SU861577A1 - Погружное ударное устройство бурильной машины с гидрообъемным приводом - Google Patents

Description

Изобретение относится к горной про— млпленности, в частности к погружшлм ударным рабочим органам бурильных машин, предназначенным для бурения взрывных скважин на открытых горных работах. ⁵

Известен погрузкой пневмоударник, состоящий из корпуса с подвижно размещенным внутри негр бойком, бурового инструмента, соединенного с корпусом при помощи шпоночного или шлицевого сочинения, органа управления и двух рабочих камер переменного объема flj.

Недостатками пневмоударника являются низкий КПД, низкая энерговооруженность, плохие эргономические показатели.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является погружное ударное _ж устройство бурильной машины с гидрообъемным приводом, содержащее корпус с рабочей камерой, камерами обратного хода и слива, поршень-боек с поршнем, имеющим двусторонний шток, внутри которого расположён подпружиненный двухпоясковый двухпозиционный золотник управления, камеру повышенного давления в стакане аккумулятора, буровой инструмент, сливную и напорную магистрали [2J. Корпус с подвижно размещенным внутри него разъемным поршнем-бойком, шпиндель, жестко соединенный с буровым ставом, являющийся одновременно выходным валом гидравлического вращателя с гидромотором, подпружиненньВ! золотник, размещенный в центральной расточке поршня бойка, ограничитель расхода жидкости, вклюценный параллельно к гидромотору вращателя, подключенному последовательно в напорную магистраль, и имеющая напорную сливную и аккумулирующую камеры. Его недостатками являются низкая надежность узла уплотнения газовой аккумулирующей камеры, невозможность использования ударного узла в качестве погружного рабочего органа затраты

86Г577 на периодическое подзаряжение газом высокого давления аккумулирующей камеры: потери энергии удара в штангах при использовании машины в качестве выносного рабочего органа $

Целью изобретения является повышение КПД и эффективности работы ударного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено реверсивным ю напорным золотником, размещенным в цилиндре стаканом для камеры повышенного давления и поршнем со штоком, имеющим канал с обратным клапаном для сообщения камеры повышенного дав- 1.5 ления со вспомогательной камерой, которая образована поршнем и стаканом и сообщена со сливной магистралью, при этом камера обратного хода выполнена с возможностью периодического сообще- ₂₀ ния с напорной и сливной магистралями посредством каналов в поршне-бойке и реверсивного напорного золотника.

На фиг.1 и 2 изображено устройство, продольные разрезы; на фиг.З - ₂₅ гидравлическая схема предлагаемого устройства.

Ударное устройство состоит из корпуса I , в котором размещены переходная распределительная муфта 2, гидравлический поршневой аккумулятор, включающий стакан 3, и поршень 4 со штоком, распорную втулку 5 и поршеньбоек, состоящий из бойка 6 и поршня 7 с двусторонним штоком, и бурового инструмента 8, закрепленного посредством закладной шпонки 9 в переходнике 10. Корпус с переходником соединяется через прессовую рубашку 11.

В продольной осевой расточке поршня-бойка размещен подпружиненный двухпоясковый двухпозиционный золотник управления 12, а в гнезде, выполненном в поршне гидравлического аккумулятора, размещен обратный клапан 1.3, снабженный штоком для его механического открытия в крайнем левом положении. Устройство имеет реверсивный золотник 14. Стакан и поршень аккумулятора совместно с распорной втулкой и штоком поршня-бойка образуют рабочую камеру 15 повышенного давления и вспомогательную камеру 16, соединенную со сливом, а также камеру 17 рабочего хода. Поршень-боек совместно с корпусом образуют штоковые камеры обратного хода 18 и слива 19, а совместно с золотником управления камеру управления 20 и две торцовые камеры разного сечения, постоянно соединенные между собой и со сливной камерой. Межпоясковая проточка 21 золотника в зависимости от положения последнего соединяет камеру обратного хода 18 через каналы взвода 22 с энергоподводящими каналами 23 или сливными каналами 24, соответственно соединенными с камерами 17 и 19.В поршне-бойке выпОлнены канал управления 25, который в зависимости от положения поршнябойка в корпусе соединяет камеру управления 20 со сливом или напором. Камера повьппенного давления 15 при помощи реверсивного напорного золотника 14 и обратного клапана по каналу 26 в поршне гидроаккумулятора имеет возможность подпитываться жидкостью под напорным давлением в автоматическом режиме.

