Ударник двойного действия Советский патент 1983 года по МПК E21B4/14 

05

со со

00

Изобретение относится к горной промышленности, а именно машинам для ударного бурения, и может быть использовано при глубоком бурении мерзлых горных нород, при эксплуатации и строительстве шахт и карьеров.

Известен гидроударник двойного действия содержащий корпус с камерами высокого и низкого давления, боек с инерционными втулками-золотниками и наковальню 1.

В данном устройстве при подъеме ударника возникают большие гидравлические сопротивления, а энергия единичного удара мала.

Наиболее близким к предлагаемому является ударник двойного действия с повышенной энергией единичного удара, что споспособству т увеличению производительности бурения 2.

Однако при бурении мерзлых горных пород возникает необходимость в подогреве забоя, при этом низкая температура окружаюш,ей среды должным образом не используется, что снижает термодинамическую эффективность и повышает энергоемкость процесса бурения. При глубоком бурении в связи с большим гидравлическим сопротивлением магистрали питания требуется повышенное давление рабочей среды, что снижает возможность безаварийной работы.

Цель изобретения - снижение энергоемкости и повышение надежности работы при глубоком бурении мерзлых пород.

Указанная цель достигается тем, что в ударнике двойного действия, содержаш,ем корпус с камерами высокого и низкого давления, две наковальник, ударник с реактивными камерами, гидравлически связанными калиброванными соплами с камерами низкого давления, и перепускными окнами, инерционные втулки-золотники для перекрытия перепускных окон ударника, камера высокого давления снабжена нагревателем, а на поверхностях камер высокого и низкого давления установлены контактирующие друг с другом слои капиллярно-пористого материала, пропитанного легкоиспаряющимся жидким теплоносителем.

На чертеже схематично изображен ударник двойного действия, продольный разрез.

Ударник двойного действия содержит кор пус 1 с камерами высокого 2 и низкого 3 и 4 давления, наковальни 5 и 6, ударник 7 с реактивными камерами 8 и 9, гидравлически связанными калиброванными соплами 10 и 11 с камерами низкого 3 и 4 давления, и перепускными окнами 12 и 13, инерционные втулки-золотники 14 и 15 для перекрытия перепускных окон 12 и 13 ударника 7, а на поверхностях камер высокого

и низкого давления установлены контактирующие друг с другом слои 16-18 капиллярно-пористого материала, пропитанного легкоиспаряющимся жидким теплоносителем 19. Внутренние полости корпуса гидроударника вакуумированы, а камера высокого дав ления снабжена нагревателем 20.

Ударник работает следующим образом. Под воздействием теплового потока нагревателя 20, теплоизолированного от скважины, легкоиспаряющийся жидкий теплоноситель 19, пропитанный капиллярно-пористый слой 16 камеры 2 высокого давления, нагревается, закипает и, аккумулируя теплоту парообразования, переходит в газорб, разную фазу, поддерживая давление в камере 2 высокого давления. Из камеры 2 высокого давления поток газообразной фазы теплоносителя 19 через перепускное окно 13 поступает в нижнюю реактивную камеру 9 ударника 7 и, истекая через калиб0 рованноё сопло 11, создает реактивную силу, действующую на противоположную стенку ударника 7. В это время втулка-золотник 14 перекрывает перепускное окно 12, и верхняя реактивная камера 8 через калиброванное сопло 10 связывается с камерой 3 низкого давления. Пониженное давление в камере 3 низкого давления (также как и в камере 4 низкого давления) по.ддерживается за счет конденсации газообразной формы теплоносителя 19, при этом выделяющаяся

0 теплота парообразования отдается мерзлой горной породе, что снижает ее механическую прочность. Сконденсированный теплоноситель 19 транспортируется каппилярно-пористым слоем 17 (для камеры 4 слоем 18) в капиллярно-пористый слой 16 за счет непрерывного высыхания последнего в результате действия капиллярных сил, обусловленных поверхностным натяжением. Под действием реактивной силы калиброванного сопла 11 ударник 7 перемещается до удара о наковальню 5 и останавливается, а инерционные втулки золотники 14 и 15 продолжают движение по инерции. При этом втулка 15 перекрывает окно 13, прекращая поступление газообразной фазы теплоносителя 19 в нижнюю реактивную камеру 9, а

5 втулка 14 открывает через окно 12 доступ газообразной фазы теплоносителя 19 в верхнюю реактивную камеру 8. Истекая из сопла 10, газообразная фаза теплоносителя 19 создает реактивную силу, и ударник 7 двигается в противоположную сторону до уда0 ра о наковальню 6. Цикл работы повторяется.

Автономность привода ударника повышает надежность его работы, а использование низкой температуры породы для конденсации увеличивает термодинамическую эффективность и снижает энергоемкость.

УДАРНИК ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащий корпус с камерами высокого и низкого давления, две наковальни, ударник с реактивными камерами, гидравлически связанными калиброванными соплами с камерами низкого давления, и перепускными окнами, инерционные втулки-золотники для перекрытия перепускных окон ударника, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости и повышения надежности работы при глубоком бурении мерзлых горных пород, камера высокого давления снабжена нагревателем, а на поверхностях камер высокого и низкого давления установлены контактирующие друг с другом слои капиллярно-пористого материала, пропитанного легкоиспаряющимся жидким теплоносителем.