" | Impact action device |
RU2652516C1 (en) * | 2017-06-15 | 2018-04-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Submersible pneumatic impact tool |
RU187066U1 (en) * | 2018-10-29 | 2019-02-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) | Submersible hammer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4530408A (en) | Porting system for pneumatic impact hammer | |
US4921056A (en) | Hammer drills for making boreholes | |
JPS5950837B2 (en) | Fluid operated impact tools | |
EA027551B1 (en) | Downhole hammer having elevated exhaust | |
US8544566B2 (en) | Fluid actuated impact tool with solid piston-standard bit arrangement and water seal | |
SE444127B (en) | PRESSURE WASHING DRIVE SINGLE DRILLING MACHINE | |
US5680904A (en) | In-the-hole percussion rock drill | |
GB1585086A (en) | Down-the-hole percussion drills | |
RU2252996C1 (en) | Pneumatic down-striker | |
US4079793A (en) | Exhaust means for percussion tools | |
US4530407A (en) | Fluid operated hammer | |
US6543557B2 (en) | Drill hammer assembly | |
US3595323A (en) | Exhaust means for percussion tool motors | |
RU2290488C1 (en) | Downhole hammer (variants) | |
JPH0288184A (en) | Drilling hammer device | |
RU2647716C1 (en) | Submersible pneumatic impact tool | |
RU2689463C1 (en) | Submersible pneumatic hammer | |
RU2652518C1 (en) | Pneumatic impact mechanism | |
RU2182954C1 (en) | Immersion hydraulic hammer | |
RU187066U1 (en) | Submersible hammer | |
RU85185U1 (en) | SUBMERSIBLE SHOULDER | |
RU163030U1 (en) | SUBMERSIBLE SHOULDER | |
RU2549649C1 (en) | Downhole hammer | |
SU1689605A1 (en) | Pneumatic plunger | |
RU2097520C1 (en) | Down-the-hole shock machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080110 |