RU71369U1 - MACHINE FOR DRILLING WELLS UNDERGROUND CONDITIONS - Google Patents

MACHINE FOR DRILLING WELLS UNDERGROUND CONDITIONS Download PDF

Info

Publication number
RU71369U1
RU71369U1 RU2007130179/22U RU2007130179U RU71369U1 RU 71369 U1 RU71369 U1 RU 71369U1 RU 2007130179/22 U RU2007130179/22 U RU 2007130179/22U RU 2007130179 U RU2007130179 U RU 2007130179U RU 71369 U1 RU71369 U1 RU 71369U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydraulic
piston
cylinder
power
pulses
Prior art date
Application number
RU2007130179/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анастасия Викторовна Шадрина
Антон Александрович Казанцев
Лев Алексеевич Саруев
Алексей Львович Саруев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Priority to RU2007130179/22U priority Critical patent/RU71369U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU71369U1 publication Critical patent/RU71369U1/en

Links

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Полезная модель направлена на снижение уровня шума в горной выработке и вибраций бурового инструмента. Указанный технический результат достигают тем, что ударный узел станка выполнен в виде генератора ударных гидравлических импульсов, который состоит из гидравлически связанных между собой гидропульсатора с приводом и размещенных в одном корпусе устройства для коррекции формы гидравлических импульсов и силового гидроцилиндра с поршнем, при этом гидропульсатор выполнен в виде гидравлического цилиндра с плунжером, устройство для коррекции формы гидравлических импульсов представляет собой полый упругий элемент с нелинейной характеристикой, заполненный жидкостью и зажатый посредством пружины между инерционной массой и днищем силового гидроцилиндра, а поршень силового гидроцилиндра подпружинен и оперт о хвостовик колонны буровых штанг.The utility model is aimed at reducing the noise level in the mine working and vibration of the drilling tool. The specified technical result is achieved in that the shock assembly of the machine is made in the form of a shock hydraulic pulse generator, which consists of a hydropulsator with a drive hydraulically interconnected and placed in one device body for correcting the shape of hydraulic pulses and a power hydraulic cylinder with a piston, while the hydraulic pulsator is made in the form of a hydraulic cylinder with a plunger, a device for correcting the shape of hydraulic pulses is a hollow elastic element with a nonlinear character Ikoyi filled with liquid and clamped by a spring between the inertial mass and the bottom of the power cylinder and the piston of the power cylinder and is spring-loaded simply supported on the shank of the drill string.

Description

Полезная модель относится к комбинированным ударно-вращательным буровым станкам, а именно к станкам с непрерывным вращением, и может найти применение при проходке горизонтальных и наклонных скважин в подземных горных выработках и карьерах.The utility model relates to combined shock-rotary drilling machines, namely to machines with continuous rotation, and can be used for drilling horizontal and deviated wells in underground mines and quarries.

Известен гидроимпульсный силовой механизм (А.С. №727419, МПК B25D 9/04, Б.И. №14-1980). Он содержит корпус, гидропульсатор с приводом, в качестве которого может быть кривошипно-шатунный, эксцентриковый или иной механизм, обеспечивающий продольные колебания плунжера гидропульсатора, инерционную массу, поджатую пружиной к продольным боковым стенкам полого упругого элемента (гидравлического шланга), имеющего гидравлическую связь с силовым гидроцилиндром и поршнем, который также подпружинен. Инерционная подпружиненная масса и поршень силового гидроцилиндра установлены так, что могут совершать поперечные колебания относительно полого упругого элемента. С целью повышения нелинейности и жесткости заполненного жидкой средой полого упругого элемента поршень силового гидроцилиндра поджат пружиной, помещенной в одном корпусе с инерционной массой. Под импульсным воздействием поршня силового гидроцилиндра на исполнительный или рабочий орган в последнем возникают силовые импульсы, которые интенсифицируют технологический процесс. Устройство предназначено для использования в горном производстве, строительстве, вибрационной технике и т.д. Основное его преимущество заключается в низком уровне шума ввиду отсутствия соударяющихся деталей.Known hydraulic pulse power mechanism (AS No. 727419, IPC B25D 9/04, B.I. No. 14-1980). It contains a housing, a hydro-pulsator with a drive, which can be a crank, eccentric or other mechanism that provides longitudinal oscillations of the plunger of the hydro-pulsator, an inertial mass pressed by a spring to the longitudinal side walls of a hollow elastic element (hydraulic hose), which is hydraulically connected to the power hydraulic cylinder and piston, which is also spring-loaded. The inertial spring-loaded mass and the piston of the power hydraulic cylinder are installed so that they can perform lateral vibrations relative to the hollow elastic element. In order to increase the nonlinearity and stiffness of the hollow elastic element filled with a liquid medium, the piston of the power hydraulic cylinder is preloaded by a spring placed in one housing with an inertial mass. Under the pulsed action of the piston of the power hydraulic cylinder on the actuator or the working body, the latter generates power pulses that intensify the process. The device is intended for use in mining, construction, vibration technology, etc. Its main advantage is the low noise level due to the absence of colliding parts.

