ПОГРУЖНОЙ ПНЕВМОУДАРНИК Российский патент 2000 года по МПК E21B4/14 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения скважин.

Известен погружной пневмоударник, у которого корпус выполнен с продольными пазовыми воздухоподводящими каналами, надетой на него посредством горячего прессования или клеящего вещества, гильзой (см. а.с. СССР N 173180, кл. E 21 C 3/24, 1963 г.).

Недостатком такого пневмоударника является низкая эксплуатационная надежность герметизации впускных и выпускных пазовых каналов, поскольку в процессе работ тонкостенные гильзы и корпус деформируются в радиальном направлении с осевым относительным смещением и в соединении появляется зазор.

Известен также погружной пневмоударник, у которого между корпусом и гильзой выполнены впускные каналы, а выпуск воздуха осуществляется по осевому отверстию долота, соединенному с муфтой посредством закладных элементов и полуколец (см. патент США N 3517754 1970 г.).

Недостатком этого пневмоударника является нецентральный удар, отрицательно влияющий на стойкость ударника и инструмента.

Наиболее близким по технической сущности является погружной пневмоударник, содержащий гильзу, корпус с продольными наружными выступами, разделяющими впускные и выпускные каналы, ударник, муфту с продольными выпускными каналами и пазами, долото с боковыми продольными выпускными каналами и пазами (см. авторское свидетельство СССР N 977756, кл. E 21 C 3/24, 1980 г.).

В этом пневмоударнике решается задача герметизации впускных и выпускных каналов за счет размещения части их в ударнике и обеспечивается центральный удар по долоту, повышающий эффективность разрушения породы и стойкость долота.

Недостатками этого пневмоударника является низкая эксплуатационная надежность ударника из-за наличия в нем совмещенных по длинам впускных и выпускных боковых и радиальных каналов и трехступенчатая посадка ударника в гильзе, корпусе и муфте, вызывающая высокое трение и износ деталей. Необходимость посадки передней части ударника в муфте вызвано здесь применением соединения с долотом за счет продольных пазов и выступов, что препятствует размещению в этом соединении бокового выхлопа достаточного сечения без снижения стойкости долота.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эксплуатационной надежности пневмоударника.

Достигается это тем, что в пневмоударнике, содержащем гильзу, корпус с продольными наружными выступами, разделяющими впускные им выпускные каналы, ударник, муфту с продольными выпускными каналами и пазами, долото с боковыми продольными выпускными каналами и пазами, в продольных выступах корпуса выполнены продольные пазы полукруглого сечения с хордовым скосом в сторону выпускных каналов и размещен эластичный шнур, а в продольных пазах муфты и долота установлены закладные элементы, длина которых не превышает длину блокировочного хода и пазов муфты.

Отличительными признаками предлагаемого погружного пневмоударника от наиболее близкого к нему, указанного выше, является наличие продольных пазов полукруглого сечения с хордовым скосом в сторону выпускных каналов и эластичного шнура, а длина закладываемых элементов и пазов муфты не превышает длину блокировочного хода долота.

Благодаря наличию этих признаков повышается эксплуатационная надежность пневмоударника, так как не нарушается герметичность впускного канала в процессе длительной эксплуатации за счет сжатого эластичного шнура, постоянно контактирующего с корпусом и гильзой, который под действием избыточного давления затягивается в сужающуюся клинообразную щель, образованную хордовым скосом и поверхностью гильзы. Ограниченные длины закладных элементов длиной пазов муфты и длиной блокировочного хода долота позволяет производить сборку долота и муфты без применения блокировочных полуколец, применение которых не позволяет осуществить боковой выхлоп и центральный удар.

Предлагаемый погружной пневмоударник иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 - 3.

На фиг. 1 представлен общий вид передней части пневмоударника в разрезе; на фиг. 2 поперечное сечение I - I; на фиг. 3 - поперечное сечение II - II.

