RU2652518C1

RU2652518C1 - Pneumatic impact mechanism

Info

Publication number: RU2652518C1
Application number: RU2017105028A
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Тимонин; Анатолий Васильевич Белоусов
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2018-04-26

Abstract

FIELD: mining; construction.

SUBSTANCE: invention relates to mining and construction - to drilling equipment, is used for drilling wells by the rotary-shock method. Pneumatic impact mechanism comprises a housing, in which a piston is arranged to form the working and the idle stroke chambers, an adapter with a central and lateral channels in its wall. On the outer surface of the adapter, an annular groove is provided with holes in its bottom, in which an elastic valve in the form of a torus is installed with preload, forming an over-valve cavity with the housing and the adapter, communicating with the pressure line through the side channels and the central channel of the adapter, and with the walls of the housing - the channel for the entry of the energy carrier into the working chamber. Elastic valve has the ability to open the path for the inlet of the energy carrier into the idling chamber, which includes openings in the bottom of the annular groove of the adapter, its central channel, the axial and the radial channels of the spindle-spool, installed in the central channels of the adapter and the piston, a drill bit with a purge channel. In the central channel of the adapter, an overlap is formed separating the adapter into the rear part with side channels and the front part with holes in the bottom of the annular groove. Overlap is made in one piece with an adapter, in the front part of which a boring is made, communicating holes in the bottom of the annular groove of the adapter with the axial channel of the spindle spool through the radial grooves formed in the wall of the spindle spool that is installed between the overlap and the drill bit with the possibility of axial movement together with the drill bit.

EFFECT: provides an increase in operational reliability by simplifying the design while reducing its length and reducing the cost.

1 cl, 1 dwg

Description

Техническое решение относится к горному делу и строительству, а именно к буровой технике, и может найти применение при бурении скважин ударно-вращательным способом.The technical solution relates to mining and construction, namely to drilling equipment, and can find application in drilling wells by impact-rotational method.

Известен пневматический ударный механизм по а.с. СССР №848615, кл. Е21С 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 и установлен в кольцевой канавке, которая выполнена на наружной поверхности клапанного седла. Кроме того, на клапанном седле выполнено несколько кольцевых канавок, имеющих различную глубину.Known pneumatic shock mechanism by AS USSR No. 848615, cl. E21C 3/24, publ. in BI No. 27, 1981, containing a housing in which a piston is installed, forming a working and idling chamber with its walls, an annular elastic valve placed in the saddle and forming a channel for supplying energy to the working chamber with the housing, and an instrument, the valve is in the form of a torus and is installed in an annular groove, which is made on the outer surface of the valve seat. In addition, several annular grooves having different depths are made on the valve seat.

Следующие признаки аналога совпадают с признаками предлагаемого решения: корпус, в котором установлен поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, кольцевой эластичный клапан, имеющий форму тора, установлен в кольцевой канавке, которая выполнена на наружной поверхности клапанного седла, изготовленного за одно целое с переходником, при этом указанный клапан образует с корпусом канал для подвода энергоносителя в камеру рабочего хода.The following features of the analogue coincide with the features of the proposed solution: a housing in which a piston is installed, forming a working and idling chamber with its walls, an annular elastic valve having the shape of a torus is installed in an annular groove that is made on the outer surface of the valve seat made in one integral with the adapter, while this valve forms a channel with the housing for supplying energy to the working chamber.

Недостатком этого пневматического ударного механизма является то, что кольцевой эластичный клапан, имеющий форму тора, не используется для наполнения энергоносителем камеры холостого хода. Для этого использована бесклапанная система распределения, осуществленная посредством перемещения поршня с центральным впускным отверстием относительно штока-золотника с каналами и распределительными кромками пальца штока-золотника.The disadvantage of this pneumatic impact mechanism is that the annular elastic valve having the shape of a torus is not used to fill the idle chamber with energy. To do this, a valveless distribution system is used, implemented by moving the piston with a central inlet relative to the spool rod with channels and distribution edges of the finger of the spool rod.

Существенным недостатком такой системы питания камеры холостого хода является то, что путь впуска энергоносителя в камеру холостого хода при движении поршня до удара по инструменту равен пути впуска после удара. Такая система питания создает в камере холостого хода до удара по инструменту буферную подушку, которая уменьшает энергию удара. Для снижения вредного влияния возникающей буферной подушки необходимо увеличивать объем камеры холостого хода за счет ее длины, что повышает расход энергоносителя и увеличивает длину механизма, создавая неудобства при его эксплуатации. Кроме того, наличие на клапанном седле нескольких канавок также увеличивает длину механизма, усложняет его изготовление и эксплуатацию. Такое исполнение снижает эффективность работы механизма.A significant drawback of such an idle chamber power supply system is that the path of energy input into the idle chamber when the piston moves before hitting the tool is equal to the inlet path after the impact. Such a power system creates a buffer cushion in the idle chamber before hitting the instrument, which reduces the impact energy. To reduce the harmful effects of the emerging buffer cushion, it is necessary to increase the volume of the idling chamber due to its length, which increases the energy consumption and increases the length of the mechanism, creating inconvenience during its operation. In addition, the presence on the valve seat of several grooves also increases the length of the mechanism, complicates its manufacture and operation. This design reduces the efficiency of the mechanism.

