Расширитель скважин Советский патент 1989 года по МПК E21B7/28 E21D1/06 

1

Изобретение относится к горному делу и мсжет быть использовано для расширения скважин, предназначенных для отбойки руды ггри подземной разработке мощных месторождений, а также для вентиляции, перепуска материалов и -закладки.

Цель изобретения - повышение надежности работы путем использования больших масс взаимосвязанный ударников.

На фиг. 1 показана принципиальная схема расширителя скважин, вертикальный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1I.на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1..

Расширитель скважин состоит из корпуса 1, выполненного в виде трубы с воздухораспределительным клапанным механизмом 2 и с буксой 3, в которой установлены державки 4 для крепления коронок 5. Державка 4 имеет наковальню 6, через которую передаются удары от ударника 7, имеющего бойковый выступ 8. Державка 4 установлена в гнезде 9 с возможностью вертикального перемещения и вращения вокруг своей оси. Букса 3 снабжена дополнительным клапанным механизмом 10 для снабжения сжатым возду сом силовой камеры 11 обратного хода ударников 7„ ,В полости механизма 10 установлен

клапан 12 с прзгжинным толкателем (пружиной) 13, Причем жесткость пружины 13 толкателя должна обеспечивать

закрытие клапана 12 при разомкнутой силовой камере 11. Клапан 12 имеет ограничитель Л 4 хода, обеспечивающий ход клапана 1 2 на дв.а-три миллиметра. В буксе 3 выполнены каналы 15 для

выхода отработанного сжатого воздуха из корпуса 1 на кольцевой забой 16.

Силовая камера 11 периодически образуется посредством уплотняющейшайбы в виде манжеты-клапана 17, выполненной из эластичного упругого материала, например кордовой рбзины, и способной изменять свою форму в процессе работы. Манжета-клапан 17

имеет уплотнительный поясок 18, с помощью которого герметизируется силовая камера 11 плотным прилеганием к верхней поверхности буксы 3, Ударники 7 выполнены в виде секторов. В

данном примере три ударника, Каждый ударник 7 взаимодействует со своей коронкой 5 через державку 4, наковальню 6 и бойкЬвый выступ 8. Ударники 7 подвижно смонтированы на воздухоподводящем стержне 19 посредством направляющих прозппин 20, Каждьм ударник имеет не менее двух проупшн 20, разнесенных на некоторое расстояние

друг от друга. Между проушинами 20 от других ударников 7 установлены упругие элементы 21, выполненные, например, из металлической резины. Жесткость упругого элемента 21 подбирается так, что при неровности забоя 16 система ударник - коронка имеет возможность вертикального смещения до десяти миллиметров, т.е. ударники в процессе работы могут смещаться между собой по вертикали на высоту до десяти миллиметров.

Воздухоподводящий стержень 19 иие- ет канал 22 для подвода сжатого воздуха в полость клапанного механизма 10. Ударники 7 в корпусе 1 смонтиро- . ваны с кольцевым зазором 23 для пропускания отработанного воздуха через канал 15 на забой 16. Воздухоподводящий стержень 19 снабжен направляющим фонарем 24 для обеспечения движения расширителя строго по первоначальной скважине. Ударники 7 снабжены фиксатором, предотвращающие вра- щение (не показан), т.е. при работе ударники 7 не вращаются относительно корпуса 1. На верхних торцах ударников 7 установлена манжета-клапан 25, изготовленная из упругого материала, например резинокордовой ткани, и при работе может упруго деформироваться на конструктивно заданную, величину. Манжета-клапан 25 имеет уп- лотнительный поясок 26, герметично контактирующий с торцовой поверхностью клапанного механизма 2. Для принудительного возврата уплотнительно- го пояска в исходное состояние могут быть использованы упругие элементы (пружины) 27. Манжета-клапан,25 совместно с ударником 7 может возвратно- поступательно перемещаться по возду- хоподводящему стержню 19, для чего снабжена подвижным герметизируннцим кольцом 28. В клапанном механизме 2 вьтолнена полость 29 для подвода сжатого воздуха в камеру 30 прямого хода через клапанное отверстие 31, где установлен клапан 32. Последний снабжен пружиной 33, которая обеспечивает открытое положение клапанного . отверстия 31 при герметргчески замкнутой силовой камере 30, В механиз15

20

иметь несколько клапанных отверстий 31 с установленными клапанами 32,. Подвод сжатого воздуха в полость 29 g осуществляется по каиалам 35 и 36 через штангу 37, с помощью которой осуществляется вращение расширителя от станка (не показан).

