RU41484U1

RU41484U1 - SUBMERSIBLE SHOULDER

Info

Publication number: RU41484U1
Application number: RU2004121921/22U
Authority: RU
Inventors: М.А. Махов; Е.В. Городков; Н.Н. Силантьев; А.А. Никифоров; В.В. Глазков; С.П. Быков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Кыштымское машиностроительное объединение"
Priority date: 2004-07-19
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2004-10-27

Abstract

Предлагаемое решение относится к машиностроения, в частности к погружным пневмоударным механизмам, предназначенным для бурения взрывных скважин в породах различной крепости при добыче полезных ископаемых и производстве других земляных работ. Технической задачей предлагаемого технического решения является увеличение срока службы пневмоударника и сохранение стабильной его мощности в процессе работы. Указанная техническая задача достигается тем, что в переходнике под регулировочной гайкой дополнительно установлено седло с кольцевой наклонной полостью, на воздухораспределительной трубке выполнена кольцевая фаска с углом наклона равным углу полости седла, а на опорном кольце выполнено углубление. Использование предлагаемого технического решения позволяет увеличить срок службы погружных пневмоударников для бурения скважин в породах различной крепости на 10-15% по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения.The proposed solution relates to mechanical engineering, in particular to submersible pneumatic impact mechanisms designed for drilling blast holes in rocks of various strengths during mining and other earthworks. The technical task of the proposed technical solution is to increase the life of the hammer and maintain its stable power during operation. The specified technical problem is achieved by the fact that in the adapter under the adjusting nut an additional seat is installed with an annular inclined cavity, an annular chamfer with an angle of inclination equal to the angle of the seat cavity is made on the air distribution tube, and a recess is made on the support ring. Using the proposed technical solution allows to increase the service life of submersible hammers for drilling wells in rocks of various strengths by 10-15% compared with known devices of a similar purpose.

Description

Предлагаемый объект относится к области горного дела, в частности, к погружным пневматическим ударным механизмам, предназначенным для бурения скважин в породах различной крепости при разработке горных выработок и добыче полезных ископаемых открытым способом.The proposed object relates to the field of mining, in particular, to submersible pneumatic percussion mechanisms designed for drilling wells in rocks of various strengths during the development of mine workings and opencast mining.

Известен погружной пневмоударник для бурения скважин в породах различной крепости содержащий корпус, внутри которого размещен поршень-ударник разделяющий внутреннюю полость корпуса на камеры холостого и рабочего хода, центральную воздухораспределительную трубку закрепленную в переходнике с помощью регулировочной гайки и буксу с телами качения в виде одной втулки с каналами для воздухораспределительного механизма. Воздухораспределительная трубка снабжена центральным каналам и сквозными радиальными окнами, через которые подводится сжатый воздух в камеры рабочего и холостого хода через систему каналов поршня-ударника. Тела качения в буксе закреплены в радиальных каналах внутренней поверхностью корпуса. (см например патент РФ №1063992 по кл. Е 21 С 3/24 за 1982 год).A well-known submersible hammer for drilling wells in rocks of various strengths containing a housing, inside of which there is a piston-hammer separating the internal cavity of the housing into idle and working chamber, a central air distribution tube fixed in the adapter with an adjusting nut and axle box with rolling bodies in the form of one sleeve with channels for the air distribution mechanism. The air distribution tube is provided with central channels and through radial windows through which compressed air is supplied to the working and idle chambers through the channel system of the piston-hammer. Rolling bodies in the axle box are fixed in radial channels by the inner surface of the housing. (see, for example, RF patent No. 1063992 according to class E 21 C 3/24 for 1982).