Каналы 21 и 28, выполненные в корпусе, являются напорной и сливной магистралями и служат для подвода и отвода рабочей жидкости из камер ударного устройства, а каналы 29 для подачи средства продувки на забой скважины.

Работу ударного устройства можно проследить по гидравлической схеме, приведенной на фиг.З. Перед включением насоса реверсивный напорный золотник 14 находится в левом положении и соединяет напор и слив маслостанции соответственно с каналами 28 и 27, а золотник управления 12 под действием упругой силыпружины занимает правое положение и взаимодействует с рабочими каналами в поршне-бойке* После включения насоса жидкость под некоторым давлением по каналу 28 в корпусе 1 одновременно поступает во вспомогательную 16, сливную 19 и управляющую 20 камеры, а из камеры 16 через обратный клапан 13 и канал 26 в рабочую камеру 15 гидроаккумуЛятора, причем жидкость, поступающая в камеры 15 и 16, совершает полезную работу, перемещая поршень 4 вправо, в то время как две другие камеры 19 и 20 в этот период выпол⁵⁰ няют роль пассивных полостей, не имеющих связь со сливом. Поршень 4 перемещается вправо до встречи с распорной втулкой 5. В дальнейшем, благодаря непрерывной работе приводного насо55 са, давление жидкости в гидросистеме . резко повышается, и происходит переключение реверсивного напорного золотника. Меняется напор со сливом и жид- . 861577 6 кость под давлением по напорному кана· лу 27 в корпусе 1 поступает в плунжерную камеру 17, а оттуда через энергоподводящий канал 2-3, межпоясковую проточку 21 золотника 12 и · каналы взвода 22 - в камеру обратного хода 18, в результате поршень-боек движется· влево, вытесняя жидкость из сливной камеры 19 в сливную магистраль и сжимая жидкость в камерах 17 и 16, пришлем жидкость, находящаяся в камере .15, сжимается под давлением, превышающем давление в камере 17 на величину, равную перепаду торцовых площадей поршня 4 . Перемещение поршня-бойка влево сопровождается незначительным повышением величины взводящей силы и продолжается до тех пор, пока канал управления 25 не выйдет в камеру обратного хода 18, после чего жидкость попадает в камеру управления 20 и перебрасывает золотник 12 в левое положение, ₍в результате каналы взвода 22 отсекаются от энергоподводящего канала 23 посредством второго пояска золотника управления 12 по направлейию рабочего хода и соединяется со.сливными каналами через межпоясковую проточку 21. Происходит выравнивание давления жидкости в камерах 19 и 18 и поршень-боек под действием давления жидкости со стороны камеры 17 сначала затормаживается, а затем ускоренно движется для нанесения удара по хвостовику бурового инструмента 8. В период совершения рабочего хода поршнем-бойком поршень 4 вначале продолжает перемещаться влево, поглощая избыточную энергию привода, а затем по достижении' скорости порш- , ня-бойка величины, соответствующей расходу энергии привода, останавливается и начинает двигаться в обратном направлении, передавая потенциальную энергию гидроаккумулятора поршню*- < бойку. В это время золотник 12 остается в левом положении благодаря силам инерции покоя своей массы и гидродинамического потока. Ускоренное движение поршня-бойка вправо завершается « нанесением удара по хвостовику инструмента, в результате чего золотник под совместным действием упругой СИЛЫ пружины и сил инерции перебрасывается в правое положение, отсекая j каналы взвода 22 от сливных каналов 24 и соединяя их с энергоподводящими каналами 23. Далее цикл повторяется.