Недостатком этого механизма является и то, что для сообщения клапанной полости 26 с напорной магистралью переходника 13 установлена гильза 14, угловое положение которой относительно радиальных отверстий 24 клапанного седла 12, выполненного за одно целое с переходником 13, фиксируется стопором 27 для сообщения радиальных отверстий 24 с радиальными отверстиями 25. Такой подвод энергоносителя в клапанную полость 26 из напорной магистрали переходника 13 усложняет конструкцию, а при разрушении стопора 27 ведет к ненадежной работе механизма.A disadvantage of this mechanism is that for communication of the valve cavity 26 with the pressure line of the adapter 13, a sleeve 14 is installed, the angular position of which relative to the radial holes 24 of the valve seat 12, made in one piece with the adapter 13, is fixed by a stopper 27 for communicating the radial holes 24 s radial holes 25. Such a supply of energy to the valve cavity 26 from the pressure line of the adapter 13 complicates the design, and when the stopper 27 is destroyed, it leads to unreliable operation of the mechanism.

Также недостатком этого механизма является то, что шток-золотник 15 выполнен ступенчатым - это усложняет его изготовление. При бурении скважин в абразивных породах происходит износ его большей ступени, расположенной в камере 3 рабочего хода, за счет попадания шлама через выхлопные окна 5 корпуса 1, что увеличивает радиальное биение штока-золотника 15, а его меньшая ступень (палец 18), выходя из центрального канала 8 поршня 2, может также радиально смещаться относительно центрального канала 8, что снижает эксплуатационную надежность механизма.Also a disadvantage of this mechanism is that the spool-rod 15 is made stepwise - this complicates its manufacture. When drilling wells in abrasive rocks, the wear of its larger stage located in the chamber 3 of the stroke is due to the ingress of sludge through the exhaust windows 5 of the housing 1, which increases the radial run-out of the spool rod 15, and its smaller step (finger 18), leaving the Central channel 8 of the piston 2, can also be radially offset relative to the Central channel 8, which reduces the operational reliability of the mechanism.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является 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 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 ее 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.The closest in technical essence and combination of essential features to the proposed technical solution is a pneumatic shock mechanism according to the patent of the Russian Federation No. 2581652, class. ЕВВ 4/14, publ. in bull. No. 11, 2016, containing a housing in which a piston is located, forming with its walls a working and idle chamber, an adapter made with a central channel and side channels in its wall, and an annular groove is made on the outer surface of the adapter, in which with a preload, an elastic valve in the form of a torus, which forms a valvular cavity with the body and the adapter, and with the body walls, a channel for the energy carrier to enter the working chamber, while in the central channel of the adapter We have a spool-rod with an axial channel and a sleeve with a main channel and openings by which the main channel communicates with the supravalve cavity through the indicated lateral channels in the adapter wall. The sleeve is made with a bottom, which is blocked by its main channel, and in the adapter, in the area 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 spool.

Следующие признаки прототипа совпадают с признаками предлагаемого решения: 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. Указанный клапан установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя в камеру холостого хода, который включает отверстия в дне кольцевой канавки переходника, его центральный канал, осевой и радиальные каналы штока-золотника, установленного в центральных каналах переходника и поршня, буровую коронку с продувочным каналом и перекрытие, образованное в центральном канале переходника и разделяющее переходник с центральным каналом на заднюю часть с боковыми каналами и переднюю часть с отверстиями в дне его кольцевой канавки.The following features of the prototype coincide with the features of the proposed solution: a housing in which a piston is located, forming with its walls a working and idle chamber, an adapter made with a central channel and side channels in its wall, and an annular groove is made on the outer surface of the adapter, in which an elastic valve in the form of a torus is installed with a preload, forming a valvular cavity with a body and an adapter, and with a body wall a channel for the energy carrier to enter the working chamber ode. The specified valve is installed with the possibility of periodically opening the path for the energy carrier to enter the idle chamber, which includes holes in the bottom of the annular groove of the adapter, its central channel, axial and radial channels of the slide valve installed in the central channels of the adapter and piston, a drill bit with a purge channel and an overlap formed in the central channel of the adapter and separating the adapter with the central channel to the rear with side channels and the front with holes in the bottom thereof ltsevoy groove.