Расширитель скважин работает сле ТО дующим образом.

При помощи бурового станка расши ритель устанавливается над скважино для разбуривания ее до большего диа метра. Включают станок и начинают вращать расширитель вокруг своей ос посредством штанги 37, Через штангу подают сжатый воздух в расширитель. Сжатый воздух по каналам 35 и 36 по ступает в полость 29, так как в это время манжета-клапан 25 находится в крайнем нижнем положении посредством пружин 27, уплотнительный поясок 26 находится в нижнем положении, а сипо вая камера 30 разомкнута. За счет по 25 ступающего воздуха и создания давления клапан 32 перекрывает клапанное отверстие 31. Пружина 33 имеет меньшее усилие, чем усилие, создаваемое сжатым воздухом, находящимся в полости 29, на клапан 32, Сжатый воздух одновременно поступает и через канал 22 в полость механизма 10. Так как в это время манжета-клапан 17 сжата весом ударника 7, герметизирующий 35 поясок 18 прижат к торцовой поверхно сти буксы 3, пружиной 13 клалан 12 отжат до ограничителя 14, Сжатый воз дух из полости механизма 10 поступает в силовую камеру 11 обратного хо- 40 да, давление в которой увеличивается.

30

Под действием развивающегося усилия ударник 7 начинает равноускоренно двигаться вверх. Манжета-клапан

45 7 начинает, вытягиваясь, деформироваться, в то же время уплотнительный поясок 18 прижат к буксе 3, После того, как манжета-клапан 17 деформирована на конструктивно заданную вели50 происходит OTiMJB уплотнитель- ного пояска 18 от буксы, отработан- ньй воздух из силовой камеры 11 обратного хода выходит в корпусную полость и через канал 15 поступает на

ме 2 установлен ограничитель 34 хода gg забой 16. Как только давление возду- клапана 32. Ограничитель 34 хода ог- ха в силовой камере 1I падает, кла- раничивает перемещение клапана в пре- пан 12 перекрьшает поступление сжато- делах двух-трех миллиметров. Воздухораспределительный механизм 2 может

го воздуха из полости механизма 10, Ударник 7, набрав скорость, двигает1463900

15

20

иметь несколько клапанных отверстий 31 с установленными клапанами 32,. Подвод сжатого воздуха в полость 29 g осуществляется по каиалам 35 и 36 через штангу 37, с помощью которой осуществляется вращение расширителя от станка (не показан).

Расширитель скважин работает сле- ТО дующим образом.

При помощи бурового станка расширитель устанавливается над скважиной для разбуривания ее до большего диаметра. Включают станок и начинают вращать расширитель вокруг своей оси посредством штанги 37, Через штангу подают сжатый воздух в расширитель. Сжатый воздух по каналам 35 и 36 поступает в полость 29, так как в это время манжета-клапан 25 находится в крайнем нижнем положении посредством пружин 27, уплотнительный поясок 26 находится в нижнем положении, а сипо- вая камера 30 разомкнута. За счет по- 25 ступающего воздуха и создания давления клапан 32 перекрывает клапанное отверстие 31. Пружина 33 имеет меньшее усилие, чем усилие, создаваемое сжатым воздухом, находящимся в полости 29, на клапан 32, Сжатый воздух одновременно поступает и через канал 22 в полость механизма 10. Так как в это время манжета-клапан 17 сжата весом ударника 7, герметизирующий 5 поясок 18 прижат к торцовой поверхности буксы 3, пружиной 13 клалан 12 отжат до ограничителя 14, Сжатый воздух из полости механизма 10 поступает в силовую камеру 11 обратного хо- 0 да, давление в которой увеличивается.

0

Под действием развивающегося усилия ударник 7 начинает равноускоренно двигаться вверх. Манжета-клапан

45 7 начинает, вытягиваясь, деформироваться, в то же время уплотнительный поясок 18 прижат к буксе 3, После того, как манжета-клапан 17 деформирована на конструктивно заданную вели50 происходит OTiMJB уплотнитель- ного пояска 18 от буксы, отработан- ньй воздух из силовой камеры 11 обратного хода выходит в корпусную полость и через канал 15 поступает на

gg забой 16. Как только давление возду- ха в силовой камере 1I падает, кла- пан 12 перекрьшает поступление сжато-

забой 16. Как только давление возду- ха в силовой камере 1I падает, кла- пан 12 перекрьшает поступление сжато-

го воздуха из полости механизма 10, Ударник 7, набрав скорость, двигает

ея по инерции вверх. Вместе с ударни- Ком 7 двигается вверх и закрепленная rta нем манжета-клапан 25. Сжимается пружина 33, но ее усилия недостаточ- но для того, чтобы открыть клапан 32.

