Расширитель скважин Советский патент 1985 года по МПК E21B7/28 

о

Изобретение относится к буровой технике, конкретно к конструкциям расширителей, снабженных ударным механизмом и предназначенных для расширения скважин в крепких породах

По основному авт. св. № 1051206, известен расширитель , включакяций корпус с воэдухораспред ительньм механизмом, поршень-ударник, размещенный в корпусе и вьшолненный в виде отдельных секторов со штоками, установленными с возможностью осевого перемещения относительно друг друга, буксу, жестко скрепленную с нижней частью корпуса, в оТверстиях которой расположены штоки и державки буровых коронок, и фиксатор осевого перемещения буровых коронок i . : .

Недостаток известного расширителя скважин - большая трудоемкость изготовления секторного поршня-ударника, корпуса цилиндра и воздухоподводящей трубки за счет наличия большого количества сопрягаемых поверхностей, требукщих точных ишифовальных операций, а при неточностях изготовления указанных поверхностей и их износе наблюдается снижение срока службы расширителя скважин и повьш1енный рас ход энергоносителя. Целью изобретения является упроще ние технологии изготовления и повыше ние срока службы. Указанная цель достигается тем, что расширитель скважин, включающий корпус с воздзпсораспрёделительным механизмом, поршень-ударник, размещенный в корпусе и вьшоленный в виде отдельных секторов со штоками, установленными с возможностью осевого пе ремещения относительно друг друга, буксу, жестко скрепленную с нижней частью корпуса, в отверстиях которой расположены штоки и державки буровых коронок, и фиксатор осевого перемещения буровых коронок, снабжен элас тичной уплотняющей йайбой, установленной с возмшсностью осевого переме щения в корпусе между поршнем-ударни ком и воздухораспределительным механизмом, при этом уплотняющая шайба имеет уплотнительные пояски и заходные фаски в местах контакта с уплотняемыми поверхностями. Кроме того, расширитель скважин снабжен дополнительной эластичной уплотнякщей шайбой, установленной с

возможностью осевого перемещения в корпусе между поршнем-ударником и буксой.

На фиг. 1 показан расширитель скважин, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. V; на фиг. 3 узел 1 на фиг. 1.

Расширитель скважин включает переходник 1 и корпус 2, выполненный в виде цилиндра. Б верхней части корпуса 2 размещен воздухораспределительный механизм состоящий из клапанной коробки 3, клапана 4, седла клапана. 5 трубки 6. В корпусе 2 размещен ударньй механизм, вьшолненный в виде поршня-ударника, разрезанного по вертикали на секторы 7, каждый из ,которых снабжен штоком 8. В нижней части корпуса 2 выполнена за одно целое с ним или отдельно и жестко закреплена на нем букса 9 с направляющими отверстия1« 1 10, в -которые с гарантированным зазором входят штоки 8 секторов 7 поршя-ударника. В зти же направляющие отверстия 10 установлены державки 11 коронок 12, удерживаемые от вьшаданИя фиксаторами, выполненными в виде шпонок 13.