Недостатком этого вида пневмоударников является сложная конструкция буксы и ненадежное крепление коронки в буксе. Это происходит потому, что в процессе работы радиальные нагрузки от тел качения на корпус пневмоударника приводят к тому, что на нем образуется канавка за счет деформации самого корпуса и смещения тел качения в сторону от хвостовика коронки. В результате после окончания процесса бурения и подъема става штанг коронка выпадает из пневмоударника и The disadvantage of this type of hammers is the complicated construction of the axle box and the unreliable mounting of the crown in the axle box. This is because in the process, the radial loads from the rolling bodies on the hammer body lead to the fact that a groove is formed on it due to the deformation of the housing itself and the displacement of the rolling bodies away from the shank of the crown. As a result, after the drilling process is completed and the boom set is raised, the crown drops out of the hammer and

остается в скважине. Это делает всю конструкцию пневмоударника ненадежным в процессе эксплуатации..stays in the well. This makes the entire hammer design unreliable during operation.

Так же известен погружной пневмоударник для бурения скважин в породах различной крепости, содержащий цилиндр, на одном из концов которого закреплена посредством разъемного соединения втулка с буксой под буровую коронку, а на другом конце посредством аналогичного разъемного соединения закреплен переходник под бурильные трубы с воздухораспределительной трубкой и установленный внутри цилиндра с возможностью возвратно-поступательного перемещения ступенчатый ударник с уменьшающимся в направлении коронки диаметром. В буксе расположены в продольных каналах не менее двух рядов тел качения типа шаров, причем верхний ряд шаров закреплен от выпадения торцем втулки, а нижний ряд закреплен стопорным кольцом круглого поперечного сечения через плоское опорное кольцо. Воздухораспределительная трубка закреплена в полости переходника с помощью кольцевого бурта, установлена свободно с определенным зазором, а этот зазор регулируется с помощью гайки и стопора. Присоединительные участки на цилиндре под втулку и переходник выполнены идентичными и обеспечивают возможность переустановки последних местами в случае необходимости. В трубке выполнен центральный канал и радиальные пазы, через которые в сжатый воздух подается в систему каналов ударника, которые его подводят попеременно в рабочую камеру и камеру холостого хода для того чтобы поршень-ударник совершал возвратно-поступательное движение внутри цилиндра в процессе работы (см. например патент РФ №1652535 по кл. Е 21 С 4/14 за 1989 г.)Also known is a submersible hammer for drilling wells in rocks of various strengths, comprising a cylinder, at one end of which a sleeve with a axle box for a drill bit is fixed by a detachable connection, and an adapter for drill pipes with an air distribution pipe and an installed one is fixed via a similar detachable connection inside the cylinder with the possibility of reciprocating movement, a step striker with a diameter decreasing in the direction of the crown. In the axle box, at least two rows of balls such as balls are located in the longitudinal channels, the upper row of balls being secured against falling out by the end face of the sleeve, and the lower row fixed by a retaining ring of circular cross section through a flat support ring. The air distribution tube is fixed in the cavity of the adapter with an annular collar, installed freely with a certain gap, and this gap is regulated using a nut and a stopper. The connecting sections on the cylinder under the sleeve and adapter are made identical and provide the ability to reinstall the latter in places if necessary. The central channel and radial grooves are made in the tube, through which it is supplied to the system of channels of the hammer, which are alternately fed into the working chamber and the idle chamber, so that the piston-hammer will reciprocate inside the cylinder during operation (see for example, RF patent No. 1652535 according to class E 21 C 4/14 for 1989)

Недостаток этого вида погружных пневмоударников является то, что в процессе работы бурт воздухораспределительной трубки деформирует торец камеры переходника в нижней части. При этом увеличивается зазор The disadvantage of this type of submersible hammers is that during operation the collar of the air distribution tube deforms the end of the adapter chamber in the lower part. This increases the gap

между трубкой и торцем переходника, а это приводит к изменению момента впуска и выпуска воздуха из камер холостого и рабочего хода. Кроме того, увеличение зазора приводит к перекосу трубки, ее поломке поршнем и выходу из строя всего пневмоударника в целом. Все указанные недостатки снижают ударную мощность и срок службы пневмоударника в процессе эксплуатации.between the tube and the end of the adapter, and this leads to a change in the moment of inlet and outlet of air from the idle and working chamber. In addition, an increase in the gap leads to a distortion of the tube, its breakdown by the piston and failure of the entire hammer as a whole. All these disadvantages reduce the impact power and the service life of the hammer during operation.

