Гидравлическая бурильная головка Советский патент 1985 года по МПК E21B1/26 

Изобретение относится к бурильной технике и может быть использовано в горной и строительной промьшшенности для бурения шпуров и скважин в ropjaix породах.

Известна гидравлическая бурильная головка, включающая корпус, поршень , ударник, инструмент, напорную и сливную магистрали Q .

Недостаток данного устройства заключается в значительном износе инструмента из-за большого осевого усилия, возникающего при воздействии на торец поршня давления жидкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является гидравлическая бурильная головкаJ включающая корпус порпзень-ударник, промежуточный боек, инструмент с хвостовиком, напорную и сливную магистрали 2.

Недостаток известного устройства заключается в неэкономичности работы за счет осевых усилий, превьшающи оптимальные значения, что приводит к преждевременному износу инструмента.

Цель изобретения - повьшение эко но -шчности работы за счет оптимизации осевого усилия.

Поставленная цель достигается тем что гидравлическая бурильная головка, включающая корпус, поршеньударник, промежуточный боек, инструмент с хвостовиком, напорную и сливную магистрали, снабжена ступенчатым поршнем, который установлен на хвостовике инструмента и торцевая часть большей ступени которого контактирует с промежуточным бойком, а меньшая ступень размещена со стороны инструмента, при этом ступенчатый поршень образует с корпусом полость, которая постоянно сообщена с напорной магистралью,

На чертеже представлена схема гидравлической бурильной головки.

Гидравлическая бурильная головка содержит корпус I, втулки 2 и 3, поршень-ударник 4) промежуточный боек 5, хвостовик 6, полый ступенчатьй поршень с большей 7 и меньшей 8 ступенями, щпиндель 9, шестерню 0 и мотор П.

В корпусе 1 расположены камеры 12 - 6, Во втулках 2 и 3 выподHei-ш каналы 17 - 22. Полый ступенчатый поршень образует с корпусом полость 23, герметизированную уплотнениями 24, Внутри полого ступенчатого поршня помещен хвостовик бурового инструмента 6, верхняя часть которого соединена со шпинделем 9 шлицевым соединением 25. Камеры 13 и 16 и полость 23 соединены с напорной магистралью 26, а камера 15 и каналы 19 и 22 - со сливной магистралью 27, На поршне-ударнике 4 выполнены пояски 28 и 29,,которые опираются на втулки 2 и 3.

Гидравлическая бурильная головка работает следующим образом.

Жидкость под давлением подают в напорную магистраль 26, Если поршень-ударник 4 находится в таком положении, как показано на чертеже, жидкость из камеры 13 по каналам 18 и 17 поступает в камеру 14, запблняет ее и давление в камере 14 повышается. Воздействуя на поршеньударник 4, сжатая жидкость застав ляет его двигаться назад (вниз по чертежу). Жидкость из камеры 12 по каналу 22 вытесняется в сливную магистраль 27, Торец большей ступени 7 полого ступенчатого поршня при этом погрзжает промежзточиый боек 5 в камеру 4 до упора в корпус 1. Поршень-ударник 4, двигаясь назад, перекрывает своими поясками 28 и 29 каналы 18 и 22, после чего продолжает двигаться за счет перепада давлет НИИ в камерах 14 и 12. Жидкость в камере 14 расширяется, давление в . ней снижается, жидкость в камере 12 сжимается, давление в ней возрастает Продолжая движение, поршень-ударник 4 поясками 28 и 29 открывает каналы 19 и 20. Из камеры 13 жар,кость под давлением по каналам 20 и 21 поступает в камеру 12, из камеры 14 по каналу 19 жидкость поступает в камеру 15 и далее в сливную магистраль 27. Давление в камере 12 возрастает, в камере 14 снижается. Поршень-ударник 4 затормаживается, останавливается и начинает двигаться вперед (по чертежу). Поясками 28 и 29 поршень-ударник 4 перекрывает каналы 18 и 22 и продолжает двигаться за счет перепада давлений в камерах 2 и 14. При этом жидкость в камере 12 расширяется и давление в ней падает, а в камере 14 жидкость сжимается и давление в ней повьш ается. Продолжая движение, поршенЬ-ударник 4 поясками 28 и 29 открывает кат 3 налы 18 и 22. После этого поршеньударник 4 наносит удар по промежуточ ному бойку 5, Удар от промежуточного бойка передается хвостовику бурового инструмента 6. Погружаясь в разрушаемый материал, хвостовик буро вого инструмента 6 продвигается вперед, при этом большая c TvneHb 7 поло го ступенчатого поршня погружается в полость 23,вытесняет из нее жидкость в напорную магистраль 26. Жидкость из напорной магистрали 26 поступает в.камеру 13 и по каналам 18 и 17 - в камеру 14, из камеры 12 по каналу 22 через камеру 15 жидкость поступает в сливную магист--, раль 27, поршень-ударник 4 занимает исходное положение, и цикл повторяется снова. При этом площадь промежуточного бойка 5 равна разности площадей большей 7 и меньшей 8 ступе ней полого ступенчаторого поршня, в этом случае промежуточный боек 5 ока зывается разгруженным от осевого усилия давления жидкости на его торец. Камеры 15 и 13 служат для снижения пульсации давления в сливной 27 и напорной 26 магистраляж. Мотор 11 приводит во вращение через шестер964ню 10 и шпиндель 9 хвостовик бурового инструмента 6, что способствует непрерывному процессу бурения всей площа ди забоя скважины (на чертеже не по-казана). .Когда давление в камере 14 снизится по сравнению с давлением в напорной магистрали 26 за счёт разности давлений в камерах 16 и 14, торец большей ступени 7 полого ступенчатогопоршня перемещает промежуточный боен в исходное положение, вниз до упора в корпус I,. Благодаря размещению меньшей ступени поршня со стороны бурового инструмента, а торца большей ступени с возможностью непосредственного взаимодействия с промежуточным бойком становится возможным компенсировать осевое усилие давления жидкости на промежуточный боек. Применение изобретения позволит разгрузить промежуточньй боёк и исключить при бурении дополнительное поджатие инструмента к породе, что дает возможность эксплуатировать бурильную головку с оптимальным усилием подачи и снизить износ iracTpyмента.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ БУРИЛЬНАЯ ГОЛОВКА, включающая корпус, поршень-у: арник, промежуточный боек, инструмент с хвостовиком, напорную и сливную магистрали, о т л и ч а ющ а я с. я тем, что, с целью повьшеч. ния экономичности работы за счет оптимизации oceBoriD усилия, она снабжена ступенчатым поршнем, который установлен на хвостовике инструмента и торцевая часть большей ступени которого контактирует с промежуточным бойком, а меньшая ступень размещена со стороны инструмента, при этом ступенчатый поршень образует с корпусом полость, которая постоянно сообщена с напорной магистралью. (Л С