ПНЕВМОУДАРНИК Российский патент 2003 года по МПК E21B4/14 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к погружным пневматическим машинам ударного действия, используемым, например, при бурении скважин большого диаметра.

Известны пневмоударники, включающие переходник и буксу, закрепленные посредством резьбовых соединений на противоположных торцах цилиндрического корпуса с камерами прямого и обратного ходов, полый поршень-ударник и центральную воздухораспределительную трубку (см. авт. св. СССР 1060792, кл. Е 21 С 3/24, 1983 г., и авт. св. СССР 1081340, кл. Е 21 С 3/24, 1984 г.).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является погружной пневмоударник, включающий переходник и буксу, закрепленные посредством резьбовых соединений на противоположных торцах цилиндрического корпуса с камерами прямого и обратного ходов, полый поршень-ударник и центральную воздухораспределительную трубку (см. авт.св. СССР 1084437, кл. Е 21 С 3/24, 1984 г.).

Указанные выше известные технические решения имеют общие недостатки. При использовании для бурения скважин большого диаметра возникают действующие на них большие крутящие моменты и осевые усилия, что приводит к сильному затягиванию резьбовых соединений переходника и буксы в корпусе. Это приводит к затруднениям при разборке пневмоударника. Кроме того, корпус пневмоударника имеет стенки большой толщины, т.к. сам он с резьбовыми соединениями является "несущей" конструкцией, обеспечивающей передачу большого осевого усилия и крутящего момента. Увеличенная толщина стенки корпуса пневмоударника (без уменьшения внутреннего диаметра и сохранении мощности пневмоударника), уменьшает расстояние между корпусом и стенками скважины, что препятствует выносу крупных кусков шлама от бурения, которые переизмельчаются в забое скважины, а уже затем выносятся из скважины, на что дополнительно расходуется энергия, увеличивается износ бурового инструмента и снижается скорость бурения.

Изобретение решает задачу снижения трудоемкости, энергоемкости, износа бурового инструмента и увеличения скорости бурения путем разгрузки корпуса и резьбовых соединений пневмоударника от большого осевого усилия и крутящего момента, а также выноса крупных фракций бурового шлама из забоя скважины.

Для достижения поставленной цели заявленное изобретение - пневмоуданик содержит следующие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной задачи.

Изобретение содержит переходник и буксу, закрепленные на противоположных торцах цилиндрического корпуса с камерами прямого и обратного ходов, полый поршень-ударник и центральную воздухораспределительную трубку.

По отношению к наиболее близкому аналогу у заявляемого имеются следующие отличительные признаки. Переходник и букса соединены с корпусом посредством шлицов, а между собой - болтовыми соединениями, равномерно расположенными снаружи по периметру корпуса.

Такая совокупность признаков снижает трудоемкость, энергоемкость, износ бурового инструмента и увеличивает скорость бурения. Достигается это следующим образом.

В прототипе все усилия передаются через корпус и резьбовые соединения его с переходником и буксой. Эти резьбовые соединения сильно затягиваются, что затрудняет последующую их разборку. В отличие от прототипа трудоемкость разборки предлагаемого пневмоударника не зависит от величины передающихся усилий через пневмоударник, т.к. нет резьбовых соединений между переходником, корпусом и буксой.

Снижается передача большого осевого усилия и крутящего момента непосредственно через корпус пневмоударника. При этом, часть нагрузки воспринимается болтовыми соединениями, что позволило уменьшить толщину стенок корпуса: путем уменьшения только наружного диаметра, т.е. без снижения мощности пневмоударника. Увеличивается расстояние между стенками скважины и наружной поверхностью корпуса пневмоударника, что позволяет выносить из забоя скважины более крупные куски бурового шлама, исключить их переизмельчение, снизить энергоемкость, износ бурового инструмента и увеличить скорость бурения.

По имеющимся сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявленного изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявленного изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат совокупности признаков, которые отличают от близкого аналога заявленное изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в конструкции пневмоударников. При этом снижается трудоемкость, энергоемкость, износ бурового инструмента и увеличивается скорость бурения. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применяемость".

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид пневмоударника; на фиг.2 - разрез А-А; на фиг.3 - разрез Б-Б.

Пневмоударник содержит переходник 1 и буксу 2, закрепленные на противоположных торцах цилиндрического корпуса 3 с камерами прямого 4 и обратного 5 ходов, полый поршень-ударник 6 и центральную воздухораспределительную трубку 7. Переходник 1 соединен с корпусом 3 посредством шлицов 8, а букса 2 - посредством шлицов 9. Переходник 1 соединен с буксой 2 болтовыми соединениями в виде шпилек 10 с левой и правой резьбами на противоположных концах. Шпильки 10 выполнены с шестигранными утолщениями под ключ расположенными в кольцевой проточке 11 буксы 2. Шпильки 10 равномерно размещены по периметру в продольных проточках корпуса 3.

Работает пневмоударник следующим образом. Сжатый воздух проходит через центральное отверстие 12 переходника 1, трубку 7, отверстия 13 и 14 поступает в камеру 5 обратного хода. Поршень 6 поднимается в верхнее положение, отверстие 14 перекрывается, а отверстие 13 трубки 7 соединяется с отверстием 15 поршня 6. При этом, сжатый воздух из трубки 7 поступает в камеру 4 прямого хода. Поршень 6, совершая рабочий ход, опускается вниз до удара о коронку 16, которая разрушает забой скважины 17. Далее цикл повторяется.

Крутящий момент передается от переходника 1 к буксе 2 одновременно: через шлицевые 8, 9 соединения, корпус 3 и через шпильки 10, а осевое усилие - от переходника 1 к буксе 2 одновременно через корпус 3 и через шпильки 10. Это позволило снизить нагрузки на корпус 3, а следовательно, уменьшить толщину стенки корпуса 3 за счет уменьшения внешнего диаметра корпуса 3. Чтобы сохранить мощность пневмоударника внутренний диаметр корпуса 3 остается без изменения.

Уменьшение внешнего диаметра корпуса 3 позволило увеличить расстояние "S" между поверхностью корпуса 3 и стенкой скважины 17.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к погружным пневматическим машинам ударного действия, например, при бурении скважин большого диаметра. Пневмоударник включает переходник и буксу, закрепленные на противоположных торцах цилиндрического корпуса с камерами прямого и обратного ходов, полый поршень-ударник и центральную воздухораспределительную трубку. Корпус соединен с переходником и буксой посредством шлицов. Переходник соединен с буксой болтовыми соединениями, равномерно размещенными по периметру корпуса. Изобретение обеспечивает снижения трудоемкости, энергоемкости, износа бурового инструмента и увеличения скорости бурения путем разгрузки корпуса и резьбовых соединений пневмоударника от большого осевого усилия и крутящего момента. 3 ил.

Пневмоударник, включающий переходник и буксу, закрепленные на противоположных торцах цилиндрического корпуса с камерами прямого и обратного ходов, полый поршень-ударник и центральную воздухораспределительную трубку, отличающийся тем, что переходник и букса соединены с корпусом посредством шлицов, а между собой - болтовыми соединениями, равномерно расположенными снаружи по периметру корпуса.