Технической задачей предлагаемого решения является увеличение срока службы пневмоударника и сохранение стабильной ударной мощности в процессе работы.The technical task of the proposed solution is to increase the service life of the hammer and maintain a stable shock power during operation.

Указанная задача достигается тем, что в погружном пневмоударнике, содержащем пустотелый цилиндр, с одной стороны к которому присоединены втулка и букса с продольными каналами под тела качения, закрепленные от выпадения с помощью опорного и стопорного колец, а на другой стороне крепится переходник под буровые штанги с воздухораспределительной трубкой и регулировочной гайкой, поршень ударник, разделяющий внутреннюю полость цилиндра на камеры рабочего и холостого хода и совершающий возвратно-поступатенльное перемещение внутри цилиндра, его диаметр уменьшается в сторону буксы, при этом в переходнике под между буртом трубки дополнительно установлено седло в виде шайбы с кольцевой наклонной полостью, на бурте трубки выполнена кольцевая фаска с углом наклона равным углу наклона полости седла, а на опорном кольце, со стороны стопорного кольца выполнено замковое углубление, выполненное по радиусу, равному радиусу стопорного кольца.This problem is achieved by the fact that in a submersible hammer containing a hollow cylinder, on one side to which a sleeve and axle boxes with longitudinal channels for rolling elements are attached, secured against falling out by means of support and retaining rings, and on the other side an adapter for drill rods is attached with an air distribution tube and an adjusting nut, a piston shock, dividing the internal cavity of the cylinder into chambers for working and idling and making reciprocating movement inside the cylinder, its diameter decreases towards the axle box, while in the adapter under the collar of the tube an additional saddle is installed in the form of a washer with an annular inclined cavity, an annular chamfer with an inclination angle equal to the angle of inclination of the cavity of the saddle is made on the collar of the tube, and on the support ring, from the retaining ring made castle recess, made along a radius equal to the radius of the retaining ring.

На фиг.1 изображен продольный разрез пневмоударника, выполненного в соответствии с предлагаемым решением,Figure 1 shows a longitudinal section of a hammer made in accordance with the proposed solution,

На фиг.2 - увеличенное сечение узла 1 фиг.1,Figure 2 is an enlarged section of the node 1 of figure 1,

На фиг.3 - увеличенное изображение узла 2 фиг.1.Figure 3 is an enlarged image of a node 2 of figure 1.

