Пневматический ударный механизм Советский патент 1986 года по МПК E21B4/14 

Изобретение относится к пневматическим ударным устройствам, предназначенным для бурения скважин, и может быть использовано в горной и строительной отраслях п/ро- мышленности.

Целью изобретения является повышение надежности работы механизма путем защиты дополнительного клапана от воздействия крупных частиц породы, попадающих в камеру рабочего хода.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый механизм, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

В полом корпусе 1 с возможностью возвратно-поступательного движения размещен порщень 2, разделяющий полость корпуса на камеру 3 рабочего хода и камеру 4 холостого хода. В корпусе 1 выполнены радиальные отверстия 5 и б и гнездо 7 под инструмент 8. Поршень 2 имеет центральный канал 9, расточку 10, проточку 11 и лыски 12. В задней части корпуса 1 установлено клапанное седло 13, выполненное за одно целое с переходником 14, имеющим резьбу для соединения с трубопроводом напорной магистрали. В клапанном седле с помощью гильзы 15 закреплен шток-золотник 16, входящий передним концом в центральный канал порщня 2 и снабженный осевым и радиальными каналами 17 и 18, пальцем 19, наружными каналами 20. На боковой поверхности клапанного седла 13 выполнены кольцевые канавки 21 и 22 с коническими торцовыми поверхностями и цилиндрический выступ 23. Канавка 22 отделена от камеры 3 рабочего хода перегородкой 24, а в основании канавки выполнены щелевидные радиальные каналы 25, вытянутые вдоль образующих. В канавках 21 и 22 с натягом по внутреннему диаметру установлены эластичные клапаны 26 и 27, имеющие форму тора или близкую к ней. Основной клапан 26 образует с корпусом впускной канал 28, посредством которого клапанная полость 29 через каналы 30 и 31 соединена с камерой 3. С напорной магистралью полость 29 соединена каналами 32 и 33. Дополнительный клапан 27 в канавке 22 установлен с осевым зазором и образует с корпусом выпускной канал 34, а с перегородкой 24 - канал 35. Посредством каналов 25 и 35 и выпускного канала 34 камера 3 соединена с полостью 36 пониженного давления, открытой радиальными отверстиями 6 в окружающее пространство.

Пневмоударный механизм работает следующим образом.

При включении механизма энергоноситель по каналам 17 и 18 и через зазор между торцами порщня 2 и инструмента 8 поступает в камеру 4 и медленно наполняет ее. Одновременно энергоноситель через каналы 33, 32, 28, 30 и 31 подается в камеру 3 и из нее через радиальные отверстия 5 и 6 удаляется в окружающее пространство. При соответствующей величине давления в клапанной полости 29 клапан 26 под действием перепада давления между полостью 29 и камерой 3 растягивается и перекрывает впускной канал 28. Подача энергоносителя в камеру 3 прекращается, а поступивший туда энергоноситель удаляется через радиальные отверстия 5 и 6. К этому моменту поршень 2 под действием давления в камере 4 отходит от инструмента 8 и обеспечивает сообщение канала 9 с камерой 4. Давление энергоно0 сителя в камере 4 резко повышается, и поршень совершает холостой ход. При перекрытии пальцем 19 канала 9 подача энергоносителя в камеру 4 прекращается, и в дальнейшем при совмещении проточки 11 с от, верстиями 5 из нее происходит выхлоп. Поршень 2 под действием полученной энергии продолжает совершать холостой ход, вытесняя воздух из камеры 3 через каналы 25, 35, выпускной канал 34 и радиальные отверстия 6 в окружающее пространство. Сообще0 ние в этот период камеры 3 с окружающим пространством обеспечивает уменьшение противодавления в этой камере и увеличивает ход поршня. При открытии наружных каналов 20 в расточку 10 энергоноситель по каналам 17, 18 и 20 поступает в камеру 3,

и давление в ней быстро повышается. Скорость истечения воздуха из камеры 3 через каналы 25, 35 и 34 резко возрастает. Частицы разрущенной породы, которые попадают в камеру 3 через радиальные отверстия 5, преQ имущественно в период наращивания става щтанг, захватываются потоком воздуха и вместе с ним устремляются в кольцевой канал 31. В дальнейшем поток воздуха резко изменяет направление движения и через каналы 25, 35 и 34 и отверстия 6 удаляется

в окружающее пространство. Частицы породы, проникающие в канал 31, обладают более значительным импульсом движения, чем воздух, и поэтому изменение направления скорости на радиальное для них является затруднительным. Из того незначительного

0 количества частиц, скорости которых направлены в сторону каналов 25, крупные частицы задерживаются на входе в эти каналы, а мелкие, проходя через каналы 35 и 34, теряют скорость, что резко снижает из раз, рущающее действие на клапан, и удаляются через отверстия 6 в окружающее пространство. В последующем при работе пневмо- ударника крупные частицы породы из камеры 3 в периоды выхлопа удаляются через отверстия 5. При определенной величине

0 давления в камере 3 клапан 27 под действием перепада давления растягивается и перекрывает выпускной канал 34. Давление в камере 3 быстро повышается, а перепад давления, действующий на клапан 26, уменьшается. При определенной величине давления в ка5 мере 3 клапан 26 под действием внутренних упругих сил сокращается и открывает впускной канал 28. Давление в камере 3 повышается до магистрального и обеспечивает интенсивное торможение поршня 2. Поршень 2 останавливается, а затем совершает рабочий ход. В начальный период рабочего хода камера 3 соединена с магистралью через клапан 26 и наружные каналы 20, а после выхода последних из расточки 10 остается соединенной с магистралью только через клапан 26. При открытии поршнем радиальных отверстий 5 перепад давления, действуюший на клапан 26, увеличивается, что вызывает растяжение клапана и перекрытие им впускного

канала 28. Подача энергоносителя в камеру 3 прекраш.ается, и давление в ней падает. При определенной величине давления в камере 3 клапан 27 под действием внутренних упругих сил сокращается и открывает выпускной канал 34, сообщая камеру 3 с полостью 36 пониженного давления. К этому времени палец 19 открывает канал 9 и обеспечивает наполнение энергоносителем камеры 4. После удара поршня по инструменту цикл повторяется.

фиг.г