Главным недостатком этого механизма является сложность конструктивного исполнения подвода энергоносителя из напорной магистрали в надклапанную полость 11. Для этой цели в переходнике 5 закреплена гильза 15 с дном 18, которое перекрывает ее магистральный канал 16. Дополнительно в стенке гильзы 15 выполнены отверстия 17, которыми магистральный канал 16 сообщен с надклапанной полостью 11 через боковые каналы 8 переходника 5. Такой подвод энергоносителя в надклапанную полость 11 усложняет конструкцию и сборку механизма, снижая его эксплуатационную надежность, а значит, и эффективность работы.The main disadvantage of this mechanism is the complexity of the design of the energy supply from the pressure line to the supravalve cavity 11. For this purpose, a sleeve 15 with a bottom 18 is fixed in the adapter 5, which overlaps its main channel 16. In addition, holes 17 are made in the wall of the sleeve 15, with which the main channel 16 is in communication with the supravalve cavity 11 through the lateral channels 8 of the adapter 5. Such an energy supply to the supravalve cavity 11 complicates the design and assembly of the mechanism, reducing its operational reliability, and therefore, work efficiency.

Кроме того, недостатком этого механизма является то, что шток-золотник 13, закрепленный в переходнике 5 посредством стопорного кольца 20, выполнен ступенчатым. Такое исполнение усложняет изготовление штока-золотника и сборку механизма. Кроме того, при бурении скважин в абразивных породах происходит износ его ступени, расположенной в камере 3 рабочего хода за счет попадания шлама через выхлопные окна 28 корпуса 1, что увеличивает радиальное биение штока-золотника 13, а его меньшая ступень (пробка 23), выходя из центрального канала 24 поршня 2, также может радиально смещаться относительно оси центрального канала 24, что снижает эксплуатационную надежность механизма.In addition, the disadvantage of this mechanism is that the spool-rod 13, mounted in the adapter 5 by means of the locking ring 20, is made stepwise. This design complicates the manufacture of the spool-rod and the assembly of the mechanism. In addition, when drilling wells in abrasive rocks, the wear of its stage located in the chamber 3 of the stroke is due to the ingress of sludge through the exhaust windows 28 of the housing 1, which increases the radial run-out of the spool rod 13, and its smaller step (plug 23), leaving from the Central channel 24 of the piston 2, can also radially shift relative to the axis of the Central channel 24, which reduces the operational reliability of the mechanism.

Другим недостатком этого механизма является то, что в блокировочном режиме весь энергоноситель поступает только в камеру 3 рабочего хода через радиальные каналы 22 штока-золотника 13, которые открываются в камеру 3 рабочего хода при смещении вперед поршня 2 вместе с инструментом 29. При этом из камеры 3 рабочего хода энергоноситель удаляется в затрубное пространство через выхлопные окна 28, а в продувочный канал 30 инструмента 29 энергоноситель для продувки забоя не подается, что снижает эксплуатационную надежность механизма.Another disadvantage of this mechanism is that in the blocking mode, the entire energy carrier enters only into the working chamber 3 through the radial channels 22 of the spool 13, which open into the working chamber 3 when the piston 2 is shifted forward together with the tool 29. Moreover, from the chamber 3 of the working stroke, the energy carrier is removed into the annulus through the exhaust windows 28, and the energy carrier for blowing the bottom is not supplied to the purge channel 30 of the tool 29, which reduces the operational reliability of the mechanism.

