SU1671836A1

SU1671836A1 - Circular air hammer for drilling

Info

Publication number: SU1671836A1
Application number: SU894690247A
Authority: SU
Inventors: Борис Николаевич Смоляницкий; Борис Борисович Данилов; Анатолий Алексеевич Липин; Виталий Кириллович Алябьев
Original assignee: Институт Горного Дела Со Ан Ссср
Priority date: 1989-05-11
Filing date: 1989-05-11
Publication date: 1991-08-23

Abstract

Изобретение относитс к геологоразведочной, горной и строительной технике дл бурени скважин в вечномерзлых породах. Цель - повышение произв-сти бурени за счет увеличени ударной мощности. Пневмоударник содержит корпус, состо щий из цилиндра /Ц/ 1 с расточками 8 и 9 на внутренней поверхности в передней и хвостовой части и гильзы 2, расположенной в передней части Ц 1 и имеющей выхлопные окна 10 дл сообщени между собой расточек 8 и 9 Ц 1. В корпусе установлены ступенчатый ударник 3 со ступенчатым сквозным осевым каналом, кольцевой породоразрушающий инструмент 7 с проточкой 24 на наружной поверхности, соединенной с атмосферой и сообщающейс через отверсти 11 в гильзе 2 с передней расточкой 8 Ц 1. Камеры /К/ холостого 26 и рабочего 27 хода, воздухораспределительна трубка 4 и керношламоприемна труба /КПТ/ 5 образуют между собой воздухоподвод щий канал 18. Ступень меньшего диаметра осевого канала ударника 3 образует с КПТ 5 дополнительную К 28 рабочего хода, посто нно соединенную с магистралью, а в переднем положении ударника 3 - с К 26. В передней части ударника 3 выполнена расточка 13, а на наружных поверхност х большей ступени ударника 3 и КПТ 5 - пазы 16 и 17. В переднем положении ударника 3 пазы 17 К 5 сообщают К 26 и К 28 между собой, а пазы 16 ударника 3 - камеру 27 рабочего хода с расточкой Ц 1. В нижней части трубки 4 выполнены блокировочные отверсти 19. Причем продольные 17 пазы К 5 выполнены с возможностью перекрыти их ступенью меньшего диаметра осевого канала ударника 3 при его осевом перемещении. Така конструкци позвол ет увеличить диаметр ударника 3 и соответственно увеличить ударную мощность. При подаче воздуха в К 26 ударник 3 движетс вверх, а при подаче воздуха в К 27 и 28 - вниз. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.The invention relates to exploration, mining and construction equipment for drilling wells in permafrost. The goal is to increase drilling productivity by increasing the impact power. The pneumatic hammer comprises a housing consisting of a cylinder / C / 1 with bores 8 and 9 on the inner surface in the front and tail parts and a sleeve 2 located in the front part C 1 and having exhaust ports 10 for communication between the bores 8 and 9 C 1 A stepped hammer 3 with a stepped through axial channel, an annular rock-destroying tool 7 with a groove 24 on the outer surface connected to the atmosphere and communicating through the holes 11 in the sleeve 2 with the front bore 8 C 1 are installed in the housing. 27 moves The distribution tube 4 and the core slug tube / KPT / 5 form an air passage channel 18 between them. A step of smaller diameter of the axial channel of the drummer 3 forms an additional K 28 stroke with KPT 5, which is permanently connected to the trunk, and in the forward position of the drummer 3 - with K 26. In the front part of the striker 3, the bore 13 is made, and on the outer surfaces of the greater stage of the striker 3 and QPT 5, grooves 16 and 17. In the forward position of the striker 3, the slots 17 K 5 communicate K 26 and K 28 among themselves, and the grooves 16 drummer 3 - camera 27 working stroke with boring TS 1. bottom of the tube 4 are formed locking holes 17, 19. Moreover, the longitudinal grooves K 5 are arranged to overlap their stage of smaller diameter of the axial channel striker 3, with its axial movement. Such a design allows an increase in the diameter of the striker 3 and, accordingly, an increase in the impact power. When air is supplied to K 26, the drummer 3 moves up, and when air is supplied to K 27 and 28, it moves down. 2 hp f-ly. 1 il.

