Расширитель скважин Советский патент 1985 года по МПК E21B7/30 

Изобретение относится к буровой технике, конкретно к конструкциям расширителей с ударными механизмами для работы в подземных условиях. Известны расширители скважин, которые включают несколько пневмоударников, соединенных коллектором, буровых коронок, передний и задний .направляющие фонари СО . Недостатками таких расширителей являются низкая надежность, долговечность и эффективность. Заметно сокращает срок службы несинхронная (работа пневмоударников, вызывающая дополнительную вибрацию и значитель ный изгибаюЕций момент, что приводит к поломке направляющих фонарей, буро вых коронок и к появлению трещин в коллекторе,- соединяющем пневмоуд рники. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эф фекту является расширитель скважин,вк чакяций корпус с ударными поршнями, буровыми коронками и уплотнением, . крышку корпуса с переходником и воздухораспределительной коробкой, направляю1ций элемент с центральным каналом и с размещенными на нем клапаном и седлом клапана, передний и зад НИИ направляющие-фонари 23. Такой расширитель имеет большой вес, сложен в изготовлении и ненадежен в эксплуатации. Цилиндрическая резьбовая поверхность, в которую вворачивается крьш1ка корпуса, имеет большой диаметр, охватывающий блок рабочих цилиндров, вследствие чего камеры прямого хода ударньгх поршней имеют дополнительные объемы, увеличивающие расход воздуха, снижающие надежность запуска и стабильность работы расширителя. Кроме того, боль шой диаметр крышки не позволяет уста новить на ней сменный задний направляющий фонарь, не увеличивая габаритов расширителя по длине. Цель изобретения - повышение наде ности работы расширителей при бурени скважин большого диаметра. Указанная цель достигается тем, .что в расширителе скважин, включающем корпус с ударными поршнями, буровьпчи коронками и уплотнением, крыш ку корпуса с переходником и воздухораспределительной коробкой, направля ющий элемент с центральным каналом и с размещенными на нем клапаном и сед лом клапана, передний и задний направляющие фонари, в корпусе вьтолнено центральное резьбовое гнездо, в крьш1ке - центральное отверстие, а направляющий элемент имеет резьбовой хвостовик, размещенный в резьбовом гнезде, и бурт, установленный над крьшжой, при это уплотнение размещено между резьбовым хвостовиком и корпусом, а направлякнций элемент, крьш1ка и седло клапана соединены посредством фиксатора шпоночного типа. Фиксатор выполнен Г-образной формьь Поверхности, примыкакмцие к уплотнению, выполнены с накаткой. Центральный канал направляющего элемента имеет форму сопла Лаваля, зауженная часть которого размещена в пределах участка, опасного для концентрации напряжений. На фиг. 1 изображен расширитель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Расширитель состоит из корпуса 1 ударных механизмов, крьш1ки 2 корпуса и направляющего элемента 3 с резьбовым хвостовиком 4, пропущенным через центральное отверстие крьшпси и ввернутым в резьбовое гнездо 5 корпуса 1. Направляющий элемент 3 имеет бурт 6, прижимающий крышку 2 к корпусу 1. На цилиндрическом пояске направляющего элемента 3 размещено седло клапана 7 и клапан 8. Ход клапана 7 ограничен воздухораспределительной коробкой 9, которая вместе с седлом клапана поджата переходни.ком 10. На крьш1ке 2 установлен задний направляющий фонарь 11, а в корпусе размещены ударные поршни 12, буровые коронки 13 и передний направляниций фонарь 14. Крьшжа относительно корпуса зафиксирована пробками 15, которые размещены в рабочих цилиндрах корпуса 1. Уплотнение 16 расположено между торцом хвостовика 4 и резьбового гнезда 5. Поверхности, контактирующие с уплотнением, имеют накатку. В продольных углублениях.17, выполненных в направляющем элементе, и в углублениях крышки 2 и седла клапана (не обозначены) установлен фиксатор 18 Г-образной формы шпоночного типа, хвостовик которого расположен с опережением на угол о( по ходу вращения расширителя. Центральный канал 19 направляющего элемента имеет

форму сопла Лаваля, зауженная часть которого размещена в .пределах участка, опасного по концентрации напряжений .

Расширитель скважин работает еледуняцим образом.

