Расширитель скважин Советский патент 1985 года по МПК E21B7/28 

Изогбретение относится к буровой технике, конкретно к расширителям, снабженным несколькими ударными механизмами, воздействующими на буровые коронки. Известен расширитель скважин, включаю щий корпус с ударными механизмами, буровые коронки, жестко установленные в корпусе и направляющий фонарь, также жестко установленный в корпусе 1. Недостаток известного расширителя - низкая надежность его в работе, так как буровые коронки и направляющий фонарь, жестко закрепленные в корпусе, часто ло маются. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является расширитель скважин, включающий корпус с размещенными в нем ударными механизмами, буровые коронки, установленные в корпусе с возможностью осевого перемещения, и установленный в корпусе направляющий фонарь с хвостовиком, с упорным бурном и с компенсационным элементом (2. Недостатками этого расширителя является то, что при проходке скважин, особенно по трещиноватым и разрушенным слоям породы, производятся частые отрывы коронок от забоя для продувки скважины от разрушенной породы и предупреждения заклинивания расширителя в скважине. В эти моменты буровые коронки садятся на компенсационный элемент упорного бурта фонаря с ударом и в большинстве случаев ломаются их твердосплавные вставки. Ломается также хвостовик фонаря, который жестко закреплен в корпусе. Цель изобретения - повышение надежности работы расширителя. Указанная цель достигается тем, что в расширителе скважин, включающем корпус с размещенными в нем ударными механизмами, буровые коронки, установленные в корпусе с возможностью осевого перемещения, и установленный в корпусе направляющий фонарь с хвостовиком, с упорным буртом и с компенсационным элементом, последний выполнен в виде втулки с кольцевым днищем, имеющей упругий элемент, установленный в полости втулки, при этом упорный бурт размещен в полости втулки, хвостовик направляющего фонаря в месте сопряжения с упорным буртом и внутренняя поверхность втулки в месте сопряжения с днищем имеют кольцевые канавки, а упругий элемент на кромках торцов имеет кольцевые выступы, размещенные в соответствующих кольцевых канавках хвостовика и втулки, причем на остальных кромках торцов упругий элемент имеет уплотнительные воротники для герметизации полости втулки. Направляющий фонарь установлен в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и фиксирования с помощью фиксатора, выпо.ляенного в виде кольцевой проточки на хвостовике направляющего фонаря, многогранной криволинейной поверхности, сопряженной с кольцевой проточкой со стороны конца хвостовика, и шпонки, устанойленной в корпусе и в кольцевой проточке с возможностью взаимодействия с многогранной криволинейной поверхностью. На фиг. 1 изображен предлагаемый расширитель, продольныйразрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Расшнритель скважин включаеткорпус 1 и размещенные в нем ударные механизмы с порщнямй -2 и буровые коронки 3. В корпусе 1 с возможностью ограниченного осевого перемещения на величину «а и фиксирования установлен хвостовик 4 направляющего фонаря 5 с упорным буртом 6. Хвостовик 4 и упорный бурт 6 охватываются компенсационным элементом, выполненным в виде втулки 7 с кольцевым днищем, во внутренней полости которой установлен упругий элемент 8. Кольцевые выступы 9 на кромках торцов упругого элемента 8 взаимодействуют с кольцевыми канавками 10 на хвостовике и на внутренней поверхности втулки 7. Свободные кромки торцов упругого элемента выполнены в виде уплотнительных воротников П. Фиксатор, соединяющий хвостовик 4 с корпусом 1, выполнен в виде кольцевой проточки 12, сопряженной с ней многогранной криволинейной поверхности 13 и шпонки 14, причем радиус кривизны граии в осевой плоскости равен радиусу шпонки. В корпусе 1, ниже камеры 15 обратного хода выполнены блокировочные выхлопные окна 16. Расширитель скважин работает следующим образом. После подачи сжатого воздуха в ударный механизм его поршня 2 наносят удары по хвостовикам коронок 3, в результате чего последние разрушают породу, образуя скважину. При подъеме расширителя из скважины (или при вывале породы под одной из коронок) буровые коронки 3 с ускорением перемещаются вниз до упора во втулку 7. Упругий элемент 8, размещенный в замкнутом внутреннем объеме втулки 7, обеспечивает мягкую посадку короноК 3, предотвращая поломку их твердосплавных вставок. При этом втулка 7, поглощая энергию удара коронок, движущихся под действием сжатого воздуха или удара поршней, перемеЩается- вперед, деформируя упругий элемент 8. После гашения энергии ударов коронок 3 втулка 7 за счет упругости элемента 8 возвращается в исходное положение. Дальнейшему перемещению втулки 7 препятствуют кольцевые выступы 9, размещенные в коль цевых канавках 10. В первоначальном положении втулки и при ее перемещениях уплог нительные воротники 11 герметизируют внутреннюю полость втулки 7, защищая упругий элемент 8 от износа при попадании на него пыли и твердых частиц породы.

