Пневмоударный расширитель Советский патент 1989 года по МПК E21B7/28 

Изобретение относится к погружным буровым снарядам для проходки скважин большого диаметра за два прохода в подземных условиях по породам средней и высокой крепости, а конретно к. пнев- моударным расширителям скважин, у которых ударные механизмы размещены s общем корпусе и имеют воздухораспределительное устройство, обеспечиваю-

щеё синхронную работу 1 ескольких поршней-з дарников.

Цель изобретения - повышение надежности работы расширителя.

На фиг. 1 изображен ппевмоударный расширитель, продольный разрез; на фиг. -2 - разрез А-А на фиг.- 1; на фиг.З - узел крепления заднего конца центральной трубки; на фиг. 4 - узел

крепления переднего конца центральной трубки.

Пневмоударный расширитель содержит корпус 1 с ударными поршнями 2, воздухораспределительное устройство с плоским клапаном 3, размещенным между седлом 4 и клапанной коробкой 5, осевой канал 6 для подвода воздуха в камеры обратного хода поршней 2, расположенный в центральной части корпуса 1, сменный передний направляющий фоНарь 7, удерживаемый шпон- крй 8, коронки 9, установленные в ложементах 10. На хвостовике фонаря 7 имеется бурт 11 для посадки коронок 9 Концентрично осевому каналу 6 и гнезду 12, выполненному в торце хвостовика фонаря 7, размещена центральная трубка 13, задний конец которой закреплен в клапанной коробке 5, а на ее переднем конце неподвижно установлен уплотнительный элемент, выполненный в виде упругого кольца 14, сопрягающегося с гнездом 12, которо.е соединено каналами 15 с.наружной проточкой 16 на хвостовике фонаря 7, охваг тывающей радиальные отверстия 17 в корпусе 1. Отверстия 17 через выполненные в корпусе 1 выточку 18 и продольные каналы 19 соединены с ложе . ментами 10. Соосно каждому радиальному отверстию 17 в корпусе 1 на уровне выточки 18 имеется дополнительное разрядное блокировочное отверстие 20. На .заднем конце центральной трубки 13 выполнен опорный поясок 21 (фиг. 3), На .котором установлены шайба 22 с . рифленой поверхностью и уплотнительный элемент, выполненный в виде упругого кольца 23. Шайба 22 и упругое кольцо 23 также установлены симметрично относительно перегородки 24 кла клапанной коробки 5, а на гладкую поверхность шайбы 22 развальцована торцовая часть 25 заднего конца центг ральной трубки .13.

Центральная трубка 13 входит в отверстие перегородки 24 с зазором, ; снизу и сверху отверстия имеются, скосы для заполнения материалом (например, резиной) деформирующегося упру- г его кольца 23, плотно посаженного на центральную трубку 13. Для повышения надежности фиксирования упругого коль ца 23 на центральной трубке 13 рифленая поверхность шайбы 22 сопрягается с упруги.м кольцом 25 и обеспечивает долговечность крепления цент-:

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ральной, трубки 13 с заданным начальным усилием обжатия ее упругим кольцом 23. Предусмотренный зазор между отверстием перегородки 24 и центральной трубкой 13 предохраняет последнюю от жесткого контакта с перегородкой 24 и компенсирует ее отклонения от центральной оси корпуса 1.

При использовании стандартных тон-, костенных трубок 13 для питания сете- ;вым воздухом опорный поя сок 21 выпол.-- нен раскаткой и имеет правильную форму овального кольца, что упрощает технологию изготовления центральной трубки 13 и снижает материалоемкость йзДёлия, так как трубка 13 не ; подвергается механической обработке, кроме раскатки. Расхат- кой вьшолнены и два пояска 26 (фиг. 4)-на переднем участке центральной трубки 13, между которыми подвижно размещен упругий элемент 14, контактирующий с гнездом 15, в котором выполнены заходные фаски. При размещении упругого элемента 14 на пе- реднем участке центральной трубки 13 не требуется ее чистовая обработка, а упругий элемент уплотняет воздухо- подводящий тракт, камеру обратного хода и предохраняет трубку 13 От по-,, ломок.. В период эксплуатации расширителя центральная трубка 13 постоянно находится внутри корпуса 1 расширителя, и тем самым защищена от механичес- - ких повреждений.