Description

Ьо tBo t

ОABOUT

ч соh with

GO ОGO Oh

10 дл сообщени между собой расточек 8 и 9 Ц 1, В корпусе установлены ступенчатый ударник 3 со ступенчатым сквозным осевым каналом, кольцевой породоразрушающий инструмент 7 с проточкой 24 на наружной поверхности, соединенной с атмосферой и сообщающейс через отверсти 11 в гильзе 2 с передней расточкой 8 Ц 1. Камеры (К) холостого 26 и рабочего 27 хода, воздухораспределительна трубка 4 и керношла- моприемна труба (КПТ) 5 образуют между собой воздухоподвод щий канал 18. Ступень меньшего диаметра осевого канала ударника 3 образует с КПТ 5 дополнительную К 28 рабочего хода, посто нно соединенную с магистралью, а в переднем положении ударника 3 - с К 26. В передней10 for communicating between the bores 8 and 9 C 1; a step drummer 3 with a stepped through axial channel, an annular rock-destroying tool 7 with a groove 24 on the outer surface connected to the atmosphere and communicating through the holes 11 in the sleeve 2 with the front bore 8 C 1. Chambers (K) of the idle 26 and stroke 27, the air distribution tube 4 and the core-receiver-tube (CPT) 5 form an air inlet channel 18 between them. A step of a smaller diameter of the axial channel of the striker 3 forms with CPT 5 an additional By 28 stroke, is permanently connected to the backbone and in the forward position the striker 3 - with R 26. The front

Изобретение относитс к геологоразведочной , горной и строительной технике и может с наибольшей эффективностью использоватьс при бурении скважин в вечно- мерзлых породах,The invention relates to exploration, mining and construction equipment and can be used with the greatest efficiency in drilling wells in permafrost,

Цель изобретени -- повышение производительности бурени за счет увеличени ударной мощности пневмоударникаThe purpose of the invention is to increase drilling performance by increasing the impact power of the hammer

На чертеже изображен пневмоударник. продольный разрез.The drawing shows an air hammer. lengthwise cut.

Кольцевой пневмоударник дл бурени скважин содержит корпус, состо щий из ци линдра 1 и гильзы 2. кольцевой ступенчатый ударник 3 со сквозным осевым каналом, воздухораспределительную трубку 4 внут- ри которой установлена керношламоприем на труба 5, гайки 6, замыкающей полость цилиндра 1 и породоразрушающего инструмента 7, соединенного с гильзой 2 при помощи шлицевого соединени . При этом керношламоприемна труба 5 установлена в гайке 6 и породоразрушающем инструменте 7, а воздухораспределительна трубка 4 смонтирована в гайке 6. Цилиндр 1 выполнен с расточками 8 и 9 на внутренней поверхно сти, а гильза 2-е окном 10 и отверстием 11, Расточка 8 цилиндра и наружна поверхность гильзы 2 образуют выхлопной канал 12. Между меньшей и большей ступен ми ударника 3 выполнена расточка 13. Осевой канал ударника выполнен ступенчатым а на его меньшей ступени образована растопка 14, выход ща на торцовую поверхность. Между большей и меньшей ступен ми осевого канала ударника также имеетс расточ- ка 15. В хвостовой части большей ступени ударника 3 на ее наружной поверхности выполнены пазы 16 Керношл мопоиемна An annular hammer for drilling wells includes a housing consisting of a cylinder 1 and a sleeve 2. An annular stepped striker 3 with a through axial channel, an air distribution tube 4 inside which is mounted a pipe mud collector 5, a nut 6 that closes the cavity of cylinder 1 and a rock-breaking tool 7 connected to the sleeve 2 by means of a spline connection. In this case, the core collecting tube 5 is installed in the nut 6 and the rock-breaking tool 7, and the air distribution tube 4 is mounted in the nut 6. The cylinder 1 is made with bores 8 and 9 on the inner surface, and the sleeve 2 is with a window 10 and a hole 11, Bore 8 of the cylinder and the outer surface of the liner 2 forms an exhaust channel 12. Between the lesser and greater stages of the striker 3, a bore 13 is made 13. The axial channel of the striker is made stepped, and at its smaller stage a kindling 14 is formed, extending to the end surface. There is also a boring 15 between the greater and lesser steps of the axial channel of the striker. In the tail part of the greater step of the striker 3, the grooves 16 are made on its outer surface.

части ударника 3 выполнена расточка 13, а на наружных поверхност х большей ступени ударника 3 и КПТ 5 - пазы 16 и 17. В переднем положении ударника 3 пазы 17 К 5 сообщают К 26 и К 28 между собой, а пазы 16 ударника 3 - камеру 27 рабочего хода с расточкой Ц 1. В нижней части трубки 4 выполнены блокировочные отверсти 19. Причем продольные 17 пазы К 5 выполнены с возможностью перекрыти их ступенью меньшего диаметра осевого канала ударника 3 при его осевом перемещении. Така конструкци позвол ет увеличить диаметр ударника 3 и соответственно увеличить ударную мощность. При подаче воздуха в К 26 ударник 3 движетс вверх, а при подаче воздуха в К 27 и 28 - вниз. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.the parts of the drummer 3 are bore 13, and on the outer surfaces of the greater stage of the drummer 3 and CBT 5 are grooves 16 and 17. In the forward position of the drummer 3, the grooves 17 K 5 communicate K 26 and K 28 among themselves, and the grooves 16 of the drummer 3 communicate 27 of the working stroke with bore C 1. In the lower part of the tube 4, blocking holes 19 are made. Moreover, the longitudinal 17 grooves K 5 are made with the possibility of blocking them with a step of a smaller diameter of the axial channel of the striker 3 during its axial movement. Such a design allows an increase in the diameter of the striker 3 and, accordingly, an increase in the impact power. When air is supplied to K 26, the drummer 3 moves up, and when air is supplied to K 27 and 28, it moves down. 2 hp ff, 1 ill.

