SU883392A1 - Гидравлический бесклапанный ударный механизм дл буровых машин - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к буровым машинам и может быть использовано в горной и строительной отрасл х промышленности .

Известен ударный механизм дл  буровых машин с проточками и каналами/ содержащий рабочие камер«, ступенчатый пориень, золотниковое устройство Ц «

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что оно не позвол ет бесступенчато регулировать длину разгона поршн  и объем рабочих камер. Это снижает эффективность бурени  пород различной крепости.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  гидравлический бесклапанный ударный механизм дл  буровых машин, включающий корпус .с внутренними проточками и каналами дл  подачи жидкости в рабочие камера меха;нкзма, напорную исливную аккумулиругацие полости, ступенчатый поршень, размещенный в

корпусе Г2Г .

Недостатком этого ударного механизма  вл етс  невозможность регулировани  энергии и частоты ударов.

Это снижает эффективность бурени  пород различной крепости.

Все это ограничивает область применени  устройства и не позвол ет эффективно его использовать дл  бурени  пород с широким диапазоном крепости.

Цель изобретени  - обеспечение бесступенчатого регулировани  энер10 гии и частоты ударов за счет изменени  хода разгона поршн  и объема рабочих камер. .

Поставленнай цель достигаетс  тем, что механизм имеет плунжеры, размещенные в рабочих камерах с возможностью осевого перемещени , и по крайней мере две втулки, которые установлены в проточках корпуса с возможностью осевого перемещени  и

20 образуют две пары канавок, при этом одна из канавок первой пары сообщена с напорной аккумулнрующей полостью , одна иэ канавок другой пары сообщена со сливной аккумулирую25 щей полостью, а другие канавки из каждой пары сообщены с рабочими камерами . Кроме того, рабочие камеры выполнены в виде секций, а плунжеры размещены с возможностью осевого фиксированного перемещени  в отверсти х стенок, раздел ющих секции рабочих камер.

На чертеже показано предлагаемое устройство, осевой разрез.

Гидравлический бесклапанный ударный механизм состоит из корпуса и |Поршн  (не обозначены;, втулок 1 и 12 с присоединенными к ним поводкс1ми 3 и 4, плунжеров 5 и б, привода осевого перемещени  втулок 1 и 2, напорной 7 и сливной. 8 магистралей.

Корпус представл ет собой объемную металлоконструкцию, стенки которой образуют кольцевые напорную 9 и сливную 10 аккумулирующие полости, кольцевые рабочие камеры 11 и 12. Рабоча  камера 11 стенками корпуса разделена на секции 13, 14 и 15, причем в стенках выполнено отверстие 16, а рабоча  камера 12 стенками корпуса также разделена на секции 17, 18 и 19, причем в этих стенках также выполнены отверсти  20. На внутренней поверхности корпуса выполнены расточка 21, проточки 22, 23 и 24, а в теле корпуса имеютс  каналы 2530 и пазы 31 и 32. Втулка 2 делит проточку 24 на две части - канавки 33 и 34 и втулка 1 делит проточку 23 на две части канавки 35 и 36. В пазе 31 помещен поводок 4 втулки 2, а в пазе 32 - поводок 3 втулки 1 с возможностью перемещени  вдоль оси механизма. Канавка 35 каналом 27. сообщена с расточной 21 и каналом 26 с рабочей камерой 12, канавка 36 - каналом 28 со сливной аккумулирующей полостью 10, ханавка 3.3 каналом 29 с рабочей камерой 11, канавка 34 - каналом 30 с напорной аккумулирующей полостью 9, проточка 22 соединена с каналом 25 с напорной аккумулирующей полостью 9. Напорна  магистраль 7 соединена с напорной аккумулирующей полостью 9, а сливна  магистраль 8 соединена со сливной аккумулирукнцей полостью 10; Поршень выполнен ступенчатым и помещен в расточке 21 корпуса и состоит из двух штоковых частей 37 к 38 и золотниковой части, включающей две кольцевые проточки 39, 40 и три по ска 41, 42 и 43. Штоковые части 37 и 38 поршн  герметизированы в корпусе уплотнени  44 и 45.

Плунжер 5 помещен в отверсти х 20 корпуса, а плунжер 6 - в отверсти х с возможностью осевого перемещени . На плунжерах 5 и 6 -имеютс  резьбовые части 46 и 47, ввинченные в резьбовые отверсти  корпуса. Дл  удобства ввинчивани  выполнены пазы 48 и 49.

Привод осевого перемещени  втулок 3 и 4 состоит из вала 50 с резьбовым концом 51, ввинченным в корпус Дл  удобства ввинчивани  на резьбово конце 51 имеетс  штурвал 52. На валу 50 имеютс  проточки 53 и 54, в которые вход т поводки 3 и 4 втулок 1 и 2. в передней части механизма расположена наковальн  55 инструмента

Устройство работает следун цим образом.