От цикла к циклу объем жидкости в камере 15 за счет утечки будет уменьшаться, причем до совершения определенного количества циклов поршнем5 . бойком эти утечки будут компенсироваться подвиганием поршня 4 к стакану 3, а в дальнейшем наступает момент, когда поршень 4, выполняя очередное подвигание, открывает обрат10 ный клапан 13 и через канал 26 соединяет камеру 15 со сливом. В результате давление в гидросистеме понизится и реверсивный напорный золотник под действием упругой силы пружины, 15 преодолевая остаточное давление напора, переходит в левое положение.

В дальнейшем происходит процесс, описанный аналогично пусковому моменту.

м

Предложенное устройство имеет меньшие габариты по сравнению с прототипом и может быть использовано в качестве погружного рабочего органа бурильной машины. Это обстоятельство позволяет увеличить мощность, подводимую к забою скважины, и на этой основе более эффективно вести буровые работы при одновременном обеспечении высокого КПД, исключить потери энергии ударов в штангах, и потери, связанные с необходимостью периодического подзаряжения газом пневмокамеры. Обратный клапан совместно с реверсивным, напорным золотником, обеспечивая *⁵ подпитку рабочей камеры повьнпеиного давления в автоматическом режиме, (фактически снижает до нуля длительности вспомогательных процессов, свя₍ заиных с подпиткой.

Claims (1)