труба 5 содержит пазы 17 на наружной поверхности и образует с воздухораспределительной трубкой 4 кольцевой канал 18. В воздухораспределительной трубке выполнены блокировочные отверсти 19, выше которых расположены пазы 20. В гайке имеетс магистральное отверстие 21 В хвостовой части пневмоудчрника закреплена двойна бурова колонна, наружна труба 22 которой соединена с гайкой 6, а внутренн 23 - с керношламоприемной трубой 5. На наружной поверхности ступицы породо- разрушающегб инструмента 7 выполнена проточка 24, а в его торцовой части - продувочные отверсти 25.the pipe 5 contains grooves 17 on the outer surface and forms an annular channel 18 with the air distribution pipe. In the air distribution pipe there are blocking holes 19 above which the grooves 20 are located. The nut has a main hole 21 A double drill string is fixed in the tail part of the air distributor, the external pipe 22 which is connected to the nut 6, and the inner 23 - to the core-slug receiving pipe 5. On the outer surface of the hub of the rock-breaking tool 7 there is a groove 24, and in its front part - distance holes 25.

Гильза 2, ударник 3 и керношламоприемна труба 5 образуют камеру 26 холостого хода, ударник 3. цилиндр 1 и воздухорасп- . ределительна трубка 4 - камеру 27 рабочего хода, ступень меньшего диаметра осевого канала ударника З и керношламоприемна труба 5 - дополнительную камеру 28 рабочего хода.The sleeve 2, the drummer 3 and the corelamp tube 5 form the idling chamber 26, the hammer 3. The cylinder 1 and the air inlet. The distribution tube 4 is a working stroke chamber 27, a step of a smaller diameter of the axial channel of the striker 3 and a core receiving tube 5 - an additional chamber 28 of the stroke.

Пневмоударник работает следующим образом.Hammer works as follows.

Сжатый воздух по пространству между трубами 22 и 23 двойной буровой колонны через магистральное отверстие 21 гайки 6 и кольцевой канал 18 поступает в дополнительную камеру 28 рабочего хода в которой давление всегда равно магистоальному. Затем через пазы 17 керношламоприемной трубы 5 и расточку 14 осевого к нал ударника 3 сжатый воздух наполн ет камеру 26 холостого хода. Поскольку в этот момент камера 27 рабочего хода через пазы 16 ударника 3, окно 10 гильзы 2 и выхлопной канал 12 св зана с атмосферой, а-площадь ударника 3 со стороны дополнительной камеры 28 холостого хода меньше, чем площадь ударника 3 со стороны камеры 26 холостого хода, то ударник 3 перемещаетс вверх, соверша холостой ход. При своем движении он перекрывает пазы 17 керношламоприем- ной трубы и окно 10 гильзы 2, отсека камеру 26 холостого хода от магистрали, а камеру 27 рабочего хода от атмосферы. В дальнейшем до открыти окон 10 и соединени камеры 26 холостого хода с атмосферой он движетс за счет энергии расшир ющегос в этой камере воздуха. При открытии окон 10 гильзы 2 происходит выхлоп воздуха из камеры 26 холостого хода через канал 12, отверстие 11, проточку 24 на инструменте и отверсти 25 на забой скважины. Камера 26 соедин етс с атмосферой. Примерно в этот же момент через проточку 15 осевого канала ударника 3, отверстие 19 воздухораспределительной трубки 4 и пазы на 20 на ее наружной поверхности сжатый воздух наполн ет камеру .рабочего хода 27. Давлением воздуха в камерах 27 и 28 ударник 3 останавливаетс , а затем начинает движение вперед до момента удара по инструменту 7. В переднем положении пазы 16 ударника 3 выход т в расточку 9 цилиндра 2 и сообщают камеру 27 рабочего хода с атмосферой . Перед ударом пазы 17 на кер- ношламоприемной трубе 5 соедин ют камеру 26 холостого хода с дополнительной камерой 28 рабочего хода, в результате чего камера 26 наполн етс сжатым воздухом. В дальнейшем цикл повтор етс . Под действием ударов ударника по породоразрушаю- щему инструменту 7 происходит разрушение породы. Разрушенна порода подхватываетс непрерывным потоком вы- хлопываемого воздуха и через осевое отверстие породоразрушающего инструмента 7, полость керношламоприемной трубы 5 и внутреннюю трубу 23 двойной буровой колонны выноситс на поверхность.Compressed air in the space between the pipes 22 and 23 of the double drill string through the main hole 21 of the nut 6 and the annular channel 18 enters the additional chamber 28 of the working stroke in which the pressure is always equal to magistoscale. Then, through the grooves 17 of the core-receiving pipe 5 and the bore 14 axial to the hammer 3, compressed air fills the idle chamber 26. Since at this moment the working stroke chamber 27 through the grooves 16 of the striker 3, the window 10 of the sleeve 2 and the exhaust duct 12 is connected with the atmosphere, the a-area of the striker 3 from the side of the additional chamber 28 of idling is smaller than the area of the striker 3 from the side of the camera 26 idle stroke, the drummer 3 moves up, idling. When it moves, it closes the grooves 17 of the core-receiver pipe and the window 10 of the sleeve 2, the compartment of the idle chamber 26 from the highway, and the working stroke chamber 27 from the atmosphere. Subsequently, before opening the windows 10 and connecting the idling chamber 26 with the atmosphere, it moves due to the energy of the air expanding in that chamber. When you open the window 10 of the sleeve 2, the exhaust air from the chamber 26 of idling through the channel 12, the hole 11, the groove 24 on the tool and the hole 25 to the bottom of the well. Chamber 26 is connected to the atmosphere. At about the same time, through the groove 15 of the axial channel of the striker 3, the opening 19 of the air distribution tube 4 and the grooves 20 on its outer surface, compressed air fills the working stroke chamber 27. With air pressure in the chambers 27 and 28, the striker 3 stops and then starts moving forward until it hits the tool 7. In the forward position, the grooves 16 of the striker 3 extend into the bore 9 of cylinder 2 and communicate the chamber 27 of the working stroke with the atmosphere. Before impact, the grooves 17 on the core sludge receiving pipe 5 connect the idle chamber 26 to the additional working stroke chamber 28, with the result that the chamber 26 is filled with compressed air. In the following, the cycle repeats. Under the action of striker strikes on the rock-destroying tool 7, the rock is destroyed. Destroyed rock is picked up by a continuous stream of pop-up air and through the axial opening of the rock-breaking tool 7, the cavity of the core-receiver pipe 5 and the inner pipe 23 of the double drill string is brought to the surface.

