Кольцевой пневмоударник для бурения скважины Советский патент 1991 года по МПК E21B4/14 

Ьо t

Изобретение относится к геологоразведочной, горной и строительной технике для бурения скважин в вечномерзлых породах. Цель - повышение произв-сти бурения за счет увеличения ударной мощности. Пневмоударник содержит корпус, состоящий из цилиндра /Ц/ 1 с расточками 8 и 9 на внутренней поверхности в передней и хвостовой части и гильзы 2, расположенной в передней части Ц 1 и имеющей выхлопные окна 10 для сообщения между собой расточек 8 и 9 Ц 1. В корпусе установлены ступенчатый ударник 3 со ступенчатым сквозным осевым каналом, кольцевой породоразрушающий инструмент 7 с проточкой 24 на наружной поверхности, соединенной с атмосферой и сообщающейся через отверстия 11 в гильзе 2 с передней расточкой 8 Ц 1. Камеры /К/ холостого 26 и рабочего 27 хода, воздухораспределительная трубка 4 и керношламоприемная труба /КПТ/ 5 образуют между собой воздухоподводящий канал 18. Ступень меньшего диаметра осевого канала ударника 3 образует с КПТ 5 дополнительную К 28 рабочего хода, постоянно соединенную с магистралью, а в переднем положении ударника 3 - с К 26. В передней части ударника 3 выполнена расточка 13, а на наружных поверхностях большей ступени ударника 3 и КПТ 5 - пазы 16 и 17. В переднем положении ударника 3 пазы 17 К 5 сообщают К 26 и К 28 между собой, а пазы 16 ударника 3 - камеру 27 рабочего хода с расточкой Ц 1. В нижней части трубки 4 выполнены блокировочные отверстия 19. Причем продольные 17 пазы К 5 выполнены с возможностью перекрытия их ступенью меньшего диаметра осевого канала ударника 3 при его осевом перемещении. Такая конструкция позволяет увеличить диаметр ударника 3 и соответственно увеличить ударную мощность. При подаче воздуха в К 26 ударник 3 движется вверх, а при подаче воздуха в К 27 и 28 - вниз. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.

О

ч со

GO О

10 для сообщения между собой расточек 8 и 9 Ц 1, В корпусе установлены ступенчатый ударник 3 со ступенчатым сквозным осевым каналом, кольцевой породоразрушающий инструмент 7 с проточкой 24 на наружной поверхности, соединенной с атмосферой и сообщающейся через отверстия 11 в гильзе 2 с передней расточкой 8 Ц 1. Камеры (К) холостого 26 и рабочего 27 хода, воздухораспределительная трубка 4 и керношла- моприемная труба (КПТ) 5 образуют между собой воздухоподводящий канал 18. Ступень меньшего диаметра осевого канала ударника 3 образует с КПТ 5 дополнительную К 28 рабочего хода, постоянно соединенную с магистралью, а в переднем положении ударника 3 - с К 26. В передней

Изобретение относится к геологоразведочной, горной и строительной технике и может с наибольшей эффективностью использоваться при бурении скважин в вечно- мерзлых породах,

Цель изобретения -- повышение производительности бурения за счет увеличения ударной мощности пневмоударника

На чертеже изображен пневмоударник. продольный разрез.

Кольцевой пневмоударник для бурения скважин содержит корпус, состоящий из ци линдра 1 и гильзы 2. кольцевой ступенчатый ударник 3 со сквозным осевым каналом, воздухораспределительную трубку 4 внут- ри которой установлена керношламоприем ная труба 5, гайки 6, замыкающей полость цилиндра 1 и породоразрушающего инструмента 7, соединенного с гильзой 2 при помощи шлицевого соединения. При этом керношламоприемная труба 5 установлена в гайке 6 и породоразрушающем инструменте 7, а воздухораспределительная трубка 4 смонтирована в гайке 6. Цилиндр 1 выполнен с расточками 8 и 9 на внутренней поверхно сти, а гильза 2-е окном 10 и отверстием 11, Расточка 8 цилиндра и наружная поверхность гильзы 2 образуют выхлопной канал 12. Между меньшей и большей ступенями ударника 3 выполнена расточка 13. Осевой канал ударника выполнен ступенчатым а на его меньшей ступени образована растопка 14, выходящая на торцовую поверхность. Между большей и меньшей ступенями осевого канала ударника также имеется расточ- ка 15. В хвостовой части большей ступени ударника 3 на ее наружной поверхности выполнены пазы 16 Керношлямопоиемная

части ударника 3 выполнена расточка 13, а на наружных поверхностях большей ступени ударника 3 и КПТ 5 - пазы 16 и 17. В переднем положении ударника 3 пазы 17 К 5 сообщают К 26 и К 28 между собой, а пазы 16 ударника 3 - камеру 27 рабочего хода с расточкой Ц 1. В нижней части трубки 4 выполнены блокировочные отверстия 19. Причем продольные 17 пазы К 5 выполнены с возможностью перекрытия их ступенью меньшего диаметра осевого канала ударника 3 при его осевом перемещении. Такая конструкция позволяет увеличить диаметр ударника 3 и соответственно увеличить ударную мощность. При подаче воздуха в К 26 ударник 3 движется вверх, а при подаче воздуха в К 27 и 28 - вниз. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

труба 5 содержит пазы 17 на наружной поверхности и образует с воздухораспределительной трубкой 4 кольцевой канал 18. В воздухораспределительной трубке выполнены блокировочные отверстия 19, выше которых расположены пазы 20. В гайке имеется магистральное отверстие 21 В хвостовой части пневмоудчрника закреплена двойная буровая колонна, наружная труба 22 которой соединена с гайкой 6, а внутренняя 23 - с керношламоприемной трубой 5. На наружной поверхности ступицы породо- разрушающегб инструмента 7 выполнена проточка 24, а в его торцовой части - продувочные отверстия 25.