1. , Изобретение относитс  к горной про ьолпленности, в частности к погружт.1м ударным рабочим органам бурильных машин , предназначенным дл  бурени  взрывных сквджин на открытых горных работах . Известен погрузной пневмоударник, СОСТОЯ1ЦИЙ из корпуса с подвижно размещенным внутри него бойком, бурового инструмента, соединенного с корпусом при помощи шпоночного или шлицевого со :динени , органа управлени  и двух рабочих камер переменного объема ПЛ. Недостатками пневмоударника  вл ютс  низкий КПД, низка  энерговооруженность , плохие эргономические показатели .. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  погружное ударное устройство бурильной машины с гидрообъемным приводом, содержащее корпус с рабочей камерой, камерами обратного хода и слива, поршень-боек с поршнем. имеющим двусторонний шток, внутри которого расположен подпружиненный двухпо сковый двухпозицконный золотник управлени , камеру повьш1енного давлени  в стакане аккумул тора, буровой инструмент, сливную и напорную .магистрали fzj. Корпус с подвижно размещенным внутри него разъемным поршнем-бойком, тпиндель, жестко соединенный с бурОЕМм ставом,  вл ющийс  одновременно выходным валом гидравлического вращател  с гидромотором, подпружиненнь золотник, размещенный в центральной расточке поршн  бойка, ограничитель расхода жидкости, включенный параллельно к гидромотору вращател , подключенному последовательно в напорную магистраль, и имеюща  напорную сливную и аккумулирующую камеры . Его нeдocтaткa 0l  вл ютс  низка  надежность узла уплотнени  газовой аккумулирующей камеры, невозможность использовани  ударного узла в качестве погружного рабочего органа затраты 38 на периодическое подзар жение газом высокого давлени  аккумулирующей камеры: потери энергии удара в штангах при использовании машины в качестве ныиосного рабочего органа Целью изобретени   вл етс  повьппение КПД и эффективности работы ударного устройства. Поставленна  цель достидаетс  тем, что устройство снабжено реверсивным напорным золотником, размещенным в цилиндре стаканом дл  камеры повьппенного давлени  и поршнем со штоком, имеющим канал с обратным клапаном дл  сообщени  камеры повышенного давлени  со вспомогательной камерой, кот ра  образована поршнем и стаканом и сообщена со сливной магис-тралью, при этом камера обратного хода выполнена с возможностью периодического сообщени  с напорной и сливной магистрал ми посредством каналов в поршне-бойк и реверсивного напорного золотника. На фиг.1 и 2 изображено устройство , продольные разрезы; на фиг.З гидравлическа  схема предлагаемого устройства. .Удггрное устройство состоит из кор са I, в котором размещены переходна  распределительна  муфта 2, гидравлический поршневой аккумул тор, включающий стакан 3, и поршень 4 со штоком , распорную втулку 5 и поршеньбоек , состо щий из бойка 6 и поршн  7 с двусторонним штоком, и бурового инструмента 8, закрепленного посредством закладной шпонки 9 в переходнике 10. Корпус с переходником соедин етс  через прессовую рубашку 11. В продольной осевой расточке порш н -бойка размещен подпружин( двухпо сковый двухпозиционный золотн управлени  12, а в гнезде, выполненном в поршне гидравлического аккумул тора , размещен обратный клапан 13, снабженный штокОм дл  его механического открыти  в крайнем левом положе нии. Устройство имеет реверсивный золотник 14. Стакан и поршень аккуму л тора совместно с распорной втулкой и штоком поршн -бойка образуют рабочую камеру 15 повьш1енного давлени  и вспомогательную камеру 16, соедине ную со сливом, а также камеру 17 рабочего хода. Поршень-боек совместно с корпусом образуют штоковые камеры обратного хода 18 и слива 19, а совместно с золотником управлени  камер управлени  20 и две торцовые камеры 7 разного сечени , посто нно соединенНые между собой и со сливной камерой. Межпо скова  проточка 21 золотника в зависимости от положени  последнего соедин ет камеру обратного хода 18 через каналы взвода 22 с энергоподвод щими каналами 23 или сливными каналами 24, соответственно соединенными с камерами 17 и 19.В поршне-сбойке выпЬлнены канал управлени  25, который в зависимости от положени  поршн бойка в корпусе соедин ет камеру управлени  20 со сливом или напором. Камера повьшенного давлени  15 при помощи реверсивного напорного золотника 14 и обратного клапана по каналу 26 в поршне гидроаккумул тора имеет возможность подпитыватьс  жидкостью под напорным давлением в автоматическом режиме. Каналы 27 и 28, выполненные в корпусе ,  вл ютс  напорной и сливной магистрал ми и служат дл  подвода и отвода рабочей  мдкости из камер ударного устройства, а каналы 29 дл  подачи средства продувки на забой скважины . Работу ударного устройства можно проследить по гидравлической схеме, приведенной на фиг.