Проблема - создание пневматического ударного механизма с повышенной эффективностью работы, которая решается за счет повышения его эксплуатационной надежности путем упрощения конструкции и сборки механизма при уменьшении его длины и снижении стоимости.The problem is the creation of a pneumatic impact mechanism with increased work efficiency, which is solved by increasing its operational reliability by simplifying the design and assembly of the mechanism while reducing its length and reducing cost.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом ударном механизме, содержащем корпус, в котором расположены поршень, образующий с его стенками камеры рабочего и холостого хода, переходник для соединения с напорной магистралью, имеющий центральный и боковые каналы в его стенке, причем по наружной поверхности переходника выполнена кольцевая канавка с отверстиями в ее дне, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан в форме тора, образующий с корпусом и переходником надклапанную полость, сообщенную с напорной магистралью через боковые каналы и центральный канал переходника, а со стенками корпуса - канал для впуска энергоносителя в камеру рабочего хода, при этом указанный клапан установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя в камеру холостого хода, который включает отверстия в дне кольцевой канавки переходника, его центральный канал, осевой и радиальные каналы штока-золотника, установленного в центральных каналах переходника и поршня, буровую коронку с продувочным каналом и перекрытие, образованное в центральном канале переходника и разделяющее переходник с центральным каналом на заднюю часть с боковыми каналами и переднюю часть с отверстиями в дне его кольцевой канавки, согласно техническому решению перекрытие выполнено за одно целое с переходником, в передней части которого выполнена расточка, сообщающая отверстия в дне кольцевой канавки переходника с осевым каналом штока-золотника через радиальные пазы, выполненные в стенке штока-золотника, который установлен между перекрытием и буровой коронкой с возможностью осевого перемещения вместе с буровой коронкой.The problem is solved in that in the pneumatic shock mechanism containing the housing, in which the piston is located, which forms the working and idle chambers with its walls, an adapter for connecting to the pressure manifold having central and side channels in its wall, and along the outer surface of the adapter an annular groove is made with holes in its bottom, in which a pre-tensioned elastic valve in the form of a torus is installed, forming with the body and the adapter a valve valve cavity in communication with the pressure head the highway through the lateral channels and the central channel of the adapter, and with the walls of the housing - a channel for the energy carrier to enter the working chamber, the valve being installed with the possibility of periodically opening the path for the energy carrier to enter the idle chamber, which includes holes in the bottom of the annular groove of the adapter, its central channel, axial and radial channels of the spool rod installed in the central channels of the adapter and piston, a drill bit with a purge channel and an overlap formed in the center according to the technical solution, the overlap is made in one piece with the adapter, in the front part of which a bore is made, communicating holes in the bottom of the annular grooves; the adapter channel and the separating adapter with the central channel to the rear part with side channels and the front part with holes in the bottom of its annular groove an adapter with an axial channel of the spool rod through radial grooves made in the wall of the spool rod, which is installed between the overlap and the drill bit with the possibility of axial movement together with the drill bit.

Указанная совокупность признаков позволяет, по сравнению с прототипом, повысить эффективность работы за счет повышения эксплуатационной надежности механизма путем упрощения конструкции - устранения стопорного кольца и гильзы с отверстиями в ее стенке, угловое положение которой необходимо было фиксировать посредством резьбового соединения гильзы с переходником, что упрощает сборку механизма, позволяет уменьшить его длину, снизить стоимость и обеспечить более прямоточное наполнение энергоносителем надклапанной полости, чем в прототипе, за счет отсутствия гильзы.The specified set of features allows, in comparison with the prototype, to increase work efficiency by improving the operational reliability of the mechanism by simplifying the design - eliminating the retaining ring and the sleeve with holes in its wall, the angular position of which had to be fixed by means of a threaded connection of the sleeve with the adapter, which simplifies assembly mechanism, allows to reduce its length, reduce cost and provide more direct-flow energy carrier filling of the valvular cavity than in the proton ne, due to the absence of the sleeve.

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

Пневматический ударный механизм содержит корпус 1, в котором расположены поршень 2, образующий с его стенками камеру 3 рабочего хода и камеру 4 холостого хода, переходник 5 с резьбой 6 для соединения с напорной магистралью, имеющий центральный канал 7 с передней частью 7а и боковые каналы 8 в его стенке. По наружной поверхности переходника 5 выполнена кольцевая канавка 9 с отверстиями 10 в ее дне, в которой установлен с предварительным натягом эластичный клапан 11 в форме тора (далее - клапан 11), образующий с корпусом 1 и переходником 5 надклапанную полость 12, соединенную с напорной магистралью через его боковые каналы 8 и центральный канал 7, а со стенками корпуса 1 - канал 13 для впуска энергоносителя в камеру 3 рабочего хода. При этом клапан 11 установлен с возможностью периодического открытия тракта для впуска энергоносителя в камеру 4 холостого хода, который включает отверстия 10 в дне кольцевой канавки 9 переходника 5, переднюю часть 7а центрального канала 7, осевой канал 14 и радиальные каналы 15 штока-золотника 16, установленного в центральном канале 7 переходника 5 и в центральном канале 17 поршня 2. Буровая коронка 18 с продувочным каналом 19 установлена в корпусе 1. В центральном канале 7 переходника 5 образовано перекрытие 20, выполненное за одно целое с переходником 5, разделяющее переходник 5 на заднюю часть с боковыми каналами 8 и переднюю часть с отверстиями 10 в дне кольцевой канавки 9. Такое исполнение улучшает наполнение энергоносителем надклапанной полости 12 за счет более прямоточного соединения с напорной магистралью чем в прототипе, что улучшает эксплуатационную надежность механизма за счет упрощения конструкции, повышая эффективность работы при уменьшении ее длины и снижении стоимости.The pneumatic percussion mechanism comprises a housing 1, in which a piston 2 is located, forming a working stroke chamber 3 and an idle chamber 4 with its walls, an adapter 5 with a thread 6 for connecting to a pressure manifold, having a central channel 7 with front part 7a and side channels 8 in his wall. On the outer surface of the adapter 5, an annular groove 9 is made with holes 10 in its bottom, in which a flexible valve 11 in the form of a torus (hereinafter referred to as valve 11) is installed with preload, forming a valve body 12 with a body 1 and adapter 5 connected to the pressure line through its lateral channels 8 and the central channel 7, and with the walls of the housing 1 - channel 13 for the inlet of energy into the chamber 3 of the stroke. In this case, the valve 11 is installed with the possibility of periodically opening the path for the energy carrier to enter the idle chamber 4, which includes holes 10 in the bottom of the annular groove 9 of the adapter 5, the front part 7a of the central channel 7, the axial channel 14 and the radial channels 15 of the spool 16, installed in the Central channel 7 of the adapter 5 and in the Central channel 17 of the piston 2. A drill bit 18 with a purge channel 19 is installed in the housing 1. In the Central channel 7 of the adapter 5 is formed overlap 20, made in one piece with the adapter 5, dividing the adapter 5 into the rear part with side channels 8 and the front part with holes 10 in the bottom of the annular groove 9. This design improves the energy carrier filling of the valvular cavity 12 due to a more direct connection to the pressure line than in the prototype, which improves the operational reliability of the mechanism for by simplifying the design, increasing work efficiency while reducing its length and reducing cost.