Жидкость под давлением из напорной магистрали 7 подают в напорную аккумулирующую полость 9. Если механизм находитс  в таком положении, ка показано на чертеже, жидкость из напорной аккумулирующей полости 9 по каналу 30, канавке 34, проточке 40, канавке 33 и каналу 29 поступает в рабочую камеру 11 (рабочего хода; и заполн ет секцию 13, сообщенную открытым отверстием 16 с абочей камерой 11. Жидкость накапливаетс  в рабочей камере 11, давление повышаетс  и давит на поршень из-за разности диси етров по ска 43 и штоковой части 38. Поршень совершает рабочий ход (движетс  вверх , при этом жидкость из расточки 21 по каналу 27, канавке 35, расточке 39, канавке 36 и каналу 28 поступает в сливную аккумулируюсцую полость 10, а оттуда в сливную магистраль 8. Продолжа  двигатьс  вверх, по сок 43 перекрывает канавку 34, одновременно с этим по сок 42 перекрывает канавку 36. В этот момент жидкость под давлением равным давлению в напорной магистрали 7, заполн ет рабочую камеру 11 и секцию 13, давление же в расточке 21 и ,в рабочей камере 12, соединенной с расточкой 21, каналом 26, канавкой 35 и каналом 27, равно давлению сливной магистргши 8. За счет разности этих давлений, расширение этих жидкостей в рабочей камере 11 и сжати  в рабочей камере 12, поршень продолжает совершать рабочий ход, поскольку ширина по ска 42 больше ширины канавки 36 и проточка 22 и канавки 33-36 разобщены.

С этого момента происходит разгон поршн , причем длина разгона, разность давлени  в рабочих камергис 11 и 12, а также их емкость определ ют скорость поршн , а значит и энергию удара. Таким образом, длина разгона поршн  определ етс  его перемещением от точки, когда канавки 34 и 36 одновременно перекрываютс  и до точки, йогда проточкой 40 поршн  сообщатьс  канавки 33 и 36, а канавка 35 сообщитс  с проточкой 32 При этом жидкость из напорной аккумулирующей полости 9 через канал 25 проточку 39, канавку 35, канал 27 поступает в расточку 21, а по каналу 26 в абочую камеру 12 и через отверсти  20 - в секцию 17, давление .в которых.повышаетс  до давлени  в напорной магистрали 7. В то же врем  рабоча  камера 11 и секци  13 через канал 29, канавку 33, проточку 40, канавку 36 и канал 28 сообщаетс  со сливной аккумулирующей полостью 10 и давление в рабочей камере 11 понижаетс  до давлени  в сливной магистрали 8. За счет разности давлений в рабочих камерах 11 и 12 поршень начинает тормозитьс  и в этот момент наносит удар по наковальне 55, После этого поршень совершает обратный ход (движетс  вниз; Далее по сок 42 поршн  перекрывает канавку 36, а по сок 41 перекрывает проточку 22 и канавки 33-36 оказываютс  разобщенными. За счет разности давлений в рабочих камерах 11 и 12 поршень продолжает совершать обратный ход, при этом жидкость в рабочей камере 12 расшир етс , а в рабочей камере 11 - сжимаетс .

Далее проточка 40 сообщает канавки 33 и 34, а проточка 39 - канавки 35 и 36. В этом положении напорна аккумулирующа  полость 9 через канал 30, канавку 34, проточку 40, канавку 33 и канал 29, сообщаетс  с рабочей камерой.11 и секцией 13 через отверстие 16, давление в которых пов шаетс . Сливна  же аккумулирующа  полость 10 через канал 28, канавку 3 проточку 39, канавку 35 и канал 26 сообщаетс  с рабочей камерой 12 и через канал 27 с расточкой 21, давление в которых снижаетс  до давлени  в сливной магистрали 8. Под воздействием перепада давлени  в рабочих камерах 11 и 12 поршень тормозитс , затем цикл мен ет направление движени  и совершает рабочий ход. И цикл начинаетс  снова.

Регулирование энергии и частоты ударой порин  осуществл етс  следующим образом.

