Расширитель скважин Советский патент 1986 года по МПК E21B7/28 

Изобретение относится к погружным буровым снарядам для образования скважин большого диаметра в подземных условиях путем расширения передовой скважины в породах и рудах средней и высокой крепости,а именно к расширителям скважин с синхронной работой нескольких ударных поршней, обеспечиваемой обшим расгфеделительным устройством. Цель изобретения - повышение надежности расширителя и экономичности его работы. На фиг. 1 показан расширитель скважин, продольный разрез; на фиг. 2 - расчетная схема для определения угла наклона соосных отверстий к корпусу. Расширитель состоит из корпуса 1, в стенках рабочих цилиндров которого выполнены выхлопные окна 2 и 3 для выхлопа отработанного сжатого воздуха соответственно из камер обратного и прямого хода, ударных поршней 4, воздухораспределительного приспособления клапанного типа 5 с центральным воздухоподводящим каналом 6, переднего фонаря 7, установленного в расточке 8 корпуса 1, переходника 9 и буровых коронок 10. Между центральным воздухоподводяшим каналом 6 и расточкой 8 выполнена выточка 11, в которую выходят впускные наклонные отверстия 12, соосные с выхлопными окнами 2. Впускные наклонные отверстия 12 (фиг. 2) и выхлопные окна 2 размещены наклонно под заданным углом Ф к оси корпуса 1. Величин-а размера X впускного отверстия 12 равна величине размера X выхлопного окна 2. Размер X больше диаметра d соосных отверстий 2 и 12, поэтому частичное перекрытие поршнем 4 впускных отверстий 12 на величину 6 не уменьшает плошадь впуска по X, но существенно сокращает объем камер под торцовой рабочей поверхностью поршней 4, что позволяет сократить расход сжатого воздуха в период работы расширителя. Для обеспечения потоку воздуха плавного перехода от центрального воздухоподающего канала 6 к впускным отверстиям 12 выполнена выточка 11, в которой центральный поток воздуха распределяется по заданным направлениям, число которых равно числу камер под поршнем 4. BnvcKHbie отверстия 12 направлены под поршни 4 и имеют гладкую поверхность равного сечения по всей толщине стенки рабочего цилиндра. Расщиритель скважин работает следующим образом. Сжатый воздух направляется воздухораспределительным приспособлением 5 (фиг. 1) попеременно в камеры рабочего и холостого хода рабочих цилиндров корпуса 1 и приводит в возвратно-поступательное движение ударные поршни 4. Для прямого хода ударных поршней 4 сжатый воздух поступает непосредственно из-под клапана воздухораспределительного приспособления 5, а выхлоп производится в конце прямого хода ударных поршней 4 через выхлопные окна 3 камер рабочего хода. Для осуществления холостого хода ударных порщней 4 сжатый воздух поступает в камеры холостого хода под поршни 4 через центральный воздухоподводящий канал б, выточку 11 и впускные отверстия 12, которые соосны с выхлопными окнами 2, закрытыми поршнями 4 в момент нанесения удара по буровым коронкам 10. В период обратного хода ударных поршней 4, когда передняя отсечная кромка откроет наклонные выхлопные окна 2, происходит выхлоп отработанного воздуха. При прямом ходе ударные поршни 4 наносят удары по буровым коронкам 10, последние разрушают забой расширяемой скважины. Частота нанесения ударов зависит от принятого диаметра D рабочих цилиндров корпуса 1 или их ударных поршней 4. Величина хода ударных поршней 4 ограничивается размером А их пути под давлением до момента начала выхлопа. Сокращение доли времени движения поршней при обратном ходе способствует рассчитанное направление наклонных отверстий 2 и 12, угол наклона которых равен оС, устранение сопротивлений в этих отверстиях, уменьшение объема камер холостого хода за счет перекрытия наклонного впускного отверстия ударными поршнями 4 на некоторую величину сГи увеличение импульса струи сжатого воздуха под поршнями. Соотношение указанных линейных и угловых параметров связано математической зависимостью to-oi:g° - ТАУй5 45Г где X - часть полной высоты соосного наклонного отверстия диаметром на внутренней стенке рабочего цилиндра, определяемая от момента начала открытия отверстий отсечной кромкой поршня до полного его открытия, находят по формуле )- dVD-+(A± Sf-dfD dПрименение предлагаемой математической зависи.мости обеспечивает рациональное соотношение размеров, влияющих на параметры и режим работы расширителя. Вращение расширителя производится станками пневмоударного бурения, а его направление в передовой скважине - передним направляющим фонарем 7.

1. РАСШИРИТЕЛЬ СКВАЖИН, включающий корпус ударных ме.ханизмов с выхлопными окнами в стенках рабочих цилиндров и размещенными в них ударными поршнями, воздухораспределителькое приспособление с центральным воздухоподводящим каналом и впускными отверстиями, соединяющими центральный воздухоцодводящий канал с камерами холостого хода ударных механизмов, переходник, буровые коронки и передний направляющий фонарь, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности расщирителя, выхлопное окно каждого рабочего цилиндра выполнено соосным с его впускным отверстием камеры холостого хода, причем выхлопные окна размещены наклонно, а угол их наклона tg оС определяют из соотношения S - - где D -диаметр рабочего цилиндра; А - путь ударного порщня под давлением до момента начала выхлона сжатого иоздуха из камеры холостого хода; величина, учитывающая возможные конструктивные- отклонения примыкающего контура впускного отверстия камеры холостото хода относительно передней отсечной кромки порщня; X - часть полной высоты впускного отверстия диаметром d на внутренней стенке рабочего цилиндра, определяемая от момента начала открытия вы.хлопного окна ю отсечной кромкой порщня до полного его (Л открытия, при этом X - (-А ± () -роСУ t)- f fА ± 6f dлD -d- 2. Расщиритель по п. I. or.ii -iaouj,uu ся тем, что в возд хораспрс.кмнтельном приспособлении за ценгр;1,и)Иым воздухою подводящим каналом перед хвостовиком переднего фонаря выполнена выточка, с которой соединены впускные отверстия касо мер холостого хода. 4 СО О