Центральный канал 17 поршня 2 имеет расточку 21 для впуска энергоносителя в камеру 4 холостого хода. Для выхлопа отработанного энергоносителя из камер рабочего 3 и холостого 4 хода в корпусе 1 выполнены выхлопные окна 22. В продувочном канале 19 буровой коронки 18 с ее заднего торца выполнена расточка 23, в которой установлено эластичное кольцо 24, а шток-золотник 16 выполнен по наружному размеру одного диаметра, на котором снаружи образованы продольные каналы 25 для сообщения расточки 21 в поршне 2 с камерой 4 холостого хода. Шток-золотник 16 установлен с опорой на эластичное кольцо 24 и возможностью осевого перемещения вместе с буровой коронкой 18, причем осевой канал 14 штока-золотника 16 выполнен сквозным за счет его сообщения дополнительным каналом 26 с продувочным каналом 19 буровой коронки 18. В стенке штока-золотника 16 выполнены радиальные пазы 27 для сообщения его осевого канала 14 с указаными отверстиями 10 в дне кольцевой канавки 9 переходника 5 через расточку 28, выполненную в передней части переходника 5, отделенной от его задней части перекрытием 20.The Central channel 17 of the piston 2 has a bore 21 for inlet of energy into the idle chamber 4. For exhausting the waste energy from the chambers of the working 3 and idle 4 strokes, exhaust windows 22 are made in the housing 1. In the purge channel 19 of the drill bit 18, a bore 23 is made from its rear end, in which an elastic ring 24 is installed, and the spool 16 is made on the outer the size of one diameter on which longitudinal channels 25 are formed externally for communicating the bore 21 in the piston 2 with the idle chamber 4. The spool rod 16 is mounted based on the elastic ring 24 and the possibility of axial movement together with the drill bit 18, and the axial channel 14 of the spool rod 16 is made through through the message additional channel 26 with the purge channel 19 of the drill bit 18. In the wall of the rod the spool 16 is made radial grooves 27 for communication of its axial channel 14 with the indicated holes 10 in the bottom of the annular groove 9 of the adapter 5 through the bore 28, made in the front of the adapter 5, separated from its rear by a ceiling 20.

По наружной поверхности штока-золотника 16 образованы продольные каналы 29 для периодического сообщения расточки 21 в поршне 2 с камерой 3 рабочего хода. Для выхлопа отработанного энергоносителя из камеры 4 холостого хода в поршне 2 выполнены выхлопные каналы 30 и проточка 31, а в корпусе 1 - выхлопные окна 22. Для ограничения хода буровой коронки 18 в блокировочном режиме в корпусе 1 установлен стопор 32.On the outer surface of the spool 16, longitudinal channels 29 are formed for the periodic communication of the bore 21 in the piston 2 with the travel chamber 3. To exhaust the spent energy from the idle chamber 4, the exhaust channels 30 and the groove 31 are made in the piston 2, and the exhaust windows 22 are made in the housing 1. To limit the stroke of the drill bit 18 in the blocking mode, the stopper 32 is installed in the housing 1.