При бурении крепких пород требуетс  больша  энерги  единичного удара при небольшой частоте ударов. Дл  этого вращением штурвала 52 вал 50 вывинчиваетс  из корпуса (движетс  вниз), при этом втулки 1 и 2 перемещаютс  в проточках 23 и 24, увлекаемые поводками 3 и 4, заход щими зацепление с кольцевыми проточками 53 и 54, вала 50. Поводки 3 и 4 перемещаютс  в пазах 32 и 31 корпуса вниз, при этом ширина канавок 36 и 34 уменьшаетс . Поскольку ширина по ска 42 поршн  остаетс  посто нной, увеличиваетс  разность между шириной по ска 42 и шириной канавки 36, т.е. увеличиваетсй-длина разгона поршн , а вследствие одинакого перемещени  втулок 1 и 2 перекрытие канавок 34, 36 происходит всегда одновременно . Вместе с тем дл  бурени  крепких пород, плунжеры 5 и 6 вывинчивают из корпуса. При этом открываютс  отверсти  20 и 16, до этого перекрытие плунжерами 5, 6 емкост рабочей камеры 11 увеличиваетс  на емкость секций 13-15, а емкость рабочей камеры 12 - на емкость секций

17-19. Разгон поршн  при таком положении втулок 1 и 2 и плунжеров 5 и 6 происходит на большей длине, а разность давлени  в рабочих камерах 11 и 12, движуща  поршень за счет увеличени  емкости рабочих камер 11 и 12, и жидкости, аккумулированной в них,остаетс  посто нной. Поскольку в устройстве увеличиваетс  длина разгона поршн , а перепад давлени  в рабочих камерах 11 и 12 за

О счет увеличени  их емкости остаетс  (ПОСТОЯННЫМ, скорость поршн  к кон|цу разгона увеличиваетс , а значит увеличиваетс  энерги  единичного удара . За счет удлинени  хойа поршн 

5 увеличиваетс  врем  цикла, т.е. снижаетс  частота ударов в единицу времени .

Дл  эффективного бурени  м гких пород требуетс  меньша  энерги  уда0 ра поршн  и более высока  частота ударов. Дл  этого вал 50 штурвалом 52 ввинчиваетс  резьбовым концов 48 в корпус (движетс  вверх;, в корпус также ввинчиваютс  плунжеры 5 и 6.

Втулки 1 и 2 через поводки 3 и 4

5 перемещаютс  в проточках 23 и 24 корпуса , при этом ширина канавок 34 и 36 увеличиваетс , секции 17-19 изолируютс  от рабочей камеры 12, а секции 13-15 - от рабочей кгинеры 11.

0 Происходит уменьшение объемов -рабочих камер 11 и 12 и уменьшаетс  ход разгона поршн . Вследствие этого поршень в конце разгона имеет меньшую скорость и меньшую энергию удара,

5 , при этом увеличиваетс  частота ударов . .

Снабжение корпуса механизма двум  втулками с возможностью осевого перемещени  позвол ет бесступенчато

0 регулировать величину хода разгона поршн , а установка в рабочих камерах двух плунжеров с возможностью осевого перемещени  обеспечивает бесступенчатое изменение объемов рабочих камер. При одновременном

5 регулировании этих величин (хода разгона поршн  и емкости рабочих камер) можно бесступенчато регулировать предударную скорость поршн  и врем  цикла,т.е. энергию единичного удара

0 и частоту ударов, Снабжение механизма приводом осевого перемещени  втулок позвол ет регулировать длину разгона поршн  без разборки механизма , что делает регулирование удоб5 ным и оперативным. Регулирование энергии и частоты ударов поршн  позвол ет эффективно вести бурение в различных по крепости породах, повысить универссшьность механизма, уме0 ньшить парк буровой техники. Выполнение рабочих камер секционными и размещение плунжеров в отверсти х стенок , раздел ющих секции рабочих камер, позвол ет уменьшить размеры плунжеров и их ход при равных параметрах

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Гидравлический бесклапанный ударный механизм для буровых машин, включающий корпус с внутренними проточками и каналами для подачи жидкости в рабочие камеры механизма, напорную и сливную аккумулирующие полости, ступенчатый поршень, размещенный в корпусе, отличающийся тем, что, с целью обеспечения бесступенчатого регулирования энергии и частоты ударов за счет изменения объема рабочих камер и величины хода поршня, механизм имеет плунжеры, размещенные в рабочих камерах с возможностью осевого перемещения и по крайней мере две втулки, которые установлены в проточках кор- пуса с возможностью осевого перемещения и образуют две пары канавок, при этом одна из канавок первой пары сообщена с напорной аккумулирующей полостью, одна из канавок другой пае ры сообщена со сливной аккумулирующей полостью, а другие канавки из каждой пары сообщены с рабочими камерами .
2. 2. Механизм по п.1, отлича._ ю щ и й с я тем, что рабочие камеры выполнены в виде секций, а плунжеры размещены с возможностью осевого фиксированного перемещения в отверстиях стенок, разделяющих секции рабочих камер.

   15 источники информации, принятые во внимание при экспертизе

   1. Патент США № 3468222, кл. 173-134, опублик. 1969.

   2. Патент США № 3620312,

   20 кл. 173-138, опублик. 1971 (прототип) .

   ВНИИПИ Заказ 10151/48 Тираж 630 Подписное

   Филиал ППП Патент’*, г. Ужгород, ул .Проектная, 4