Гидравлическая бурильная машина ударного действия Советский патент 1983 года по МПК E21B1/26 E21B6/02 

Изобрегтение относится к горной промьпиленности и може.т быть использовано в бурильных установках, использующих в технологических целях энергию удара.

Известно устройство для ударного бурения, включающее корпус, боек, взводящие плунжеры и золотниковый распределитель ClИ.

Недостаток устройства заключается в том, что золотниковый распределитель перемещается буртиками бойка, что снижает надежность работы системы управления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату .к предлагаемой является гидравлическая бурильная машина ударного действия, включающая корпус, подпружиненный В .направлении движения , боек , рабочую камеру, в которой установлены взводящие плунжеры, напорную и сливную магистрали, гидрораспределитель 23.,

Недостаток данного устройства низкая надежность машины в работе. Это обусловлено тем, ч,то гидрбраспределитель кинематически связай с бойком и при этом отсутствуют фиксированные точки его переключения, т.е.. на условия его переключения влияют различные факторы, имеющие место при соударении или отскоке бойка от инструмента.

, Цель изобретения - повышен-ие надежности машины в работе.

Поставленная цель достигается тем что гидравлическая бурильна-я машина ударного действия, включающая корпус, подпружиненный в направлении . движения боек, рабочую камеру, в которой установлены взводящие пунжеры, напорную и сливную магистрали, гидрораспределитель, выполненный в виде имеющего осевой канал стакана, в котором установлен подпружиненный плунжер, и подпружиненного золотника, кинематически связанного с плунжером, которые образуют с корпусом надклапанную полость, при этом ста кан установлен в корпусе с возможностью периодического сообщения рабочей камеры со сливной магистралью, а золотник - с возможностью периодического сообщения надклапанной полости с напорной и сливной магистралями, ,

На чертеже представлена схема гидравлической бурильной машины ударного действия.

Гидравлическая бурильная машина ударного действия включает корпус 1, поршень-боек 2, подпружиненный в направлении движения с помощью упругого элемента - пружины 3 (в качестве упругого элемента может быть использована механическая или гидравлическая пружина), взводящие плунжеры 4, установленные в кольцевой рабочей камере 5, инструмент 6. Автоматически действующий гидрораспреде.литель включает в себя клапан первого каскада в виде двухкромочного золотника 7, который поджимается пружиной 8, регулируемой с помощьй винта 9. Один конец двухкромочного золотника-7, входящий в надклапанную полость 10 клапана второго каскада, находится в механическом контакте с полым плунжером-толкателем 11, который входит в полость 12 выполненную в теле клапана 13 второго каскада в виде стакана. Причем между плунжером-толкателем 11 и клапаном 13 установлена пружина 14, поджимающая плунжер-толкатель 11 к двухкромочному золотнику 7, а клапан 13 к установочному седлу, выполненному в корпусе 1, осуществляя, таким образом, перекрытие связи подклапанной полости 15 высокого давления . со сливной расточкой 16 в кор пусе, связанной со сливным трубопроводом Г7. Подклапанная полость 15 высокого давления соединена каналом 18 с напорной магистралью 19 и трубопроводом .20 с кольцевой рабочей кймерой 5. Кроме того, подклапаьная полость 15 .связана каналом 21 с полостью 12, образуемой совместно плунжером-тол.кателем 11 и клапа-гном 13. Двухкромочный золотник 7 установлен в осевом отверстии корпуса, в котором выполнены кольцевые расточки 22 и 23. Сливная кольцевая расточка 22 связана каналом 24 со сливным трубопроводом 17, а кольцевая расточка 23 высокого давления, связана кана.лом 2-5 с- каналом. 18 и напорной магистралью 19. Между кольцевыми расточками 22 и 23 имеется канал 26, периодически соединяющий надклапанную полость 10 с расточкой 22 или 23 в зависимости от положения двухкромочного зблот-. ника 7. На внутрненйей поверхности тела корпуса 1, направляющей nopf шень-боек 2, выполнен канал 27, связывающий меясду собой подторцовые полости 28 и 29 поршня, причем канал 27 выполнен на такую длину, что при нанесении удара поршень-боек 2 в конце рабочего хода может, перекрывая своей наружной поверхностью канал 27, сжимать образовавшуюся воздушную подушку и предотвращать возможные удары по корпусу 1 в результате отхода рабочего инструмента 6, например, при отсутствии или недостаточном поджатии бурильной машины к забою. Для создания высокого давления рабочей жидкости в гидросистеме служит насос 30, приводимый в движение двигателем 31. Вращение рабочему инструменту 6 сообщается вращателем 32.