При отрыве пневмоударника от забо породоразрушающий инструмент 7 перемещаетс в осевом направлении вниз. Ударник 3 смещаетс вниз вместе с инструментом 7 и открывает отверстие 19 в воздухораспределительной трубке и перекрывает пазы 17 керношламоприемной трубы 5. В результате этого происходит соединение магистрали сжатого воздуха с атмосферой. Работа пневмоударника прекращаетс и весь воздух из магистрали поступает на забой скважины, очища его отWhen the hammer is removed from the bottom, the rock-destructive tool 7 moves axially downward. The drummer 3 is displaced downward with the tool 7 and opens the opening 19 in the air distribution tube and closes the grooves 17 of the core receiver tube 5. As a result, the compressed air line is connected to the atmosphere. The operation of the hammer is stopped and all the air from the line enters the bottom of the well, cleaning it from

Claims

sludge To put the pneumatic hammer into operation, it is pressed to the bottom. Claim 1. Borehole ring for drilling, comprising a housing, a stepped hammer with a through axial channel, idle and working chambers, an annular rock-destroying tool, installed coaxially and forming an air passage channel, an air distribution pipe and an air-receiving pipe between them. water line, characterized in that, in order to increase the productivity of the drilling process by increasing the impact power, the body is made up of and with bores in the inner surface in the front and rear portions of the liner and located in

the front part of the cylinder and having exhaust ports for communication between the bore of the cylinder, and the axial channel of the impactor is stepped, with a stage of smaller diameter of the axial channel forming an additional working stroke chamber with the crown receiving pipe permanently connected to the mainline and in the forward position of the impactor with the camera idle move

2. The pneumatic hammer according to claim 1, of which there are bores in the front lower part of the striker, and grooves are hollowed on the outer surfaces of the core receiver pipe and the greater striker stage, and in the front position of the striker the pipes inform the idling chamber and the additional working stroke chamber between each other, and the grooves of the impactor - the working stroke chamber

bore cylinder located in its tail.

3. Air hammer according to paragraphs. 1 and 2, about t l and - due to the fact that on the outer surface of the rock-destructive tool

a groove connected to the atmosphere is made, with holes in the sleeve for communicating the front bore of the housing with the groove of the rock-breaking tool, and in the lower part of the air distribution tube there are blocking holes, while the longitudinal grooves of the core receiving pipe are arranged to overlap with a step of a smaller diameter of the axial channel

drummer with the axial movement of the latter.