Погружной пневмоударник состоит из гильзы 1, корпуса 2, с выполненными в нем впускным продольным каналом 3, впускным радиальным каналом 4, блокировочным каналом 5, выпускным продольным каналом 6, выпускным радиальным каналом 7 из камеры рабочего хода, выпускным радиальным каналом 8 из камеры холостого хода, кольцевой канавки 9, продольными выступами 10 с продольными пазами 11, хордовыми скосами 12 и эластичным шнуром 13. В корпусе 2 размещен ударник 14. К передней части гильзы 1 присоединена муфта 15 с долотом 16 и закладными элементами 17. В долоте 16 выполнены глухие продольные пазы 18 под закладные элементы 17, продувочные каналы 19 и продувочные пазы 20, которые через радиальные торцевые каналы 21 муфты 15 соединены с кольцевой канавкой 9 корпуса 2.

Сборка пневмоударника осуществляется следующим образом.

В продольные пазы 11 корпуса 2 укладывается растянутый эластичный шнур 13 и в таком положении вставляется в гильзу 1 до рабочего положения. Затем концы шнура 13 отпускаются, он сжимается до контакта с гильзой, а излишки шнура 13 обрезаются. Затем на долото 16 до упора одевается муфта 15, в пазы 18 помещаются закладные элементы 17 и муфта 15 присоединяется к передней части гильзы 1. Далее сборка осуществляется обычным способом.

Воздухораспределение пневмоударника может быть выполнено по клапанной, золотниковой, с продольным выхлопом или дроссельной схемам, поэтому впускные каналы в камеру рабочего хода на фиг. 1 не показаны.

Пневмоударник работает следующим образом.

Сжатый воздух, в зависимости от положения ударника 14, поступает по каналам 3 и 4 в камеру холостого хода, перемещая ударник 14 назад до открытия выхлопных каналов 8, или в камеру рабочего хода, перемещая ударник 14 вперед до открытия каналов 7 и удара по хвостовику долота 16. Выхлопной воздух из каналов 8 и 7 поступает в продольный выхлопной канал 6, кольцевую проточку 9, каналы 20 и 19 в долоте 16 на забой скважины. При выдвижении долота вперед до торцевого контакта с закладными элементами 17 ударник 14 тоже выдвигается вперед, закрывая впускные каналы 4 и открывая блокировочные каналы 5, работа превмоударника в ударном режиме прекращается и осуществляется интенсивная продувка скважины.

Эксплуатационная надежность пневмоударника увеличена благодаря следующим факторам.

Герметичность впускного канала не нарушается в процессе длительной эксплуатации, даже если происходит радиальная деформация гильзы, сдвиг ее или проворачивание относительно корпуса, так как сжатый эластичный шнур постоянно контактирует с корпусом и гильзой, а также под действием избыточного давления затягивается в сужающуюся клинообразную щель, образованную хордовым скосом и поверхностью гильзы. Ударник имеет максимально простую форму. Соединение долота и муфты несложно в изготовлении, сборке, обладает повышенной износостойкостью. Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет простыми средствами создать длинноходовой высокоскоростной пневмоударник повышенной ударной мощности.

Использование: для бурения скважин. Сущность изобретения: в погружном пневмоударнике, впускные и выпускные каналы которого выполнены в продольных пазах корпуса, размещенного внутри гильзы, в продольных выступах между пазами выполнены дополнительные продольные пазы полукруглого сечения с хордовым скосом в сторону выпускных пазов. В этих пазах с натягом размещен эластичный шнур для герметизации впускных пазов. Выхлопной канал соединен с боковыми продольными каналами долота, а передача вращения долоту осуществлена через муфту с помощью закладных элементов, длина которых не превышает величину блокировочного хода долота. Использование предлагаемого погружного пневмоударника позволяет повысить его эксплуатационную надежность и ударную мощность. 3 ил.

Погружной пневмоударник, содержащий гильзу, корпус с продольными наружными выступами, разделяющими впускные и выпускные каналы, ударник, муфту с продольными выпускными каналами и пазами, долото с боковыми продольными выпускными каналами и пазами, отличающийся тем, что в продольных выступах корпуса выполнены продольные пазы полукруглого сечения с хордовым скосом в сторону выпускных каналов и размещен эластичный шнур, а в продольных пазах муфты и долота установлены закладные элементы, длина которых не превышает длину блокировочного хода долота и пазов муфты.