Известны бурильные машины ударно-вращательного действия с гидравлическим, пневматическим и электрическим приводом для проходки скважин в подземных горных выработках (Н.С.Родионов и др. Горное и буровое оборудование. М.: Недра, 1983, С.53-54. Прототип). Эти бурильные машины состоят из следующих трех основных технологических узлов или механизмов: вращательного узла шпиндельного или роторного типа, механизма подачи бурового инструмента на забой с гидравлическим, пневматическим или механическим приводом и ударного механизма. При этом ударный механизм состоит из цилиндра, поршня (ударника, бойка) и системы распределения жидкой или газообразной среды, посредством которой поршень получает возвратно-поступательное движение. В процессе своих перемещений поршень наносит удары по Known rotary hammers with hydraulic, pneumatic and electric drives for driving holes in underground mines (N. S. Rodionov and others. Mining and drilling equipment. M .: Nedra, 1983, S. 53-54. Prototype) . These drilling machines consist of the following three main technological units or mechanisms: a spindle or rotor-type rotational unit, a feed tool for a drilling tool to a face with a hydraulic, pneumatic or mechanical drive and a percussion mechanism. In this case, the percussion mechanism consists of a cylinder, a piston (striker, hammer) and a distribution system for a liquid or gaseous medium, through which the piston receives a reciprocating motion. During its movements, the piston strikes

хвостовику колонны буровых штанг, вследствие чего эффективность проходки скважины значительно возрастает.the shank of the drill string, as a result of which the efficiency of well penetration increases significantly.

Недостатки вышеназванных бурильных машин состоят в следующем:The disadvantages of the above drilling machines are as follows:

- при ударах поршня по хвостовику колонны буровых штанг в горной выработке образуется сильный шум, что негативно сказывается на условиях труда рабочих;- when the piston hits the shank of the drill string in the mine, a strong noise is generated, which negatively affects the working conditions of the workers;

- под воздействием ударов в колонне буровых штанг возникают сильные вибрации, отрицательно влияющие на работу узлов бурильной машины и резьбовых соединений буровых штанг.- under the influence of shocks in the string of drill rods, strong vibrations occur that adversely affect the operation of the nodes of the drilling machine and threaded joints of the drill rods.

Поставлена задача снизить уровень шума в горной выработке и интенсивность вибраций буровых штанг.The task is to reduce the noise level in the mine and the vibration intensity of the drill rods.

Эта задача решена следующим образом. В соответствии с прототипом станок для бурения скважин в подземных условиях содержит вращательный узел, механизм подачи бурового инструмента на забой и ударный узел. Согласно полезной модели ударный узел станка представляет собой генератор ударных гидравлических импульсов, который состоит из гидравлически связанных между собой гидропульсатора с приводом и размещенных в одном корпусе устройства для коррекции формы гидравлических импульсов и силового гидроцилиндра с поршнем. При этом гидропульсатор выполнен в виде гидроцилиндра с плунжером, устройство для коррекции формы гидравлических импульсов представляет собой полый упругий элемент с нелинейной характеристикой, заполненный жидкостью и зажатый посредством пружины между инерционной массой и днищем силового гидроцилиндра, а поршень силового гидроцилиндра подпружинен и оперт о хвостовик колонны буровых штанг.This problem is solved as follows. In accordance with the prototype, a machine for drilling wells in underground conditions includes a rotary assembly, a feed mechanism for the drilling tool to the face and an impact assembly. According to a utility model, the shock assembly of the machine is a shock hydraulic pulse generator, which consists of a hydraulically coupled hydraulic pulsator with a drive and devices located in one housing for correcting the shape of hydraulic pulses and a power hydraulic cylinder with a piston. In this case, the hydraulic pulsator is made in the form of a hydraulic cylinder with a plunger, the device for correcting the shape of hydraulic pulses is a hollow elastic element with a nonlinear characteristic, filled with liquid and clamped by means of a spring between the inertial mass and the bottom of the power hydraulic cylinder, and the piston of the power hydraulic cylinder is spring-loaded and supported against the shank of the drill string booms.