При движении происходит встреча уплотнительного пояска 26 с торцовой Клапанной поверхностью механизма 2. Силовая камера 30 прямого хода загер- метизируется и в ней начинает повы- иаться давление. После того, как суммарное усилие от давления в силовой камере 30 и пружины 33 будет больше, чем давление на клапан 32 со стороны полости 29, происходит перекидка клапана 32. Последний упирается в ограничитель 34 хода. Полость 29 через отверстие .31 связана с силовой камерой 30. Происходит интенсивное торможение ударника 7 повьппающимся давлением в силовой камере 30. После того, как полностью погашена скорость .ударника 7, он прекращает свое движение вверх. Под действием сжатого воздуха в силовой камере 30 прямого хода и собственного веса ударник 7 начинает равномерно двигаться вниз. Манжета- клапан 25 начинает, бытягиваясь, деформироваться. После того, как она деформирована на крнструктивно заданную величину, происходит отрьш уплотнительного пояска 26 от торцовой поверхности клапанного механиз- ма 2.

- Силовая камера 30 прямого хода разгерметизируется и из нее выходит отработаниьй воздух, ко.торый по цевому зазору 23 и кана.пам 15 начинает поступать на забой 16 для уда- ;ления шлама. После того, как давление в силовой камере 30 сн ается, клапан 32 прекращает дослтгп сжатого воздуха ий полости 29. Ударник, набрав скорость, двигается вниз по инерции и за счет собственного веса. Необходимо отметить, что. ударник 7, состоящей из трех одинаковых по весу деталей и связанных между собой чере упругие элементы 21, движется как единое целое. При своем движении бой ковые части выступа 8 ударников 7 встречают наковальню 6, происходит передача энергии через державку 4 на коронку 5, за счет чего происходит разрушение кольцевого забоя 16. Если

0

забой 16 неровный, коронки 3 благодаря наличию в гнезде 9 свободного пространства нахрдатся на разных уровнях. Отдельный сектора ударника 7 производят удары по своим коронкам 5 неодновременноо Может быть такое положение, что только один из секторов ударн-ика 7 наносит удар, а остальные за счет упругих элементов 21 создают на эту коронку усилие нажатия. Это происходит тогда, когда забой имеет неровности около десяти миллиметров. Одновременно с нанесением удара происходит загерметизация силовой камеры 11 обратного хода, открьгоается клапан 12 и из полости механизма 10 и в нее начинает поступать сжатый воздух и цикл повторяется.

изо бретения

0

5

р м у л а.

Расширитель скважин, включающий корпус, соединенный с полой штангой, размещенный в верхней части корпуса 5 воздухораспределительный клапанный механизм и буксу, размещенную в нижней части, ..в отверстиях которой расположены державки буровьгх коронок с наковальнями, взаимодействующими с ударником, в ыполненным в виде отдельных секторов, эластичные уплотняющие шайбы, установленные в корпусе на воздухоподводящем стержне между ударником и воздухораспределительным механизмом и ударником и буксой с возможностью осевого перемещения и сообщения с силовыми камерами прямого и обратного хода, отличающий- с я тем, что, с целью повьш1ения надежности работы расширителя, каж- дьй сектор ударника вьтолнен с проушинами, установленными на воздухоподводящем стержне, и связан с проушинами других секторов посредством упругих элементов, установленных на воздухоподводящем стержне между проушинами, при этом букса снабжена размещенным в ней дополнительным воздухораспределительным клапанным механизмом, сообщенным с уплотняющей шайбой, установленной между ударником и буксой, причем уплотняющие шайбы соеданены с клапанами воздухораспределительных механизмов посредством 55 пружинных толкателей, а ударник установлен в корпусе с зазором.

0

45

50

х42Z

Z3

15

1463900

Изобретение относится к горному делу. Цель - пЬвьшение надежности работы расширителя. Корпус (К) 1 расширителя скважин соединен с полой штангой 37. В верхней части. К 1 размещен воздухораспределительньй клапанный механизм (ВРКМ) 2, а в нижней части К 1 - букса 3. В отверстиях буксы 3 установлены державки 4 буровых коронок 5 с наковальнями 6, взаимодействующими с Ударником 7, выполненным в виде отдельных секторов и установленным в К 1 с зазором.