Как показано на чертежах, предлагаемый пневмоударник содержит цилиндр 1, на одном конце которого посредством цилиндрической резьбы 2 закреплен переходник 3 с регулировочной гайкой 4 и стопором 5. Под регулировочной гайкой 4 установлена с зазором распределительная трубка 6 с центральным отверстием 7 и радиальными каналами 8. С другой стороны к цилиндру 1 так же с помощью резьбы 9 присоединена втулка 10 с каналами 11 и отверстиями 12, в которой закреплена букса 13 с радиальными каналами 14. В каналах 14 расположены ведущие шары 15, а в каналах 16 замковые шары 17. Замковые шары 17 закреплены в каналах 16 от выпадения опорным 18 и стопорным 19 кольцами. Тела качения 15 и 17 крепят хвостовик 20 буровой коронки. Внутри цилиндра 1 установлен поршень-ударник 21 ступенчатой формы, внутри которого выполнены расточки 22 и 23, соединяющиеся попеременно через каналы 24, 25, 26 и 27 с камерой 28 рабочего хода и камерой 29 холостого хода. Расточка 23 ударника 21 соединена с центральным сквозным отверстием 30 когда поршень наносит удар по хвостовику 20 буровой коронке. Камера рабочего хода 28 ограничена торцом 31 переходника 3 и торцом 32 большей ступени поршня 21, а камера 29 холостого хода ограничена торцом 33 поршня 21 и торцом 34 втулки 10. Верхняя часть трубки 6 снабжена буртом 35 с наклонной фаской 36 и опирается на седло 37 с полостью 38, причем угол наклона фаски 36 и полости 38 выполнен одинаковым. На опорном кольце 18 выполнено углубление 39, в которое заходит стопорное кольцо 19.As shown in the drawings, the proposed hammer includes a cylinder 1, at one end of which an adapter 3 with an adjusting nut 4 and a stopper 5 is fixed by means of a cylindrical thread 2. A distribution pipe 6 with a central hole 7 and radial channels 8. is mounted under the adjusting nut 4 with a gap. on the other hand, a sleeve 10 with channels 11 and holes 12 is attached to the cylinder 1 using the thread 9, in which the axle box 13 with the radial channels 14 is fixed. In the channels 14 there are driving balls 15, and in the channels 16 are locking ares 17. The locking balls 17 are fixed in the channels 16 of the support 18 from falling out 19 and locking rings. Rolling bodies 15 and 17 fasten the shank 20 of the drill bit. Inside the cylinder 1, a step-type piston 21 is installed, inside of which bores 22 and 23 are made, alternately connected through channels 24, 25, 26 and 27 with the working chamber 28 and the idling chamber 29. The bore 23 of the hammer 21 is connected to the central through hole 30 when the piston strikes the shank 20 of the drill bit. The chamber of the working stroke 28 is limited by the end face 31 of the adapter 3 and the end face 32 of the larger piston 21 stage, and the idle chamber 29 is limited by the end face 33 of the piston 21 and the end face 34 of the sleeve 10. The upper part of the tube 6 is provided with a shoulder 35 with an inclined chamfer 36 and rests on the seat 37 s cavity 38, and the angle of inclination of the chamfer 36 and cavity 38 is made the same. A recess 39 is made on the support ring 18, into which the retaining ring 19 enters.

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

Собранный пневмоударник переходником 3 крепится к ставу буровых штанг, а в буксу 13 устанавливается хвостовик 20 буровой коронки и фиксируется проворота и выпадения с помощью шаров 15 и 17. Затем через став буровых штанг от буровой машины подается сжатый воздух, осевое The assembled pneumatic hammer adapter 3 is attached to the drill string, and in the axle box 13, the shank 20 of the drill bit is installed and the rotation and loss are fixed using balls 15 and 17. Then, compressed air is supplied through the drill rods from the drilling machine, axial

