НАДДОЛОТНЫЙ ВЛАГООТДЕЛИТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК E21B10/24 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано на станках, предназначенных для бурения взрывных скважин шарошечными долотами.

Известно устройство для бурения скважин, включающее долото, штангу и переходник с поддолотным влагоотделителем, расположенным в верхней части штанги (см.а.с. N 866167, кл. Е 21 С 7/00).

Недостатком этого устройства является усложнение конструкции штанги за счет необходимости размещения в ней второй, коаксиально расположенной трубы. Здесь значительного повышения срока службы шарошечного долота не наблюдается, т.к. в устройстве отсутствует система центрирования, из-за чего кромки лап долот изнашиваются в результате трения о стенки скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является устройство для отделения воды из воздушно-водяной смеси до ее поступления в шарошечное долото, выброса ее над долотом для пылеподавления и направления осушенного воздуха через шарошечное долото на забой скважины для удаления продуктов разрушения (см.техническое описание и инструкцию по эксплуатации НВО-200А 000 ТО), состоящее из переходника, содержащее внутреннюю полость, и влагоотделителя с отсекателем.

К недостатком данного устройства можно отнести, во-первых, неэффективность работы устройства, т. к. масло, отделяемое во влагоотделителе, выбрасывается наружу в качестве отходов, в то время как оно еще не потеряло смазывающих свойств и способно быть использованными повторно; во-вторых, повышенный износ наддолотного влагоотделителя, т.к. отсутствует центратор, что благоприятствует трению о стенки скважины, а, следовательно, повышенному износу устройства.

Целью изобретения является повышение долговечности наддолотного влагоотделителя.

Эта цель достигается тем, что в наддолотном влагоотделителе, включающем переходник, внутренняя полость которого разделена на нижнюю и верхнюю части, в последней из которых установлен закручивающий аппарат, влагоотделитель с отсекателем, образующим с полостью переходника камеру, переходник установлен в центраторе на подшипнике, который последовательно сообщен каналами с нижней частью внутренней полости переходника и с камерой в ее части со стороны отсекателя, а с противоположной стороны камера имеет выход наружу через канал над уровнями центратора и сквозных продольных проемов, которые выполнены по периферии центратора.

Общеизвестна установка шарошечного долота в центраторах для предотвращения осевых колебаний и, как следствие, трений долота о скважину.

Установка в центраторе на подшипниках непосредственно переходника используется в предлагаемом влагоотделителе в новом качестве: как условие для увеличения объема масловодосборочной камеры, усиления свойств сепарации масла и для повторного использования части воздушно-водяной смеси как смазывающего вещества, что соответствует критерию "существенные отличия".

Использование последовательного сообщения подшипника каналами с нижней частью внутренней полости переходника и с камерой в ее части со стороны влагоотделителя в качестве условия для практической реализации свойства сепарации, проявляемого воздушно-водяной смесью в известных технических решениях не обнаружено, что соответствует критерию "существенные отличия".

Выполнение влагоотделителя с выходом наружу через канал над уровнями центратора и его сквозных продольных проемов используется в наддолотном влагоотделителе для исключения засорения узла крепления центратора, что не известно в доступных технических решениях, т.е. соответствует критерию "существенные отличия",
Использование сквозных продольных проемов по периферии центраторов в качестве средства, исключающего засорения узла крепления центратора, в известных технических решениях не обнаружено, что соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже изображен наддолотный влагоотделитель в разрезе.

Наддолотный влагоотделитель включает переходник 1 с внутренней полостью 2. В последней установлен закручивающий аппарат 3, влагоотделитель 4 с отсекателем 5. Влагоотделитель 4 делит внутреннюю полость 2 на верхнюю 6 и нижнюю 7 части и образует с ней своей боковой поверхностью камеру 8. Переходник установлен в центраторе 9 на подшипнике 10. В качестве примера приведен подшипник трения. В переходнике выполнены два канала 11 и 12. Трущаяся поверхность подшипника 10 последовательно сообщена каналом 11 с камерой 8 в ее верхней части со стороны отсекателя 5 и каналом 12 с нижней частью 7 внутренней полости.

Для предотвращения поступления влаги в нижнюю часть 7 через обратный клапан 13 влагоотделитель 4 имеет кольцевую проточку для крепления кольца 14.

Центратор 9 на переходнике 1 от продольного смещения удерживается фиксирующим кольцом 15. Для снижения трения при вращении переходника 1 в центраторе 9 установлена специальная шайба 16.