Механизм работает следующим образом. При любом исходном положении поршня 2 клапан 11 за счет внутренних сил упругости сжат с предварительным натягом в кольцевой канавке 9 переходника 5 и внутренней опорной поверхностью закрывает отверстия 10. При этом клапан 11 образовал наружной поверхностью со стенками корпуса 1 канал 13 для впуска энергоносителя в камеру 3 рабочего хода из надклапанной полости 12. При включении механизма в работу за счет соединения переходника 5 резьбой 6 с напорной магистралью энергоноситель поступает через центральный канал 7, боковые каналы 8 переходника 5 в надклапанную полость 12, из которой проходит по каналу 13 в камеру 3 рабочего хода. При этом, по сравнению с прототипом, впуск энергоносителя из напорной магистрали в надклапанную полость 12 существенно улучшен за счет образования в центральном канале 7 переходника 5 перекрытия 20, выполненного за одно целое с переходником 5 и разделяющего переходник 5 на заднюю часть с боковыми каналами 8 и переднюю часть с отверстиями 10 в дне кольцевой канавки 9. Такое исполнение позволяет повысить эксплуатационную надежность механизма за счет упрощения конструкции прототипа путем отказа от использования стопорного кольца и гильзы с отверстиями в ее стенке, угловое положение которых необходимо было фиксировать посредством резьбового соединения, что повышает эффективность работы механизма. Кроме того, такое исполнение уменьшает длину механизма и снижает его стоимость, что также повышает его эффективность. Под действием энергоносителя в камере 3 рабочего хода поршень 2 из любого исходного положения перемещается в крайнее переднее положение и открывает выхлопные окна 22. Энергоноситель из камеры 3 рабочего хода удаляется в затрубное пространство скважины через выхлопные окна 22 корпуса 1, а давление энергоносителя в канале 13 снижается. Под действием давления энергоносителя со стороны надклапанной полости 12 клапан 11 растягивается, перекрывая канал 13 для впуска энергоносителя в камеру 3 рабочего хода. При этом клапан 11 открывает внутренней опорной поверхностью отверстия 10 в дне кольцевой канавки 9 переходника 5, которые сообщают надклапанную полость 12 через расточку 28 в переходнике 5 с радиальными пазами 27 и осевым каналом 14 штока-золотника 16. В камеру 4 холостого хода энергоноситель поступает из осевого канала 14 штока-золотника 16 по его радиальным каналам 15, через расточку 21 в поршне 2 и продольные каналы 25 штока-золотника 16. При этом, в отличие от прототипа, шток-золотник 16 выполнен по наружному размеру одного диаметра и установлен между перекрытием 20 и буровой коронкой 18 с возможностью осевого перемещения вместе с буровой коронкой 18, что упрощает его изготовление, повышая эксплуатационную надежность за счет устраннения стопорного кольца. Кроме того, для обеспечения питания энергоносителем камеры 4 холостого хода шток-золотник 16 изготовлен с радиальными пазами 27 для сообщения его осевого канала 14 с отверстиями 10 через расточку 28, выполненную в переходнике 5, а по наружной поверхности штока-золотника 16 образованы продольные каналы 25, что, по сравнению с прототипом, повышает эксплуатационную надежность механизма при впуске энергоносителя в камеру 4 холостого хода. Эластичное кольцо 24, установленное в расточке 23 продувочного канала 19 с заднего торца буровой коронки 18, как демпфер, снижает динамические нагрузки на шток-золотник 16, что повышает его эксплуатационную надежность. При этом осевой канал 14 штока-золотника 16 выполнен сквозным за счет его сообщения дополнительным каналом 26 с продувочным каналом 19 буровой коронки 18, что улучшает очистку забоя, повышая эффективность работы механизма.The mechanism works as follows. At any initial position of the piston 2, the valve 11 due to internal elastic forces is preloaded in the annular groove 9 of the adapter 5 and the inner supporting surface closes the holes 10. In this case, the valve 11 formed the channel 13 for the energy carrier to enter the chamber 3 with the outer surface with the walls of the housing 1 the working stroke from the supravalvular cavity 12. When the mechanism is turned on by connecting the adapter 5 with a thread 6 to the pressure line, the energy flows through the central channel 7, side channels 8 of the adapter 5 to dklapannuyu cavity 12 from which extends a channel 13 into the chamber 3 of the working stroke. In this case, in comparison with the prototype, the energy carrier inlet from the pressure line into the supravalve cavity 12 is significantly improved due to the formation in the central channel 7 of the adapter 5 of the overlap 20, made in one piece with the adapter 5 and separating the adapter 5 into the back with the side channels 8 and the front part with holes 10 in the bottom of the annular groove 9. This design improves the operational reliability of the mechanism by simplifying the design of the prototype by eliminating the use of a retaining ring and sleeve with a hole holes in its wall, the angular position of which had to be fixed by means of a threaded connection, which increases the efficiency of the mechanism. In addition, this design reduces the length of the mechanism and reduces its cost, which also increases its effectiveness. Under the action of the energy carrier in the chamber 3 of the working stroke, the piston 2 from any initial position moves to its extreme forward position and opens the exhaust windows 22. The energy carrier from the chamber 3 of the stroke is removed into the annulus of the well through the exhaust windows 22 of the housing 1, and the pressure of the energy carrier in the channel 13 decreases . Under the action of the pressure of the energy carrier from the side of the supravalvular cavity 12, the valve 11 is stretched, blocking the channel 13 for the inlet of the energy carrier into the chamber 3 of the stroke. In this case, the valve 11 opens the inner supporting surface of the hole 10 in the bottom of the annular groove 9 of the adapter 5, which communicates the supravalve cavity 12 through the bore 28 in the adapter 5 with radial grooves 27 and the axial channel 14 of the spool 16. The energy carrier enters the idle chamber 4 from the axial channel 14 of the piston rod 16 along its radial channels 15, through the bore 21 in the piston 2 and the longitudinal channels 25 of the piston rod 16. Moreover, unlike the prototype, the piston rod 16 is made according to the outer dimension of one diameter and is installed between By covering 20 and the drill bit 18 with the possibility of axial movement together with the drill bit 18, which simplifies its manufacture, increasing operational reliability by eliminating the retaining ring. In addition, to provide power to the idle chamber 4, the spool 16 is made with radial grooves 27 for communicating its axial channel 14 with holes 10 through a bore 28 made in the adapter 5, and longitudinal channels 25 are formed on the outer surface of the spool 16 that, in comparison with the prototype, increases the operational reliability of the mechanism when the energy carrier inlet into the idle chamber 4. An elastic ring 24 installed in the bore 23 of the purge channel 19 from the rear end of the drill bit 18, as a damper, reduces dynamic loads on the spool 16, which increases its operational reliability. In this case, the axial channel 14 of the spool-rod 16 is made through through an additional channel 26 with a purge channel 19 of the drill bit 18, which improves the cleaning of the face, increasing the efficiency of the mechanism.