усилие и крутящий момент. Сжатый воздух через внутреннюю полость штанг, регулировочной гайки 4, осевой 7 и радиальные каналы 8 трубки 6, через расточку 22 и каналы 26 и 27 поступает в камеру обратного хода 29, а так как ударник 21 перекрывает своей меньшей ступенью отверстие 12 стулки 10, то под действием давления поршень 21 начинает двигаться вверх. После того, как каналы 8 войдут в расточку 23, воздух через каналы 24 и 25 начинает поступать в камеру рабочего хода 28, а малая ступень трубки 6 войдет в центральный канал 30 поршня 21 Под действием энергии сжатого воздуха поршень 21 останавливается и начинает с ускорением двигаться вниз и в конце рабочего хода наносит удар по торцу хвостовика 20 буровой коронки. Под действием ударного импульса буровая коронка внедряется в породу и разрушает ее. Удаление отработанного сжатого воздуха из камер 28 и 29 осуществляется через каналы 11 и отверстия 12 втулки 10 и через каналы 24 и 25, расточку 23 и отверстие 30 поршня 21, а далее через центральное продувочное отверстие буровой коронки (не показано) на забой скважины. При выходе из коронки сжатый воздух захватывает буровую мелочь разрушенной породы и удаляет ее с забоя скважины на поверхность. Бурт 35 трубки 6 своей фаской 36 при рабочем ходе ударника 21 опирается на полость 37 седла 38 и за счет угла само устанавливается по центру. Через переходник 1 от става штанг передается вращение пневмоударнику, а вместе с ним вращается буровая коронка и обуривает всю площадь забоя скважины в процессе работы.force and torque. Compressed air through the inner cavity of the rods, the adjusting nut 4, axial 7 and the radial channels 8 of the tube 6, through the bore 22 and channels 26 and 27 enters the return chamber 29, and since the hammer 21 closes the opening 12 of the stool 10 with its smaller step, then under pressure, the piston 21 begins to move up. After the channels 8 enter the bore 23, the air through the channels 24 and 25 begins to enter the working chamber 28, and the small step of the tube 6 enters the central channel 30 of the piston 21. Under the action of compressed air energy, the piston 21 stops and starts to accelerate down and at the end of the stroke strikes the end face of the shank 20 of the drill bit. Under the influence of a shock pulse, the drill bit penetrates into the rock and destroys it. The exhaust compressed air is removed from the chambers 28 and 29 through the channels 11 and openings 12 of the sleeve 10 and through the channels 24 and 25, the bore 23 and the hole 30 of the piston 21, and then through the central purge hole of the drill bit (not shown) to the bottom of the well. When exiting the crown, compressed air captures the drill fines of the destroyed rock and removes it from the bottom of the well to the surface. The burt 35 of the tube 6 with its chamfer 36 during the working stroke of the hammer 21 rests on the cavity 37 of the seat 38 and, due to the angle, is itself set in the center. Through the adapter 1 from the rod end, the rotation is transmitted to the hammer, and with it the drill bit rotates and drills the entire bottom face of the well during operation.

Наличие седла 38 в переходнике 3 и конусной полости 37 позволяет энергию движения поршня в значительной степени уменьшать и не подвергать деформации торец камеры переходника 1. В результате зазор между буртом 35 трубки 6 и торцом регулировочной гайки 4. Так же наличие углубления 39 на опорном кольце 18 позволяет в рабочем положении полностью закрыть стопорное кольцо 19 и исключить его The presence of the seat 38 in the adapter 3 and the conical cavity 37 allows the piston movement energy to be significantly reduced and not to deform the end face of the adapter chamber 1. As a result, the gap between the shoulder 35 of the tube 6 and the end face of the adjusting nut 4. There is also a recess 39 on the support ring 18 allows in the working position to completely close the circlip 19 and exclude it

самопроизвольное выпадение из соответствующей канавки в процессе бурения.spontaneous loss from the corresponding groove during drilling.

Благодаря использованию предложенных усовершенствований в конструкции погружного пневмоударника, для бурения скважин в породах различной крепости, позволяет увеличить срок службы на 30-50%, повысить надежность и обеспечить стабильность ударной мощности в процессе работы по сравнению с известными конструкциями погружных пневмоударников аналогичного назначения.Due to the use of the proposed improvements in the design of a submersible hammer, for drilling wells in rocks of various strengths, it can increase the service life by 30-50%, increase reliability and ensure stability of impact power during operation compared to the known designs of submersible hammerheads of similar purpose.

Claims

1. A submersible hammer comprising a cylinder, on one side of which an adapter and axle boxes with longitudinal channels are fixed, in which are fixed the retaining and support rings of the rolling body, and on the other side is an adapter for drill rods with an air distribution tube and an adjusting nut and reciprocating movement inside the cylinder, the piston is a step-shaped striker with a decreasing diameter in the direction of the axle box, characterized in that in the adapter under the adjusting nut is additionally installed about a saddle with an annular inclined cavity, an annular chamfer with an inclination angle equal to the angle of inclination of the seat cavity is made on the air distribution tube, and a locking recess is made on the support ring, on the side of the retaining ring.

2. The submersible hammer according to claim 1, characterized in that the seat cavity is circular, and the hardness of its outer surface is greater than the hardness of the adapter for drill rods.

3. The submersible hammer according to claim 1, characterized in that the locking recess on the support ring, in cross section, is made along a radius equal to the radius of the retaining ring in the cross section.