Далее сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:Further, the essence of the utility model is illustrated by drawings, which depict:

- на фиг.1 - расположение основных технологических узлов станка и схема проходки скважины;- figure 1 - the location of the main technological nodes of the machine and the scheme of penetration of the well;

- на фиг.2 - конструкция генератора ударных гидравлических импульсов;- figure 2 - design of the generator of shock hydraulic pulses;

- на фиг.3 - форма гидравлического импульса до прохождения через корректирующее устройство;- figure 3 - the shape of the hydraulic pulse before passing through the corrective device;

- на фиг.4 - положение инерционной массы при прохождении гидравлического импульса (в поперечном сечении);- figure 4 - the position of the inertial mass during the passage of the hydraulic pulse (in cross section);

- на фиг.5 - положение инерционной массы после прохождения гидравлического импульса (в поперечном сечении);- figure 5 - the position of the inertial mass after the passage of the hydraulic pulse (in cross section);

- на фиг.6 - форма гидравлического импульса после прохождения через корректирующее устройство.- figure 6 - the shape of the hydraulic pulse after passing through the corrective device.

Станок для бурения скважин в подземных условиях включает следующие основные технологические узлы и механизмы (фиг.1):The machine for drilling wells in underground conditions includes the following main technological units and mechanisms (figure 1):

- вращательный узел 1 шпиндельного или роторного типа. Он предназначен для придания вращения колонне буровых штанг 2 с буровым долотом 3;- rotational unit 1 of the spindle or rotor type. It is designed to impart rotation to the drill string 2 with drill bit 3;

- механизм подачи 4 с гидравлическим или механическим приводом для подачи бурового инструмента в составе колонны буровых штанг 2 и бурового долота 3 на забой буровой скважины 5;- a feed mechanism 4 with a hydraulic or mechanical drive for feeding the drilling tool as part of the drill string 2 and drill bit 3 to the bottom of the borehole 5;

- генератор ударных гидравлических импульсов 6.- generator of shock hydraulic pulses 6.

Генератор ударных гидравлических импульсов 6 (фиг.2) состоит из гидравлически связанных между собой гидропульсатора 7 и размещенных в одном корпусе 8 устройства для коррекции формы гидравлических импульсов 9 и силового гидроцилиндра 10. Гидропульсатор 7 состоит из гидравлического цилиндра 11 с плунжером 12, приводимого в действие кривошипно-шатунным, эксцентриковым или иным механизмом 13. Устройство для коррекции формы гидравлических импульсов представляет собой полый упругий элемент 9, который заполнен жидкостью, имеет нелинейную характеристику и посредством патрубка 14 соединен с силовым гидроцилиндром 10. Этот полый упругий элемент с помощью пружины 15 зажат между инерционной массой 16 и днищем гидроцилиндра 10, вследствие чего в поперечном сечении он приобретает эллипсовидную форму. При этом поршень 17 силового гидроцилиндра 10 поджат пружиной 18 и оперт о хвостовик 19 колонны буровых штанг 2.The generator of shock hydraulic pulses 6 (Fig. 2) consists of a hydraulically connected hydro-pulsator 7 and placed in one housing 8 of the device for correcting the shape of hydraulic pulses 9 and a power hydraulic cylinder 10. The hydro-pulsator 7 consists of a hydraulic cylinder 11 with a plunger 12, driven crank, eccentric or other mechanism 13. The device for correcting the shape of the hydraulic pulses is a hollow elastic element 9, which is filled with liquid, has a non-linear characteristic stick and through the pipe 14 is connected to the power hydraulic cylinder 10. This hollow elastic element by means of a spring 15 is sandwiched between the inertial mass 16 and the bottom of the hydraulic cylinder 10, as a result of which it acquires an elliptical shape in cross section. In this case, the piston 17 of the power hydraulic cylinder 10 is preloaded by the spring 18 and is supported on the shank 19 of the drill string 2.