Наполнение энергоносителем камеры 4 холостого хода прекращается, когда расточка 21 поршня 2 выходит из зоны расположения продольных каналов 25 штока-золотника 16. Дальнейшее движение поршня 2 при холостом ходе происходит за счет работы энергоносителя в камере 4 холостого хода с расширением, обеспечивая увеличение скорости движения и кинетической энергии поршня 2, а при совмещении проточки 31 поршня 2 с выхлопными окнами 22 корпуса 1 из камеры 4 холостого хода происходит выхлоп отработанного энергоносителя через выхлопные каналы 30. В этой фазе цикла работы механизма клапан 11 продолжает обеспечивать впуск энергоносителя из надклапанной полости 12 через отверстия 10 в осевой канал 14, дополнительный канал 26 штока-золотника 16 и через его радиальные каналы 15 в расточку 21 поршня 2. При сообщении расточки 21 с продольными каналами 29 штока-золотника 16 энергоноситель наполняет камеру 3 рабочего хода и давление в ней достигает магистрального значения. При движении поршня 2 за счет набранной кинетической энергии в камере 3 рабочего хода образуется буферная подушка энергоносителя, превышающая по величине его давление в надклапанной полости 12. При этом возникает результирующая сила, действующая на клапан 11, которая помогает внутренним упругим силам клапана 11 открыть канал 13 для впуска энергоносителя в камеру 3 рабочего хода. После этого отверстия 10 перекрываются внутренней опорной поверхностью клапана 11 в дне кольцевой канавке 9 и впуск энергоносителя в осевой канал 14 штока-золотника 16 прекращается. Повышенное давление энергоносителя буферной подушки в камере 3 рабочего хода в конце холостого хода уменьшает время торможения поршня 2 и начинается рабочий ход.The energy carrier of the idle chamber 4 is stopped when the bore 21 of the piston 2 leaves the zone of the longitudinal channels 25 of the spool 16. The further movement of the piston 2 during idle is due to the work of the energy carrier in the idle chamber 4 with expansion, increasing the speed and kinetic energy of the piston 2, and when combining the groove 31 of the piston 2 with the exhaust windows 22 of the housing 1 from the idle chamber 4, the spent energy is exhausted through the exhaust channels 30. In this phase, the for the operation of the mechanism, the valve 11 continues to provide energy inlet from the supravalvular cavity 12 through the openings 10 into the axial channel 14, the additional channel 26 of the spool 16 and through its radial channels 15 into the bore 21 of the piston 2. When the bore 21 communicates with the longitudinal channels 29 of the rod spool 16 energy carrier fills the chamber 3 of the stroke and the pressure in it reaches the main value. When the piston 2 moves due to the kinetic energy accumulated in the working chamber 3, an energy carrier buffer cushion is formed that exceeds its pressure in the supravalvular cavity 12. In this case, the resulting force acts on the valve 11, which helps the internal elastic forces of the valve 11 to open the channel 13 for the intake of energy in the chamber 3 of the stroke. After this, the openings 10 are blocked by the internal supporting surface of the valve 11 in the bottom of the annular groove 9 and the energy carrier inlet into the axial channel 14 of the spool 16 is stopped. The increased pressure of the energy carrier of the buffer cushion in the chamber 3 of the stroke at the end of idle reduces the braking time of the piston 2 and the stroke begins.