Наружная проточка 16 (фиг.1) на. хвостовике фонаря 7 охватывает радиальные -отверстия 17 в корпусе 1 при Любом поло..жении продольного хода фонаря 7 .

Продольные каналы 19 (фиг. 2) выполнены около посадочных отверстий под хвостовики коронок 9, в зоне сниженных контактных напряжений, со сто-, роны боковых выступов ложем.ен тов 10, так как зона повышенных контактных напряжений заключена между выступами ложементов 10., около радиуса, проходящего через центр коронки 9 к центру расширителя, в посадочном отверс- тии хвостовиков коронок 9 и подверже- .на большим контактным напряжениям, создаваемым реактивной силой, отжимающей коронки 9 от стенки скважины.

В зависимости от калибра расшири- теля внутренний диаметр центральной трубки 13 подбирается с учетом задан-

5,5

Horo расхода воздуха для постоянной продувки ложементов 10, После центральной трубки 13 каналы 15 - 19 не соосны друг с другом, ввиду резкого изменения направления течения потока воздуха увеличиваются местные сопротивления. Чтобы сохранить заданный расход воздуха у ложементов 10, площадь внутреннего проходного сечения каждого последующего звена воздухо- подводящего тракта, от центральной трубки 13 до ложементов 10, увеличена по отношению к предыдущему.

Расширитель скважин работает следующим образом.

Сжатый воздух подается воздухораспределительным устройством (фиг.1) попеременно в камеры рабочего и холос того хода рабочих цилиндров корпуса 1 и приводит в возвратно-поступательное движение ударные порщни 2. Для прямого хода ударных поршней 2 сжатый воздух поступает непосредственно из- под клапана 3, а выхлоп производится в конце рабочего хода ударных порш- ней 2 через разрядные окна в стенке рабочих цилиндров корпуса 1. Для осуществления холостого хода ударных поршней 2 сжатый воздух поступает от открытой щели над клапаном под поршни 2 через осевой канал 6 и радиальные впуск-ные отверстия в конце осево- го канала 6. В период обратного хода поршней 2 .отсечная кромка открывает ;, радиальные окна в стенке рабочего ци- линдра корпуса 1, происходит выхлоп отработанного воздуха. Клапан 3. перекидывается ;И садится на опорный коль- цевой поясок коробки 5, происходит впуск сжатого воздуха из-под клапана 3 в камеру прямого хода поршней 2. Цикл повторяется. При прямом ходе . ударные поршни 2 наносят удары по буровым коронкам 9, последние разрушают забой расширяемой скважины.

Для.устранения попадания буровой елочи и кусочков породы на посадочное место под головки коронок 9 в ложементы 10 подается сетевой воздух, обеспечивая их постоянную продувку. одача сетевого воздуха производится от прямоточного тракта става буровых . танг в центральную трубку 13. От ентральной трубки 13 воздух поступает в каналы 15, сообщающиеся с наружной проточкой 16 на хвостовике фоная 7, которая охватывает радиальные отверстия 17 в корпусе 1. От отверс-

6

тий 17 сжатый воздух поступает в выточку 18 и через продольные каналы 19 - в ложементы 10. Величина рас- хода сжатого воздуха на продувку .ложементов 10 переменная. Она зависит от глубины внедрения коронок 9 в породу или величины их хода. При отходе головок коронок 9 от посадочного

места на величину более 3 мм расход воздуха через открытые продольные каналы 19 достигает максимальной величины, усиливая продувку ложемен- тов 10 и охлаждение забойной части

коронок 9. При подъеме расширителя или ;Исчезновении опоры перед коронками 9 они перемещаются вперед до з пора в бурт 11. В этот период кромки хвостовиков коронок 9 открывают разрядное

отверстие 20. Давление в камере обратного хода резко падает, усиливается продувка ложементов 10 и забоя скважинй, поршни автоматически останавливаются. При перемещении коронок 9 назад до посадочных мест головок полости выточек 18, продольных каналов 19 и дополнительных разрядных отверстий 20 перекрьшаются хвостовиками коронок 9. Расширитель автома.тически-включается в нормальный ре- жим работы.