Камера 8 со стороны, противоположной отсекателю 5 (зона ее дна, имеет выход наружу через канал 17 над уровнем сквозных проемов 18 центратора 9 по его периферии. В канале 17 установлена форсунка 19 со своим обратным клапаном. Предпочтительно выполнение нескольких каналов 13. Проемы 18 представляют собой сквозные продольные (вдоль оси влагоотделителя) отверстия, чередующиеся с ребрами жесткости 20 (как показано на фиг.1). Возможно выполнение проемов 18 в виде сквозных каналов.

Наддолотный влагоотделитель работает следующим образом.

Воздушноводомасляная смесь, поступающая в переходник 1, закручивается в аппарате 3, при выходе смеси во внутреннюю полость 2 вода и масло силами закрученного потока отбрасываются к стенкам переходника 1. Воздух, очищенный от влаги, через обратный клапан 13 поступает в нижнюю часть 7 полости 2. Далее воздух поступает на забой, очищая его от шлама.

Влага поступает во влагосборную камеру 8. Установка центратора 9 на подшипнике 10 исключает поперечные колебания переходника, что способствует более спокойному разделению воды и масла. Вода опускается вниз, а смазка поднимается в верхнюю часть камеры 8. Далее масло, под действием избыточного давления потока, по каналу 11 поступает в подшипник 10, смазывая трущиеся поверхности, и далее по каналу 12 поступает в нижнюю часть 7 полости 2, затем в шарошечное долото, смазывая подшипники долота, что повышает срок его службы.

Вода из нижней части камеры 8 под действием избыточного давления потока, поступает в каналы 17 и далее через форсунки 19 с обратным клапаном выбрасывается наружу в затрубное пространство скважины, смачивая восходящий пылевоздушный поток, коагулируя частички породы, что снижает запыленность. Так как восходящий поток проходит через проемы 18 центратора 9, имеющие меньшую площадь сечения, чем в скважине, возрастает скорость его потока, а это способствует лучшей очистке забоя скважины от шлама, что повышает срок службы долот.

Так как выходы водяных каналов 17 выполнены выше уровня центратора, исключается попадание частиц шлама в подшипник центратора.

Предлагаемое устройство позволяет использовать выделенную смазку для последовательной повторной смазки подшипника центратора и опор шарошечных долот, что приводит к увеличению срока их службы.

Включение центратора в конструкцию переходника позволило:
1. Значительно увеличить объем масловодосборной камеры, что улучшает процесс разделения двухкомпонентной смеси и обеспечивает надежную его последовательную подачу через верхний канал в подшипник центратора и далее в опоры шарошек, что увеличивает долговечность как центратора, так и шарошечных долот.

2. Центрировать долото относительно геометрической оси вращения, что исключает контакты кромок лап со стенками скважины, снижает их износ и способствует повышению срока службы.

3. Центрировать штангу, исключая ее трение о стенки скважины, что позволяет увеличить срок ее службы.

4. Наличие ребер жесткости в конструкции центратора уменьшает проходное сечение затрубного пространства, что способствует увеличению скорости движения пылевоздушного потока и улучшает очистку забоя скважины от разрушенной породы, что способствует росту долговечности шарошечных долот.

5. Расположение водовыбрасывающих каналов над уровнем центратора позволяет исключить попадание мокрого шлама в подшипник скольжения и, следовательно, увеличить срок его службы.

Использование: станки для бурения взрывных скважин шарошечными долотами. Сущность: наддолотный влагоотделитель имеет центрирующие ребра 9. Ребра 9 установлены посредством подшипников 10 на корпусе 1. Подшипники 10 сообщены каналами 11 и 12 с камерой 8 и полостью 7 под клапаном. Камера 8 с обратной стороны корпуса 1 сообщена каналом 17 с затрубным пространством над ребрами 9. 1 ил.

НАДДОЛОТНЫЙ ВЛАГООТДЕЛИТЕЛЬ, содержащий корпус, установленные в корпусе закручивающий аппарат, влагоотделитель с отсекателем, расположенную между влагоотделителем и корпусом кольцевую камеру и размещенный в центральной части корпуса обратный клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности устройства, он снабжен центрирующими ребрами, закрепленными посредством подшипников на корпусе, выполненном с каналами, одни из которых расположены между камерой и подшипниками и полостью под клапаном и подшипниками с возможностью их сообщения, а другие расположены с противоположной стороны корпуса с возможностью сообщения камеры с затрубным пространством над центрирующими ребрами.