При рабочем ходе поршня 2 его расточка 21 входит в зону расположения продольных каналов 25 и камера 4 холостого хода сообщается с расточкой 21, но наполнение энергоносителем камеры 4 холостого хода не происходит, так как клапан 11 закрывает отверстия 10 в дне кольцевой канавки 9 переходника 5. При открытии выхлопных окон 22 корпуса 1 поршнем 2 давление энергоносителя в камере 3 рабочего хода и в канале 13 существенно падает. Под действием магистрального давления энергоносителя из надклапанной полости 12 клапан 11 растягивается, перекрывая канал 13 для впуска энергоносителя в камеру 3 рабочего хода, и открывает отверстия 10 для впуска энергоносителя из надклапанной полости 12 в расточку 28, радиальные пазы 27, осевой канал 14 штока-золотника 16 и его радиальные каналы 15 в расточку 21 поршня 2 и в продольные каналы 25 для наполнения камеры 4 холостого хода. Поршень 2 наносит удар по буровой коронке 18, после чего начинается холостой ход и фазы цикла повторяются.During the stroke of the piston 2, its bore 21 enters the area of the longitudinal channels 25 and the idle chamber 4 communicates with the bore 21, but the carrier does not fill with the idle chamber 4, since the valve 11 closes the holes 10 in the bottom of the annular groove 9 of the adapter 5. When opening the exhaust windows 22 of the housing 1 by the piston 2, the pressure of the energy carrier in the chamber 3 of the stroke and in the channel 13 drops significantly. Under the action of the main pressure of the energy carrier from the supravalvular cavity 12, the valve 11 is stretched, blocking the channel 13 for the inlet of the energy carrier into the chamber 3 of the working stroke, and opens the holes 10 for the inlet of the energy carrier from the supravalve cavity 12 into the bore 28, the radial grooves 27, the axial channel 14 of the spool 16 and its radial channels 15 into the bore 21 of the piston 2 and into the longitudinal channels 25 to fill the idle chamber 4. The piston 2 strikes the drill bit 18, after which the idling starts and the phases of the cycle are repeated.

В блокировочном режиме при снижении осевого усилия и подъеме механизма от забоя скважины буровая коронка 18 смещается до упора в стопор 32. Также смещается вместе с буровой коронкой 18 шток-золотник 16, радиальные пазы 27 которого открываются в камеру 3 рабочего хода и сообщают ее с камерой 4 холостого хода через осевой канал 14, радиальные каналы 15 и продольные каналы 25 штока-золотника 16. Давление энергоносителя в указанных камерах 3 и 4 выравнивается и механизм автоматически выключается. При этом в блокировочном режиме, в отличие от прототипа, достигнута продувка забоя скважины через дополнительный канал 26 штока-золотника 16 и продувочный канал 19 буровой коронки 18, что повышает эффективность механизма.In the locking mode, when the axial force is reduced and the mechanism rises from the bottom of the well, the drill bit 18 is shifted all the way to the stopper 32. The spool-rod 16 is also shifted together with the drill bit 18, whose radial grooves 27 open into the working chamber 3 and communicate with the camera 4 idling through the axial channel 14, the radial channels 15 and the longitudinal channels 25 of the spool 16. The pressure of the energy carrier in these chambers 3 and 4 is equalized and the mechanism automatically turns off. Moreover, in the blocking mode, unlike the prototype, the bottom hole was purged through an additional channel 26 of the spool 16 and the purge channel 19 of the drill bit 18, which increases the efficiency of the mechanism.

Claims

A pneumatic impact mechanism comprising a housing in which a piston is disposed, which forms a working and idle chamber with its walls, an adapter for connecting to a pressure manifold, having central and side channels in its wall, and an annular groove with holes in it is provided on the outer surface of the adapter the bottom, in which a preload is installed, an elastic valve in the form of a torus, forming with the body and adapter a valve valve cavity in communication with the pressure line through the side channels and the center the main channel of the adapter, and with the walls of the housing there is a channel for the energy carrier to enter the working chamber, while this valve is installed with the possibility of periodically opening the path for the energy carrier to enter the idle chamber, which includes holes in the bottom of the annular adapter groove, its central channel, axial and radial channels of the spool rod installed in the central channels of the adapter and piston, a drill bit with a purge channel and an overlap formed in the central channel of the adapter and separating an adapter with a central channel to the rear with side channels and the front with holes in the bottom of its annular groove, characterized in that the overlap is integral with the adapter, in the front of which a bore is made, communicating the holes in the bottom of the annular groove of the adapter with the axial channel the spool rod through radial grooves made in the wall of the spool rod, which is installed between the ceiling and the drill bit with the possibility of axial movement together with the drill bit.