Гидравлическая бурильная машина работает следующим образом.

На чертеже изображеяо предлагаемое устройство в момент хо юстого хода - взвода поршня-бойка 2, когда происходит упругое сжатия пружины 3 накапливающей энергию для последующего разгона поршня-бойка 2 и нанесения удара по рабочему инструменту 6. В этом положении рабочая жидкость под давлением от приводного насоса 30 подается в кольцевую рабочую камеру 5, Иодклапанную иолость 15 и посредством открытой дросельной щели между кромкой золотника 7 и кольцевой расточкой 23 - в подклапанную полость 10. Под дейст-яием давления рабочей жидкости оабочие плунжеры 4 выдвигаясь перемещают поршень-боек 2 и сжимают пружину 3, а клапан 13 второго каскада при этом прижат рабочим давлением к седлу. Усилие- от давления рабочей жидкости, пост упающей в полость 12 посредством толкателя воздействует на двухкромочный золотник 7 и по достижении некоторого заданного давления, на которое настроена пружина 8, он начинает перемещаться. При этом дроссельная щель, связывающая кольцевую расточку высокого давления 23 через канал 26 с надклапанной полостью 10 закрывается и происходит- соединение подклапанной полости со сливной кольцевой расточкой 22-. Соединение надклапанной полости 10 со сливной магистралью приводит к падению давления в- ней до сливного. Со стороны подклапанной полости 15 создается усилие давления, способное открыть клапан второго каскада 13 и он открывается. При этом напорная магистраль 19 .и кольцевая рабочая камера 5 соединяются со сливной магистралью. Давление в гидросистеме падает до сливного. Под Действием потенциальной энергии, аккумулированной упругим элементом - пружиной 3, осуществляется перемещение - рабочий ход поршня-бойка 2, который разгоняясь наносит удар по инструменту 6. Рабочие плунжеры 4 вытесняют рабочую жидкость из кольцевой рабочей-камеры 5 на слив через открытый клапан второго каскада 13. При понижении давления в. гидросистеме до миниму- . ма пружина 8 перемещает двухкромочный золотник 7 и плiJнжep-тoлкaтель 11 в исходное положение, а пружина 14 .закрывает клапан 13 второго каскада. Поступающая во все полости рабочая жидкость под давлением фиксирует все элементы гидрораспределителя в исходном положении и начи.нается следующий рабочий цикл, который повторяется в автоматическом режиме.

Конструктивное исполнение данного устройства позволяет с помощью настройки пружины 8 На определенное давление срабатывания гидрораспределителя -осуществлять управление требуемой энергией удара. Частота ударов легко регулируется изменением расхода приводногонасоса 30. Подбирая соответствующим образом энергию и частоту ударов поршня-бойка 2 по рабочему инструменту 6, можно обеспечить таким образом наиболее оптимальный режим бурения конкретной горной породы

Применение предлагаемой гидравлической бурильной машины ударного действия позволяет получить надежно Действующее устройство со стабильными рабочими параметрами, к положительным качествам предложенного устройства следует отнести упрощение схемы управления процессом взвода бойка, так как управление в данном случае осуществляется только по потоку рабочей жидкост-и (изменением давления срабатывания с помощью настройки пружины и изменением расхода приводного насоса).

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ БУРИЛЬНАЯ МАШИНА УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ, включающая корпус, подпружиненный в направлении движения боек, рабочую, камеру, в котррой установлены взводящие плунжеры, напорную и сливную магистрали, гидрораслределитель, о т личаю-щаяся тем, что, с целью повышения надежности машины в работе, гидрораспределитель выполнен в виде-имеющего осевой канал стакана, в котором установлен подпружиненный плунжер, и подпружиненного- .. золотника, кинематически связанного с плунжером, которые образуют с корпусом надклапанную полость, при этом стакан установлен в корпусе с возможностью периодического сообщения рабочей камеры со сливной магистралью, а золотник - с возможi ностью периодического сообщения надклапанной полости с напорной и сливО) ной магистралями.