Погружной пневмоударник Советский патент 1985 года по МПК E21B4/14 

1 Изобретение относится к устройствам для глубокого бурения и может быть использовано при бурении разведочных, взрывных и эксплуатационнык скважин. Цель изобретения - повьшение эксплуатационной надежности. На фиг. 1 показан погружный пневмоударник в рабочем положении, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - муфта устройства, общий вид; на фиг. 3схема сил, действующих на муфту и втулку устройства. Пневмоударник имеет цилиндр 1, поршень-ударник 2 с центральными каналами 3 и 4 и каналами 5 - 7, золотниковую втулку 8, буферную камеру 9, наковальню 10 с центральным каналом 11, переходник 12, втулку корпуса 13. Буферная камера 9 имеет центральный канал 14 с боковыми окна ми 15. Полость а, расположенная вьипе буферной камеры 9, сообщается с подающей воздух магистралью. Верхняя часть поршня-ударника 2 выполнена ступенчатой. Верхняя ступень (хвосто вик) 16 имеет проточку 17 и сопрягается своей наружной поверхностью с поверхностью канала 14 буферной камеры 9. Вторая ступень 18 поршняударника 2 в процессе работы сопрягается с внутренней поверхностью буферной камеры 9. Полость цилиндра, ограниченная верхней частью поршняударника 2 и нижней частью буферной камеры 9, образует верхнюю камеру б Верхняя часть центрального канала 4 вьтолнена ступенчатой и имеет упор 19. В этой части установлены упругий элемент 20, выполненный из резины, муфта 21 и втулка 22. Внутренняя поверхность муфты 21 выполнена конусной и сопрягается с конусной поверхностью, выполненной на наружной поверхности втулки 22. Муфта 21 имеет продольный сквозной вырез 23, обеспечивающий постоянство площадей поперечных сечений на всей ее длине (фиг. 2). Своей наружной поверхность муфта 21 сопрягается с поверхностью верхней части канала 4 с возможность осевого перемещения. В центральном канале 4 установлена с возможностью осевого перемещения золотниковая вту ка 8. Ее перемещение вверх ограничивается втулкой 22, вниз кольцом 24, установленным в кольцевой проточке нижней части канала 4. На наружной 62 поверхности золотниковой втулки 8 выполнена проточка 25. Причем площадь поперечного сечения золотниковой втулки 8 равна площади поперечного сечения втулки 22. В процессе работы золотниковая втулка 8 своей наружной поверхностью нижней части сопрягается .с поверхностью центрального канала 11 наковальни 10, Полость цилиндра, ограниченная нижней частью поршня.-ударника 2 и верхней частью наковальни 10, образует нижнюю камеру в. Центральный канал 4 поршня-ударника сообщается каналами 7 с камерой в, каналами 5 - с камерой б и каналами 6 с центральным каналом 3. Выходы каналов 5-7 в канал 4 вьтолнены на разных уровнях. Центральный канал 11 наковальни 10 имеет Упор 26, на котором уста.новлены упругий элемент 27, выполненный в виде резиновой втулки, муфтй 28 и втулка 29. Конструкция и размеры муфты 28 и втулки 29 аналогичны муфте 21 и втулке 22. Своим нижним концом наковальня 10 сопрягается с хвостовиком 30 буровой коронки (не показана), размещенным во втулке корпуса 13. Площадь поперечного сечения упорной втулки равна площади поперечного сечения золотниковой втулки, а угол наклона конических поверхностей муфты и втулки определяется выражениемгде f коэффициент трения в сопряжениях поверхностей втулки, муфты и центрального канала; масса золотниковой втулки; масра муфты. Погружной пневмоударник работает следующим образом. В процессе работы, при нахождении порщня-ударника 2 и золотниковой втулки 8 в нижнем положении, верхняя камера б сообщается с атмосферой посредством каналов 5, 4 и 11 (фиг. 1). Нижняя часть золотниковой втулки В размещается в канале .11 наковальни 10. Нижняя камера в сообщается посредством канала 7, проточки 25, каналов 