З. Перед включением насоса реверсивный напорный золотник 14 находитс  в левом положении и соедин ет напор и слив маслостанции соответственно с каналами 28 и 27, а золотдагк Управлени  12 под действием упругой силы пружины . занимает правое положение и взаимодействует с рабочими каналами в поршне-бойке После включени  насоса жидкость под некоторым давлением по каналу 28 в корпусе 1 одновременно поступает во вспомогательную 16, сливную 19 и управл ющую 20 камеры, а из камеры 16 через обратный клапан 13 и канал 26 - в рабочую камеру 15 гидроаккумул тора , причем жидкость, поступающа  в камеры 15 и 16, совершает полезную работу, перемеща  поршень 4 вправо, в то врем  как две другие камеры 19 и 20 в этот период выполн ют роль пассивных полостей, не имеющих св зь со сливом. Порщень 4 перемещаетс  вправо до встречи с распорной втулкой 5. В дальнейшем, благодар  непрерывной работе приводного насоса , давление жидкости в гидросистеме . резко повьш1аетс , и происходит переключение реверсивного напорного золот пика. Мен етс  напор со сливом и жид5 .., 8 кость под давлением по напорному кана лу 27 в корпусе I поступает в плунжер ную камеру 17, а оттуда через энергопрдвод щий канал 2-3, межпо сковую про точку 21 золотника 12 и каналы взвода 22 - в камеру обратного хода 18, в результате поршень-боек движетс влево , вытесн   жидкость из сливной камеры 19 в сливную магистраль и сжима  жидкость в камерах 17 и 16, при чем жидкость, наход ща с  в камере .15 сжимаетс  под давлением, превышающем давление в камере 17 на величину, рав ную перепаду торцовых площадей поршн  4. Перемещение поршн -бойка влево сопровождаетс  незна:чительнь1м повышением величины взвод щей силы и продолжаетс  до тех пор, пока канал управлени  25 не выйдет в камеру обратного хода 18, после чего жидкость попадает в камеру управлени  20 и перебрасывает золотник 12 в левое положение,в результате каналы взвода 22 отсекаютс  от энергоподвод щего канала 23 посредством второго по ска золотника управлени  12 по направлейи рабочего хода и соедин етс  со.сливfflii№i каналами через межпо сковую проточку 21. Происходит выравнивание давлени  жидкости в камерах 19 и 18 и порщень-боек под действием давлени  жидкости со стороны камеры 17 сначала затормаживаетс , а затем ускоренно движетс  дл  нанесени  удара по хвостовику бурового икструмента 8. В период совершени  рабочего хода пдршнем-бойкрм поршень 4 вначале продолжает перемещатьс  влево, поглоща  избыточную энергию привода, а затем по достижении скорости поршн -бойка величиш 1, соответствующей расходу энергии привода, останавливаетс  и начинает двигатьс  в обратном направлении, передава  потенциаль ную энергию гидроаккумул тора поршню бойку. В это врем  золотник 12 остает с  в левом положении благодар  силам инерции поко  своей массы и гидродинамического потока. Ускоренное движение поршн -бойка вправо завершаетс  нанесением удара по хвостовику инструмента , в результате чего золотник под совместным действием упругой сиЛь1 пружины и сил инерции перебрасы . ваетс  в правое положение, отсека  каналы взвода 22 от сливных каналов 24 и соедин   их с энергоподвод щимй каналами 23. Далее цикл повтор етс . 7 От цикла к циклу обьем жидкости в камере 15 за счет утечки будет уменьшатьс , причем до совершени  определенного количества циклов поршнембойком эти утечки будут компенсироватьс  подвиганием поршн  4 к стакану 3, а в дальнейшем наступает момент , когда поршень 4, выполн   очередное подвигание, открывает обратили клапан 13 и через канал 26 соедин ет камеГУ 15 со сливом, В результате давление в гидросистеме пониэитс  и реверсивный напорный золотник под действием упругой силы пружины преодолева  остаточное давление напора , переходит в левое положение. В дальнейшем происходит процесс, описанный аналогично пусковому моменту . Предложенное устройство имеет меньшие габариты по сравнению с прототипом и может быть использовано в качесТВе погружного рабочего органа бурильной машины. Это обсто тельство позвол ет увеличить мощность, подводимую к забою скважины, и на этой основе более эффективно вести буровые работы при одновременном обеспечении высокого КПД, исключить потери энергии уДаров в штангах, и потери, св занные с необходимостью периодического подзар жени  газом пневмокамеры. Обратный клапан совместно-с реверсивным, напорньш золотником, обеспечива  подпитку рабочей камеры повьш1енного давлени  в автоматическом режиме, практически Снижает до нул  длительности вспомогательных процессов, св занных с подпиткой. Формула изобретени  Погружное ударное устр ойство бурильной малшны с гидрообъемным приводом , содер жащее корпус с рабочей камерой« камерами обратного хода и слива, поршень-боек с поршнем, имеюШ1ИМ двусторонний шток, внутри которого расположен подпружиненный двухпо ск;о вый двухпозицио ный золотник управлени , камеру пов{.ш1енного давлени  в Ьтакане аккумул тора, буровой инструмент сливную и напорную магистрали и отличающеес   тем, что, с целью повышени  КПД, устройство снабжено реверсивным напор1Шй золотником размещенными в цилинд|Е е стаканом дл  камеры повь венного давлени  и поршнем со штоком.