Станок для бурения скважин в подземных условиях работает следующим образом (фиг.1). Приводят в действие вращательный узел 1, в результате чего буровой инструмент в составе колонны буровых штанг 2 и бурового долота 3 получает вращение. После этого включают в работу механизм подачи 4, который обеспечивает продвижение бурового инструмента к забою скважины 5 и плотный контакт бурового долота 3 с горной породой забоя. Затем приводят в действие генератор ударных гидравлических импульсов 6.The machine for drilling wells in underground conditions works as follows (figure 1). The rotary assembly 1 is driven, as a result of which the drilling tool as a part of the drill string 2 and the drill bit 3 receives rotation. After that, the feed mechanism 4 is turned on, which ensures the advancement of the drilling tool to the bottom of the well 5 and the tight contact of the drill bit 3 with the rock of the face. Then drive the generator of shock hydraulic pulses 6.

При включении привода 13 гидропульсатора 7 плунжер 12 в гидравлическом цилиндре 11 совершает возвратно-поступательные движения (фиг.2), которые вызывают образование гидравлических импульсов с формой, приведенной на фиг.3, характеризуемой плавным нарастанием фронтальной части импульсов. В свою очередь эти гидравлические импульсы вызывают вынужденные колебания жидкости в полом упругом элементе 9, зажатом посредством пружины 15 между инерционной массой 16 и днищем силового гидроцилиндра 10. Так как гидравлический импульс в процессе перемещения по полому упругому элементу 9 преодолевает сопротивление жидкой среды, то в момент его прохождения последний расширяется, что сопровождается перемещением When you turn on the actuator 13 of the hydraulic pulsator 7, the plunger 12 in the hydraulic cylinder 11 performs reciprocating movements (figure 2), which cause the formation of hydraulic pulses with the form shown in figure 3, characterized by a smooth increase in the front of the pulses. In turn, these hydraulic pulses cause forced oscillations of the fluid in the hollow elastic element 9, clamped by means of a spring 15 between the inertial mass 16 and the bottom of the power hydraulic cylinder 10. Since the hydraulic pulse in the process of moving along the hollow elastic element 9 overcomes the resistance of the liquid medium, at the moment its passage, the latter expands, which is accompanied by displacement

инерционной массы 16 в радиальном направлении относительно полого упругого элемента 9 (фиг.4). После прохождения гидравлического импульса инерционная масса 16 под воздействием пружины 15 возвращается в исходное положение (фиг.5). Таким образом, инерционная масса 16 совершает поперечные колебания, причем частота этих колебаний близка к частоте вынужденных колебаний жидкой среды. Это означает, что плунжер 12 гидропульсатора 7 и инерционная масса 16 работают на частотах, близких к резонансным. Указанные два фактора - перепады давления жидкости в месте расположения инерционной массы и резонансные явления при работе гидропульсатора 7 и инерционной массы 16 сопровождаются изменением формы гидравлического импульса. Как видно из рисунка фиг.6 фронт гидравлического импульса приобретает более крутую форму, а, следовательно, ударная сила импульса значительно возрастает. Сформированный ударный гидравлический импульс поступает в силовой гидравлический цилиндр 10, воздействует на поршень 17 и через хвостовик 19 по колонне буровых штанг 2 достигает бурового долота 3. Под его воздействием буровое долото 3 внедряется в горную породу забоя скважины 5 и тем самым обеспечивает повышение эффективности процесса бурения.inertial mass 16 in the radial direction relative to the hollow elastic element 9 (figure 4). After the passage of the hydraulic pulse, the inertial mass 16 under the influence of the spring 15 returns to its original position (figure 5). Thus, the inertial mass 16 makes transverse vibrations, and the frequency of these oscillations is close to the frequency of the forced oscillations of the liquid medium. This means that the plunger 12 of the hydraulic pulsator 7 and the inertial mass 16 operate at frequencies close to resonant. These two factors - the pressure drop of the liquid at the location of the inertial mass and the resonance phenomena during operation of the hydro-pulsator 7 and the inertial mass 16 are accompanied by a change in the shape of the hydraulic pulse. As can be seen from the figure of FIG. 6, the front of the hydraulic pulse acquires a steeper shape, and, therefore, the impact force of the pulse increases significantly. The generated hydraulic shock impulse enters the hydraulic power cylinder 10, acts on the piston 17 and reaches the drill bit 3 through the shank 19 along the string of drill rods 2. Under its influence, the drill bit 3 is introduced into the rock bottom of the well 5 and thereby increases the efficiency of the drilling process .

Технический результат полезной модели: снижение уровня шума в горной выработке и уменьшение вибраций бурового инструмента.The technical result of the utility model: reducing noise in the mine and reducing vibration of the drilling tool.