Формула изобретения

1. Пневмоударный расширитель, включающий корпус с клапанной коробкой, осевым каналом для подвода воздуха, разрядныг-1и отверстиями и ложементами, передний направляющий фонарь, закреп-

ленный хвостовиком в корпусе, и коронки, установленные в ложементах, отличающийся тем, что, с целью. повьш1ения надежности работы расширителя, он снабжен центральной

трубкой с закрепленными па ее концах уплотнительными элементами, в хвостовике выполнено гнездо, кольцевая проточка на боковой поверхности и радиальный канал, соединяющий

гнездо с кольцевой проточкой, а в корпусе выполнены радиальные отверстия, вЫточки и соединенные через выточку с радиальным отверстием продольные .; каналы, при этом полость кольцевой

проточки соединена с радиальными отверстиями, а продольные каналы - с .. ожементами, причем центральная труба установлена в осевом канале и разещена задним концом в клапанной коробке с выходом из нее, а передним концом - в гнезде хвостовика фонаря и соединена своей полостью с его радиальным каналом.

2. Расширитель по п. 1, о т л и- чающийся тем, что продольные каналы каждого ложемента размещены симметрично по обе стороны от плоскости, проходящей через продольные

оси корпуса и ложемента,

3.Расширитель по пп. 1 и 2, о т - личающийся тем, что соосно С каждьм радиальным отверстием в корпусе на уровне выто-1ки выполнено до- полнительное разрядное .отверстие,

4.Расширитель по пн. 1 - 3, отличающийся тем, что уплот- нительный элемент выполнен .в виде упругого кольца и установлен соосно на

0

5

0

центральной трубке,, а центральная трубка снабжена шайбами с рифлеными поверхностями на одной стороне и выполнена с упорными поясками, при этом уплотнительный элемент заднего конца центральной трубки раз.мещеи между двумя шайбами, обращенньши к .нему рифлеными поверхностями, а уплотнительный элемент переднего конца централь- Hofi трубки установлен между упорными поясками, причём задний -конец цент- тральной трубки со стороны торца развальцован на верхнюю шайбу, а нижняя шайба установлена с опорой на упорный поясок.

5. Расширитель по пп. 1 - 4, о т- личающийся тем, что упорнь1й поясок выполнен в форме правильного овального.кольца.

Изобретение относится к погружным буровым снарядам для проходки скважин большого диаметра за два прохода в подземных условиях по породам средней и высокой крепости. Цель - повышение надежности работы расширителя. Корпус 1 расширителя имеет клапанную коробку 5, осевой канал (К) 6 для подвода воздуха, разрядные отверстия 20 и ложементы (Л) 10, в которых установлены коронки 9. Хвостовиком в корпусе 1 закреплен передний направляющий фонарь 7. В хвостовике фонаря 7 выполнены гнездо 12, кольцевая проточка (КП) 16 на боковой поверхности и радиальный К 15, соединяющий гнездо 12 с КП 16. В корпусе 1 выполнены радиальные отверстия 17, выточки 18 и соединенные через нее с радиальным отверстием 17 продольные К 19. Полость КП 16 соединена с радиальными отверстиями 17, а К 19 - с Л 10. В осевом К 6 установлена центральная трубка (ЦТ) 13 с закрепленными на ее концах уплотнительными элементами в виде упругих колец 14 и 23. Задним концом ЦТ 13 размещена в коробке 5 с выходом из нее, а передним концом - в гнезде 12. Полость ЦТ 13 соединена с К 15 хвостовика. От прямоточного тракта става буровых штанг в ЦТ 13 подается сетевой воздух, а из нее воздух поступает в К 15, сообщающийся с КП 16, которая охватывает отверстия 17 в корпусе 1. Из отверстий 17 сжатый воздух поступает в выточку 18 и через К 19 в Л 10. Величина расхода сжатого воздуха на продувку Л 10 переменная и зависит от глубины внедрения коронок 9 в породу или величины их хода. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

ГО

-Д

IQ

19

Фиг. 2.

Составитель Л.Черепенкина Редактор Л.Веселовская Техред А.Кравчук Корректор О.Ципле

Заказ 5882/40

Тираж 514

ВНИЙГШ Государственного комитета по изобретениям и открытиям приТКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фи,.

Подписное