6, 3 и 14, окон 15 с камерой а. Сжатый воздух из магистрали поступает в камеру в и перемещает поршень-ударник 2 с золотниковой втулкой 8 вверх. Во второй поло вине своего хода поршень-ударник 2 своей второй ступенью 18 входит в сопряжение с внутренней поверхность буферной камеры 9. Одновременно вер няя кромка проточки 17 перемещается выше нижних кромок окон 15. В это время нижняя кромка проточки 17 находится в камере б и сжатый воздух из камеры а начинает поступать по проточке 17 в камеру б. Одновременно верхняя кромка первой ступени 16 поршня-ударника 2 перемещается вьшхе верхних кромок окон 15 и перекрьгеает поступление сжатого возкуха из камеры а в канал 14, а золотниковая втулка 8 выходит из сопряжения с каналом 11 наковальни 10 и. сжатый воздух из камеры в начинает поступать в канал 11. При дальнейшем перемещении поршня-ударника 2 вверх нижняя кромка проточки 17 перемещается в полость канала 14 буферной камеры 9 и в камере б буферной камеры начинает сжи маться находящийся там сжатый возду Происходит торможение поршня-ударни ка 2, в процессе которого золотнико вая втулка 8 перемещается вверх относительно поршня-ударника и наноси удар по втулке 22 упора. Энергия удара поглощается работой сил трени в сопряжениях втулка 22 - муфта 21 муфта 21 - поверхность канала, что предотвращает отскок золотниковой втулки от упора, и, при перемещении поршня - ударника 2 вниз, золотнико вая втулка 8 находится в .своем верх нем положении относительно поршня ударника 2. В зтом положении золотни 9364 ковая втулка .перекрьгоает в канале 4 канал.7 и сообщает проточкой 25 каналы 5 и 6. Под(Во.здействием сжатого воздуха в буферной камере 9 поршеньударник перемещается вниз. В первой половине своего хода вниз нижняя кромка проточки 17 выходит из канала 14 в полость камеры б и сжатый воздух поступает, по проточке 17 из камеры а в камеру б. При дальнейшем перемещении вниз верхняя кромка ступени 16 поршня - ударника перемещается ниже верхних окон I5 и.сжатый воздух из камеры а поступает по каналам 14, 3 и 6, проточке 25 и кана.лам 5 в камеру б, В то же время верхняя кромка проточки 17 перемещается ниже нижних кромок окон 15, а ступень 18 поршняударника выходит из сопряжения с внутренней поверхностью.буферной ка.меры 9. Дальнейшее перемещение поршня-ударника вниз обеспечивается сжатым воздухом, поступающим в камеру б из камеры а. При перемещении поршнр-ударника вниз воздзгх из камеры в вытесняется через канал 11 наковальни в атмосферу. В конце своего хода вниз поршень-ударник 2 наносит удар по наковальне и золотниковая втулка 8 силами инерции перемещается вниз, входит в сопряжение с поверхностью канала 11 и наносит удар по втулке 29. Энергия удара поглощается работой сил трения в сопряжениях втулка 29, - муфта .28, муфта 28 - поверхность канала 11 и золотниковая втулка 8 занимает свое нижнееположение относительно поршня-ударника 2. Далее цикл повторяется.

ПОГРУЖНОЙ ПНЕВМОУДАРНИК, включающий ударный поршень и наковальнюС центральными каналами, центральную воздухораспределительную золотниковую втулку и упоры в цент,ральных каналах для ограничения осевого перемещения золотниковой втулки, отличающийся тем, что, с целью повьшения эксплуатационной Надежности, упоры снабжены подпружиненной разрезной муфтой. которая сопряжена своей наружной поповерхНостью с поверхностью центг рального канала, и упорной втулкой, которые установлены с возможностью осевого перемещения и взаимодействия при помощи наружной поверхности втулки и внутренней поверхности муфты, которые выполнены коническими, при этом площадь поперечного сечения упорной втулки равна площади поперечного сечения золотниковой втулки, а тангенс ей угла наклона когщческих поверзшостей муфты и втулки определен соотношением