Крутящий момент от переходника 10 передается на крьшшу 2 и через проб.ки 15 - на корпус 1, который соединен с крышкой направляющим элементом 3, бурт 6 которого прижимает крышку к корпусу при заворачивании хвостовика А в резьбовое гнездо 5.

При работе расширителя клапан 8 перемещается на цилиндрическом пояске направляющего элемента. При положе НИИ клапана 8, показанного на фиг. 1, воздух для вьшолнения обратного хода поршней 12 поступает от клапанной щели через центральный канал 19 направляющего элемента и канал в корпусе (не обозначен), в камеру под ударными поршнями 12, Для вьшолнения прямого хода воздух после перекидки клапана 8 проходит через отверстия в седле клапана 7 и крьшже 2 в камеры над поршнями 12. Выхлоп воздуха, происходит через окна в стенках рабочих цилиндров корпуса 1. Таким, образом, поршни 12 наносят удары по буровым коронкам 13. I Надежность фиксации направляющего элемента 3 обеспечивается Г-образным фиксатором 18 шпоночного типа, основние которого устанавливают в одно из гнезд, выполненных в крьшпсе, а головку - в продольные углубления 17. Так как расстояние между осями гнезд не совпадает с расстоянием между продольнызум углублениями, то вероятность совладения гнезда и углубления после затяжки направлякяцего элемента 3 повьшиется. Хвостовик стопора 18 поворачивают по ходу вращения расширителя на некоторый угол ai. и замыкают стопор гнездом седла клапана 7, при этсим его также поворачивают по

ходу вращения расширителя с целью устранения зазоров и поджатия хвостовика фиксатора 18 в направлении затяжки направляницего элемента. 3.

При затяжке переходника 10 усилие передается через воздухораспределительную коробку 9 и седло клапана 7 на хвостовик фиксатора 18, обеспечивая постоянное поджатие и удержание направляющего элемента в затянутом состоянии.

Кроме того, надежность фиксации и эффективность применения элемента 3 дополнительно обеспечивается за счет увеличения сил сцепления уплотнения .16 с контактирующими поверхностями. Для этого поверхность переднего- Т9рца хвостовика 4 и внутреннего торца, образованного резьбовым гнездом 5 корпуса ударных механизмов 1, выполнены с накаткой.

Для повышения надежности и прочности соединительного, элемента 3 его центральный канал 19 имеет форму сопла Лаваля, зауженная часть которого размещена в пределах участка, опасного по концентрации напряжений. Поскольку элемент 3 имеет небольшие габариты, то проще достигается высокая чистота поверхности его центрального воздухоподводящего тракта, за счет чего уменьшается сопротивление, увеличивается скорость потока воздуха, обеспечивается хорошее наполнение рабочих камер расширителя.

Наиболее эффективно примейение такого расцмрителя диаметром 280 мм и более. Его применение позволяет повысить надежность его работы за счет увеличения прочности соединительного элемента и большей надежности фиксации соединения корпуса с крьшпсой в условиях значительных вибрационных нагрузок при бурении. Кроме того, уменьшится масса и длина расширителя за счет размещения заднего направляютщего фонаря на крьшпсе корпуса.

1. РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН,включающий корпус с ударными поршнями, буровыми коронками и уплотнением, крышку корпуса с переходником и воздухораспределительной коробкой, направляющий элемент с центральным каналом и с размещенными на нем клапаном и седлом клапана, передний и задний направлякхцие фонари, отличающийся тем, что, с целью повьвпения надежности работы, в корпусе выполнено центральное резьбовое гнездо, в крьшке - центральное отверстие, а направляющий элемент Имеет резьбовой хвостовик, размещенный в резьбовом гнезде, и бурт, установлеинь над крьгакой, при 3toM уплотнение размещено между резьбовым хвостовиком и корпусом, а направляющий элемент, I крышка и седло клапана соединены посредством фиксатора шпоночного типа. 2.Расширитель .по п.1, отличающийся тем, что фиксатор выполнен Г-образной формы. 3.Расширитель; по п.1, отличающий с я тем, что поверхности, прннькаюацлв к уплотнению выполнены с накаткой. О) 4.Расшфитель по п.1, о т л и ч а; ю щ и и с я тем, что центральный канал направляющего злемента имеет форму сопла Лаваля, зауженная часть которого размещена в пределах участка, опасного по концентрации напряжений.