SU994713A1 - Пневмоударник дл бурени скважин - Google Patents

Description

(54) ПНЕВМОУДАРНИК ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

1 .

Изобретение относитс  к горной промышленности , в частности к пневмоударным устройствам дл  бурени  вертикальных и наклонных скважин в горных породах.

Известен пневмоударник, включающий корпус, поршень-ударник, образующий в корпусе камеры холостого и рабочего ходов, причем на корпусе и поршне-ударнике имеютс  кольцевые проточки 1.

Недостатком пневмоударника  вл етс  то, что при увеличении диаметра скважины, например более 105-130 мм, увеличиваютс  потери энергии и ее рассеивани  в породоразрушающем инструменте вследствие того , что поршень-ударник расположен в корпусе .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому резу льтату  вл етс  пневмоударник дл  бурени  скважин, включающий корпус-ударник с передней относительно направлени  удара и задней кольцевыми проточками, выхлопными окнами, поршень с Двум  штоками, имеющими осевой канал и сообщенные с последним передний и задний радиальные каналы, околоштоковые камеры рабочего и холостого ходов 2.

Недостатком пневмоударника  вл етс  то, что при бурении, например вертикальных скважин, происходит соударение корпусаударника при его холостом ходе с поршнем, привод щее к передаче ударного воздействи  на став штанг и уменьшающее надежность работы устройства. В то же времй дл  облегчени  запуска устройства необходимо создание в околоштоковой камере рабочего хода воздушной подушки, привод щей к ограниченному перемещению в направлении

10 удара (на 20-25 мм) корпуса-ударника относительно поршн , а в этой конструкции невозможно обеспечить наличие такой воздушной подушки.

Цель изобретени  - повышение надеж ,j ности работы, облегчение условий запуска за счет создани  в камере посто нной воздушной подушки.

Эта цельдостигаетс  тем, что в пневмоударнике дл  бурени  скважин, включающем корпус-ударник с передней относитель20 но направлени  удара и задней кольцевыми проточками, выхлопными окнами, поршень с двум  штоками, имеющими осевой канал, и сообщенные с последним передний и задний радиальные каналы, околоштоковые камеры рабочего и холостого ходов, поршень снабжен обратным клапаном, в поршне относительно направлени  удара выполнены передн   и задн   кольцевые проточки и канал запуска, в котором установлен обратный клапан, а в корпусе-ударнике между задней кольцевой проточкой последнего и выхлопными окнами выполнена средн   кольцева  проточка, при этом один из выходов канала запуска расположен в камере рабочего хода, а другой - между задней кольцевой проточкой поршн  и задним радиальным каналом.

На чертеже показан пневмоударник, продольный разрез.

Пневмоударник дл  бурени  скважин состоит из корпуса-ударника 1, поршн  2 с передним 3 и задним 4 полыми штоками, размешенного внутри корпуса-ударника 1, а длина полых штоков 3 и 4 превышает продольные габариты корпуса-ударника 1. Породоразрушаюший инструмент 5 закреплен на переднем полом штоке 3. Внутренн   часть цилиндрического корпуса-ударника 1 имеет переднюю б, заднюю 7 и боковую 8 рабочие поверхности. На его боковой поверхности 8 выполнены передн   9, задн   10, средн   11 кольцевые проточки и выхлопные окна 12, размеш.енные между передней 9 и средней 11 кольцевыми проточками . Поршень 2 имеет центральный осевой канал 13, выполненный в штоках 3 и 4. На боковой поверхности поршн  выполнены радиальные передние 14 и задние 15 каналы , сообщенные с осевым каналом 13 и передн   16 и задн   17 кольцевые проточки поршн  2 в зоне между передними 14 и задними 15 радиальными каналами и каналы 18, соедин ющие околоштоковую камеру рабочего хода 19 и переднюю кольцевую проточку 16. В теле порщн  2 выполнены каналы 20, соедин ющие околоштоковую камеру холостого хода 21 и заднюю кольцевую проточку 17, и канал запуска 22, выходы 23 и 24 которого расположены, соответственно , в камере рабочего 19 хода и в промежутке между задним радиальным 15 отверстием и задней 17 кольцевой проточкой порщн  2. В канале 22 установлен обратный клапан 25.

Наименьшее рассто ние (а) между камерой рабочего 10 хода и выходом 24 канала запуска 22 должно быть равно и.ли больше рассто ни  (в) между передней 6 рабочей поверхностью и средней кольцевой проточки 11 ().

Это условие необходимо дл  того, чтобы в момент запуска выход 24 канала запуска на боковой поверхности поршн  2 открыт дл  поступлени  в него сжатого воздуха из средней кольцевой проточки 11.

Поскольку средн   кольцева  проточка 11 на боковой поверхности 8 расположена между задней кольцевой протОчкой 10 и выхлопными окнами 12, то дл  предупреждени  выхода сжатого воздуха в атмосферу

В момент запуска необходимо, чтобы рассто ние (б) было больше на 10-20 мм рассто ни  (с) от передней рабочей поверхности 6 до задних точек выхлопных окон 12, т. е. .

Дл  того, чтобы сжатый воздух в момент

запуска не попал в камеру холостого хода 21, длина (d) поршн  2 выбираетс  большей на 10-15 мм рассто ни  (Я) от его передней поверхности 6 до задних точек дополнительной кольцевой проточки 11, т. е. .