Внутренняя полость корпуса 2 посредством поршня-ударника, разрезанного на секторы 7, делится на силовые полости прямого хода 14 и обратного хода 15с вьтускными каналами 16. Подвод сжатого воздуха в силовую полость 14 прямого хода осуществляется аналом 17 через подклапанную полость 18, зазор между клапаном и проточкой 19, каналы 20 и воздухоподводящее отверстие 21 штанги. Подвод сжатого воздуха в силовую полость 15 обратного хода осуществляется через надклапанную полость 22, каналы 23 в трубке 6. Для запуска ударного механизма имеется отверстие 24, соединяклцее воздухоподводящее отверстие 21 штанги с полостью 15 обратного хода. Кроме того, имеются блокировочные отверстия 25 в буксе 9. Для упрощения технологии изготовления секторов 7 поршня-ударника и корпуса 2 за счет уменьшения требований к точности и чистоте обработки сопрягаемых деталей и обеспечения; при этом герметизации силовой полости 14 прямого хода под секторами 7 поршня-ударника установлена общая . сменная эластичная уплотняющая шайба 26, имеющая уплотнительные пояски 27 и эаходные фаски 28 в местах контакта с корпусом 2 и трубкой 6. Выпускные каналы 16 корпуса 2 со стороны рабочих йолостей 14 и 15 выполнены с притуплением за счет фасок 29 острых кромок для обеспечения движения уплотняющей шайбы 26 без заворотов и закусывания ее уплотнительных элементов. Кроме того, под секторами 7 поршня-ударника может быть установлена дополнительная общая сменная уплотняющая шайба 30, которая вьтолнена с уплотнительными поясками, заходными фасками и с отверстиями, через которые проходят штоки 8 секторов 7. Наличие нижней уплотняющей шайбы 30 необязательно ввиду того, что сжатого воздуха для совершения o6patHoro хода поршня-ударника в виде секторов 7 .требуется незначительное количество. При этом сжатый воздух, проходящий через щели между секторами и зазоры между поршнем и корпусом, из полости 15 через каналы 16 в скважину (при отсутствии дополнительной уплотняющей шайбы 30), дополнительно очищает забой скважины от буровой мелочи. Уплотняющие шайбы 26 и 30 изготав ливаются из эластичного материала, например из резины,и служат, кроме того, синхронизаторами движ.ения секторов 7 поршня-ударника, но при резком изменении сопротивлений, например при неровной плоскости забоя. позволяют за счет эластичности отдельным секторам отставать или перегонять смежные секторы. Для того чтобы уплотняющие шайбы 26 и 30 все время двигались совместно с секторами 7 поршня-ударника, в местах прилегания шайбы на секторах 7 могут быть выполнены местные выборки 31, постоянно сообщенные через дренаж- ный канал 32, который выполнен на боковой поверхности секторов 7 с выпускными каналами 16 в корпусе 2. Это обеспечивает принудительный при жим уплотняющих шайб 26 и 30 к секто рам 7 поршня-ударника за счет давления в силовых полостях 14 и 15, которое всегда выше, чём в местных выборках 31. Букса 9 выполнена с головкой крепления направляющего.фонаря 33. Уплотняющие шайбы 26 и 30 целесо образно изготовлять из резины с низким коэффициенте трения по стали, например из резины; подвергнутой по определенной технологии радиоактивному облучению. Расширитель скважин работает следующим образом. При включении компрессора сжатый воздух через воздухоподводящее отверстие 21 в штанге каналы. 20 и отверстия 24, надклатшнную полость 22, канал 23 в трубке 6 поступает в силовую полость 15 обратного хода. Вследствие того, что постзтакядий воздух давит с одинаковыми усидийми на все секторы 7 поршня-ударняка, они движутся с одинаковой скоройтью, , совершая обратный ход. Синхронному движению секторов 7 поршня-ударника также способствует уплотняющая шайба 30. При этом движении перекроются вьшускные каналы 16 уплотнительными поясками 27 уплотняющей шайбы 26 и . воздух перестанет стравливаться в атмосферу из силовой плости 14 прямого хода. Давление в силовой полости 14 прямого хода будет возрастать, произойдет ее герметизация посредством уплотнительных поясков 27 на уплотняющей шайбе 26. За счет разности давлеНИИ в подклепанной полости 18 и- в надклапанной полости 22 клапан 4 переместится в верхнее положение до прижатия к выступам клапанной пробки 3, при этом он перекроет поступление сжатого воздуха в силовую полость 15 обратного хода и откроет доступ сжатого воздуха в силовую полость 14 прямого хода через проточку 19, подклапанную полость 18 и каналы 17. За счет равномерности давления в силовой полости 14 прямого хода секторы 7 поршня-ударника со штоками 8, набирая скорость, будут двигаться., совершая рабочий ход. Синхронному движению секторов 7 способствует уплотняющая шайба 26. При этом движении открываются вьшускные каналы . 16, и из силовой полости 14 начнет выходить отработанный воздух в атмосферу, а секторы 7 поршня-ударника со штоками 8 будут двигаться по инерции. Штоки 8 на своем пути встретятся с державками 11. Запасенная энергия каждого движущего сектора 7 со штоками 8 ударно передается через державку 11 соответствующим коронкам 12. Причем энергия единичных ударов каждого сектора 7 будет оди каковой, и коронкн 12 получат одинаковую нагрузку, что обеспечит юс эффективную работу. Так. как плоскост забоя бявает неровной и колебания уровня могут достигать. 5-7 мм, то встреча штоков 8 с державками 11 коронок 12 будет происходить также на разных уровнях, но эт-о не скажется на распределении энергии благодаря возможности осевого перемещения секторов 7 относительно друг друга во время соударения; не являются препятствием и уплотняющие шайбы 26 и 30, так как они эластичные и йе закреплены на поршне. Во время совершения удара за счет разности давлений в подклапанной 18 и надклапанной 22 полостях произойдет перекидка клапана 4, перекроется доступ сжатого воздуха в рабочую полость 14 и откроется доступ сжатого 1

г 95 воздуха в полость 15 обратного хода, и цикл повторится. Предлагаемый расширитель скважин позволяет упростить технологию изготовления секторного поршня-ударника, корпуса и воздухоподводящей трубки за счет уменьшения требований к точности и чистоте обработки сопрягаемых поверхностей деталей. Кроме того, повьшается срок службы расширителя за счет того, что неточности изготовления и износ трущихся деталей не сказываются на герметичность силовых полостей, следовательно, не снижается работоспособность и мощность расширителя. Герметизация силовых полостей производится уплотняющими шайбами, которые во время работы сами приспосабливаются к изменяющимся условиям (изменению диаме ральных и сопрягаемых зазоров вследствие износа), что снижает расход энергоносителя при эксплуатации. При необходимости уплотнякяцие шайбы легко заменить на новые.

1. РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН по авт. св. № 1051206, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления и повышения срока службы, он снабжен эластичной уплотняющей шайбой, установленной с возможностью осевого перемещения в корпусе между поршнемударником и воздухораспределительным механизмом, при этом уплотняющая шайба имеет уплотнительные пояски и заходные фаски в местах контакта с уплотняемыми поверхностями. 2. Расширитель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной эластичной уплотняющей шайбой, установленной с возможностью осевого перемещения в корпусе между поршнем-ударником и буксой.. (Л с