Гильза 2, ударник 3 и керношламоприемная труба 5 образуют камеру 26 холостого хода, ударник 3. цилиндр 1 и воздухорасп- . ределительная трубка 4 - камеру 27 рабочего хода, ступень меньшего диаметра осевого канала ударника З и керношламоприемная труба 5 - дополнительную камеру 28 рабочего хода.

Пневмоударник работает следующим образом.

Сжатый воздух по пространству между трубами 22 и 23 двойной буровой колонны через магистральное отверстие 21 гайки 6 и кольцевой канал 18 поступает в дополнительную камеру 28 рабочего хода в которой давление всегда равно магистоальному. Затем через пазы 17 керношламоприемной трубы 5 и расточку 14 осевого кяналя ударника 3 сжатый воздух наполняет камеру 26 холостого хода. Поскольку в этот момент камера 27 рабочего хода через пазы 16 ударника 3, окно 10 гильзы 2 и выхлопной канал 12 связана с атмосферой, а-площадь ударника 3 со стороны дополнительной камеры 28 холостого хода меньше, чем площадь ударника 3 со стороны камеры 26 холостого хода, то ударник 3 перемещается вверх, совершая холостой ход. При своем движении он перекрывает пазы 17 керношламоприем- ной трубы и окно 10 гильзы 2, отсекая камеру 26 холостого хода от магистрали, а камеру 27 рабочего хода от атмосферы. В дальнейшем до открытия окон 10 и соединения камеры 26 холостого хода с атмосферой он движется за счет энергии расширяющегося в этой камере воздуха. При открытии окон 10 гильзы 2 происходит выхлоп воздуха из камеры 26 холостого хода через канал 12, отверстие 11, проточку 24 на инструменте и отверстия 25 на забой скважины. Камера 26 соединяется с атмосферой. Примерно в этот же момент через проточку 15 осевого канала ударника 3, отверстие 19 воздухораспределительной трубки 4 и пазы на 20 на ее наружной поверхности сжатый воздух наполняет камеру .рабочего хода 27. Давлением воздуха в камерах 27 и 28 ударник 3 останавливается, а затем начинает движение вперед до момента удара по инструменту 7. В переднем положении пазы 16 ударника 3 выходят в расточку 9 цилиндра 2 и сообщают камеру 27 рабочего хода с атмосферой. Перед ударом пазы 17 на кер- ношламоприемной трубе 5 соединяют камеру 26 холостого хода с дополнительной камерой 28 рабочего хода, в результате чего камера 26 наполняется сжатым воздухом. В дальнейшем цикл повторяется. Под действием ударов ударника по породоразрушаю- щему инструменту 7 происходит разрушение породы. Разрушенная порода подхватывается непрерывным потоком вы- хлопываемого воздуха и через осевое отверстие породоразрушающего инструмента 7, полость керношламоприемной трубы 5 и внутреннюю трубу 23 двойной буровой колонны выносится на поверхность.

При отрыве пневмоударника от забоя породоразрушающий инструмент 7 перемещается в осевом направлении вниз. Ударник 3 смещается вниз вместе с инструментом 7 и открывает отверстие 19 в воздухораспределительной трубке и перекрывает пазы 17 керношламоприемной трубы 5. В результате этого происходит соединение магистрали сжатого воздуха с атмосферой. Работа пневмоударника прекращается и весь воздух из магистрали поступает на забой скважины, очищая его от

шлама. Для перевода пневмоударника в рабочий режим его прижимают к забою. Формула изобретения 1. Кольцевой пневмоударник для бурения скважины, включающий в себя корпус, ступенчатый ударник со сквозным осевым каналом, камеры холостого и рабочего хода, кольцевой породоразрушающий инструмент, установленные коаксиально и образующие между собой воздухоподводящий канал, воздухораспределительную трубку и керношламоприемную трубу и воздухопод- водящую магистраль, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса бурения за счет увеличения ударной мощности, корпус выполнен составным из цилиндра с расточками на внутренней поверхности в передней и хвостовой частях и гильзы, расположенной в

передней части цилиндра и имеющей выхлопные окна для сообщения между собой расточек цилиндра, а осевОй канал ударника выполнен ступенчатым, причем ступень меньшего диаметра осевого канала образует с керношламоприемной трубой дополнительную камеру рабочего хода, постоянно соединенную с магистралью, а в переднем положении ударника - с камерой холостого хода

расточкой цилиндра, расположенной в его хвостовой части.

выполнена проточка, соединенная с атмосферой, причем в гильзе выполнены отверстия для сообщения передней расточки корпуса с проточкой породоразрушзющего инструмента, а в нижней части воздухораспределительной трубки выполнены блокировочные отверстия, при этом продольные пазы керношламоприемной трубы выполнены с возможностью перекрытия их ступенью меньшего диаметра осевого канала

ударника при осевом перемещении последнего.