При расширении скважины направляющий фриарь 5 подвержен динамическим нагрузкам: от воздействия сжатого воздуха в камере обратного хода поршием 2, от удара коронок 3 о втулку 7 и от взаимодействия шнековой части направляющего фонаря со стенками скважины. Наибольшая величина этих сил направлена вперед, по ходу бурения.. Поэтому для повышения прочности соединения хвостовика 5 с корпусом I увеличена площадь контакта хвостовика со щпоикой 14 путем выполнения многогранной поверхности 13 криволинейной. Когда нагрузки направлены вперёд, на фонарь 5, многогранная поверхность 13 одной нз граней прилегает к шпонке, охватывая ее, передавая крутящий момент направляющему фонарю 5, увеличивая скорость транспортировки буровой мелочи через щнековую часть фонаря. При заклкнивании фонаря крупными частицами породы, он перемещается назад на величину свободного хода «а и может проворачиваться относительно корпуса 1,- исключая возможность поломок хвостовика.

В это время иа фонарь передаются периодические пульсации от воздействия импульсов сжатого воздуха, подводимого в камеру обратного хода поршней. За счет этого крупные частицы разрыхляются и продвигаются

вперед вместе с направляющим фонарем, при этом многогранная криволинейная поверхность входит в зацепление одной из граней со щпонкой и направляющий фонарь вращается вместе с корпусом.

В момент, когда коронки 3 касаются втулки 7, их хвостовики полностью открывают блокировочные выхлопные окна 16, давление в камере обратного хода 15 резко падает и ударные поршни 2 автоматически оста. навливаются. В этот период энергоносителем, выходящим через выхлопные окна 16, прюизводится усиленная продувка уступа забоя скважины.

Использование расширителя для проходки скважин диаметром до 250 мм в шахта( снижает количество поломок буровых коронок и направляющего фонаря, сокращает число непроизводительных спускоподъемных операций, вследс1вие чего повыщается производительность бурения.

1. РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН, включающий корпус с размещенными в нем ударными механизмами, буровые .коронки, установленные в корпусе с возможностью осевого перемещения, и установленный в корпусе направляющий фонарь с хвостовиком, с упорным буртом и с компенсационным элементом, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности работы, компенсационный элемент выполнен в виде втулки с кольцевым днищем, имеющей упругий эле.мент, установленный в полости втулки, при этом упорный бурт размещен в полости втулки, хвостовик Направляющего фонаря в месте сопряжения с упорным буртом и внут ренняя поверхность втулки в месте сопряжения с днищем имеют кольцевые канавки, а упругий элемент на кромках торцов имеет катьцевые выступы, размещенные в соответствующих кольцевых канавках хвостовика и втулки, причем на остальных кромках торцов упругий элемент имеет уплотнительные воротники для герметизации полости втулки 2. -Расширитель по п. 1, отличающийся тем, что направляющий фонарь установлен в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения и фиксирования с помощью фиксатора, выполненного в виде коль цевой проточки на хвостовике направляюi щего фонаря, многогранной криволинейной (Л поверхности, сопряженной с кольцевой проточкой со стороны конца хвостовика, и QinoHKH, установленной в корпусе ив кольцевой проточке с возможностью взаимодействия с многогранной криволинейной поверхностью. Од -ч to ;о со