Дл  обеспечени  перемешени  корпусаударника 1 во врем  запуска вперед до тех пор, пока не откроютс  передние каналы 14 дл  подачи основной массы сжатого воздуха в камеру рабочего хода 19, длина d

поршн  2 выбираетс  равной сумме рассто ни  (Е) между передними точками задних каналов 15 и выхода 4 канала запуска 22 и рассто ни  (тп) между задним радиальным каналом 15 и камерой холостого хода 21, т. е. d а -f В + т.

Кроме того, дл  предотвращени  выхода сжатого воздуха в атмосферу в крайнем переднем положении корпуса-ударника 1, когда он соприкасаетс  с породоразрущаюшим инструментом 5, камера рабочего хода 19 в этот момент посредством канала 18, передней кольцевой проточки 16 и выхлопных окон 12 соединена с атмосферой.

Необходимо, чтобы рассто ние т удовлетвор ло условию , где п - рассто ние между камерой рабочего хода

Q 19 и передней кольцевой проточкой 9 корпуса-ударника I, О - рассто ние между камерой рабочего хода 19 и нижними точка.ми переднего радиального канала 14; р - рассто ние между передней 16 и задней 17 кольцевыми проточками поршн  2.

Пневмоударник работает следующим образом .

Задним полым щтоком 4 посредством конической резьбы его жестко закрепл ют к ставу штанг бурового станка, например 0 НКР - 100М. Ставом штанг пневмоударник подают вперед до упора породоразрушающего инструмента 5 с забоем. Затем, подав сжатый воздух по ставу штанг в задний полый шток 4, включают механизм вращени  става щтанг.

Сжатый воздух из заднего полого штока 4 по каналу 15, средней кольцевой проточки 11, каналу запуска 22 приводит в действие обратный клапан 25, отрегулированный на давление в сети сжатого воздуха, и кана0 лом 18 поступает в камеру рабочего хода 19 и приводит корпус-ударник 1 в движение вперед. Сжатый воздух перемещает корпусударник 1 вперед до тех пор, пока передние радиальные каналы 14 не открываютс  передней кольцевой проточкой 9. При откры5 тии передних каналов 14 сжатый воздух по передней кольцевой проточке 9 и каналам 18 поступает в камеру рабочего хода 19, приводит в дальнейшее перемещение корпусударник 1. В это врем  происходит закрытие обратного клапана 15 в св зи с прекращением подачи сжатого воздуха по каналу запуска 22, выход 24 которого на боковой рабочей поверхности перекрыт в это врем  боковой поверхностью 8. Участие в дальнейшей работе пнёвмоударника обратный клапан 25 не принимает. Не доход  30- 40 мм до передней конечной точки хода корпуса-ударника 1 происходит закрытие передних каналов 14 боковой поверхностью 8 и открытие задних радиальных каналов 15 задней кольцевой проточкой 10. Дальнейшее перемещение корпуса-ударника 1 осуществл етс  за счет расширени  сжатого воздуха в камере рабочего хода 19. В конечной точке хода корпуса-ударника 1 последний наносит удар по вращающемус  породоразрущающему инструменту 5. В это врем  камера рабочего хода 19 поршн  2 посредством каналов 18, передней кольцевой проточки 16 и выхлопных окон 12 соедин етс  с атмосферой, а сжатый воздух через задние радиальные каналы 15 и заднюю кольцевую проточку 10 поступает в камеру холостого хода 21 и приводит в обратное движение корпус-ударник 1. При обратном движении корпуса-удариика I на рассто нии 30-40 мм происходит открытие передних каналов 14 передней кольцевой проточкой 9 и закрытие задних каналов.15 боковой поверхностью 8. Дальнейшее перемещение корпуса-ударника 1 происходит за счет расширени  сжатого воздуха в полости с заднего торца 21 порщн -золотника 2, а также под действием собственного веса.

На рассто нии 20-25 мм до задней конечной точки хода корпуса ударника происходит закрытие передних каналов 14 боковой поверхностью 8, чем создаетс  воздушна  подущка в камере рабочего хода 19. Корпус-ударник 1, не доход  5-10 мм до своего положени  в момент запуска, останавливаетс  и создавшимс  давлением сжатого воздуха выталкиваетс  в направлении удара на рассто ние открыти  передних каналов 14. После открыти  передних каналов 14 цикл повтор етс .

Вращение породоразрушающего инструмента 5 осуществл етс  передним полым

ШТОКОМ 3, который, в свою очередь, вращаетс  от става штанг.

Таким образом, вращающийс  породоразрущающий инструмент 5, наход сь в контакте с горной породой и передава  ей ударные импульсы, генерируемые корпусом-ударником 1, производит ее разрушение и бурение или расширение скважины. Разрушенна  порода падает вниз.

При использовании предлагаемого изобретени  возможно повысить надежность работы и использовать дл  запуска серийного изготавливаемые обратные клапаны , используемые только при запуске пнёвмоударника .

Claims (2)

1.Бегагоен И. А., Д дюра А. Г., Бажал А. И. Бурильные машины. М., «Недра, 1972, с. 163.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 385031, кл. Е 21 С 3/24, 1970 (прототип ).