Claims (1)

Станок для бурения скважин в подземных условиях, содержащий вращательный узел, механизм подачи бурового инструмента на забой и ударный узел, отличающийся тем, что ударный узел станка выполнен в виде генератора ударных гидравлических импульсов, который состоит из гидравлически связанных между собой гидропульсатора с приводом и размещенных в одном корпусе устройства для коррекции формы гидравлических импульсов и силового гидроцилиндра с поршнем, при этом гидропульсатор выполнен в виде цилиндра с плунжером, устройство для коррекции формы гидравлических импульсов представляет собой полый упругий элемент с нелинейной характеристикой, заполненный жидкостью и зажатый посредством пружины между инерционной массой и днищем силового гидроцилиндра, а поршень силового гидроцилиндра подпружинен и оперт о хвостовик колонны буровых штанг.
Figure 00000001
An underground drilling machine comprising a rotary unit, a tool for feeding the drilling tool to the bottom and an impact unit, characterized in that the impact unit of the machine is made in the form of a shock hydraulic pulse generator, which consists of a hydropulsator with a drive hydraulically interconnected and placed in one housing of the device for correcting the shape of hydraulic pulses and a power hydraulic cylinder with a piston, while the hydraulic pulsator is made in the form of a cylinder with a plunger, a device for correcting the shape s hydraulic pulses is a hollow elastic element with a nonlinear characteristic, is filled with liquid and clamped by a spring between the inertial mass and the bottom of the power cylinder and the power cylinder piston is spring loaded and are simply supported on the shank of the drill string.
Figure 00000001
RU2007130179/22U 2007-08-06 2007-08-06 MACHINE FOR DRILLING WELLS UNDERGROUND CONDITIONS RU71369U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007130179/22U RU71369U1 (en) 2007-08-06 2007-08-06 MACHINE FOR DRILLING WELLS UNDERGROUND CONDITIONS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007130179/22U RU71369U1 (en) 2007-08-06 2007-08-06 MACHINE FOR DRILLING WELLS UNDERGROUND CONDITIONS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU71369U1 true RU71369U1 (en) 2008-03-10

Family

ID=39281331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007130179/22U RU71369U1 (en) 2007-08-06 2007-08-06 MACHINE FOR DRILLING WELLS UNDERGROUND CONDITIONS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU71369U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2464807B1 (en) Resonance enhanced rotary drilling
CN102191915A (en) Resonant pulse vibrating drilling device
CN102536114B (en) Mechanical underground vibration-absorption punching drilling tool
WO2017106479A1 (en) Force stacking assembly for use with a subterranean excavating system
WO2020214062A1 (en) Device for generating an axial load in a drill string assembly
SE0602436L (en) Rock drilling method and rock drilling machine
CN108798521A (en) A kind of reciprocating axial impact pressue device
RU69135U1 (en) DRILLING MACHINE FOR DRILLING WELLS UNDERGROUND CONDITIONS
CN213391973U (en) Drilling rig for geotechnical engineering investigation
RU71369U1 (en) MACHINE FOR DRILLING WELLS UNDERGROUND CONDITIONS
ATE550513T1 (en) IMPACT DEVICE AND MASONRY DRILLING MACHINE
CN103541655A (en) Drill rod buffer positioning device of hydraulic rock drill
Yungmeister et al. Analysis of the options of modernization of roller-bit drilling machines with a submersible steamer
RU2209913C1 (en) Process crushing rocks by impact momenta and gear for its realization
RU159850U1 (en) SHOCK ASSEMBLY FOR SHOCK AND ROTARY DRILLING
RU2720041C1 (en) Device for destruction of rocks by impact pulses
SU927947A1 (en) Percussive earth-drilling tool
RU124298U1 (en) DEVICE FOR REGULATING PULSE HYDROPULSE MECHANISM OF DRILLING MACHINE ENERGY
RU2778910C2 (en) Device for creation of axial load in drill string arrangement
SU127212A1 (en) Bottomhole vibrating hammer
CN217028767U (en) Flying wing hydraulic impactor
SU947377A1 (en) Apparatus for rotary-percussive drilling
RU2701764C1 (en) Vibroactive actuator
RU79924U1 (en) SHOCK ASSEMBLY FOR SHOCK AND ROTARY DRILLING
Sajjad et al. Design improvement and manufacturing of water down the hole hammer for bore drilling

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20080807