Погружной пневмоударник Советский патент 1991 года по МПК E21B4/14 

(Л

С

Изобретение относится к горному машиностроению, а именно к погружным пневмоударникам для бурения скважин. Цель изобретения - повышение ударной мощности при одновременном повышении надежности запуска. Погружной пневмоу- дарник содержит корпус (К) 1 с камерами прямого 13 и обратного 14 ходов, размещенный в К 1 поршень-ударник (ПУ) 2 со ступенчатым центральным каналом 3, ступенчатую воздухораспределительную трубку (В РТ) 4 с

о оо о о с

С7

верхними 23 и нижними 22 радиальными окнами. На внутренней ступенчатой поверхности центрального канала 3 выполнены нижняя кольцевая расточка 16, связанная постоянно с камерой 13 прямого хода, и верхняя кольцевая расгочка 15, выполненная в верхней ступени ПУ 2. Поверхностями верхней ступени канала 3 ПУ 2 и нижней ступени ВРТ4 образована кольцевая камера 24, постоянно сообщенная с верхними

Изобретение относится к горным машинам, а именно к погружным пневмоударни- кам для бурения скважин.

Цель изобретения - повышение ударной мощности при одновременном повышении надежности запуска.

На фиг, 1-3 представлен пневмоудар- ник с указанием стрелками направления движения энергоносителя, продольное сечение.

Погружной пневмоударник состоит из цельного цилиндрического корпуса 1, размещенных в нем полого поршня-ударника 2 со ступенчатым центральным каналом 3, ступенчатой воздухораспределительной трубки 4 с заглушкой 5, переходника б, обратного клапана 7, демпфера 8, коронки 9 с выхлопной трубкой 10, кольца 11, буксы 12, а также камер прямого 13 и обратного 14 ходов, На внутренней поверхности центрального ступенчатого канала поршня- ударника 2 выполнены верхняя кольцевая расточка 15 и нижняя кольцевая расточка 16, которая посредством каналов 17 в поршне-ударнике 2 постоянно гидравлически сообщена с камерой 13 прямого хода.

На наружной цилиндрической поверхности поршня-ударника 2 выполнены глухие продольные пазы 18, которые посредством каналов 19 в поршне-ударнике 2 гидравлически сообщены с верхней кольцевой проточкой 15.

На внутренней поверхности корпуса 1 s камере 13 прямого хода и в камере 14 обратного хода соответственно выполнены кольцевые расточки 20 и 21 с возможностью периодического их сообщения с продольными пазами 18 на поршне-ударнике 2.

В нижней части ступени возрухораспре- делительной трубки 4 выполнены нижние 22 и верхние 23 радиальные окна, При этом верхние радиальные окна 23 расположены таким образом, что обеспечивается постоянная гидравлическая их связь с камерой 24, образованной поверхностью верхней ступени центрального канала поршня и нижней ступенью воздухораспределительрадиальными окнами 23 ВРТ 4. При нахождении ПУ 2 перед запуском в промежуточном или крайнем верхнем положении, когда нет подвода энергоносителя в камеры 13 и 14, ПУ 2 под действием сил давления на площадку 25 камеры 24 перемещается в нижнее положение и открываются каналы подвода энергоносителя в камеру 14 обратного хода. Это повышает надежность запуска пневмоударника. 3 ил.

ной трубки, при этом камера 24 имеет кольцевую площадку 25, а нижняя ступень труб- ки 4 - кольцевую площадку 26.

Пневмоударник работает следующим

образом.

При запуске энергоноситель из става штанг через переходник 6, обратный клапан 7 попадает в воздухораспределительную

трубку 4,

Перед запуском поршень-ударник 2 может находиться в одном из трех положений: нижнем (открыты каналы подвода энергоносителя в камеру 14 обратного хода), верхнем

(открыты кэквлы подвода энергоносителя в камеру 13 прямого хода, промежуточном или крайнем верхнем (нет подвода энергоносителя ни р -змеру 13 прямого, ни в камеру 14 обратного ходов).

При нахождении поршня-ударника 2 перед запуском в нижнем положении (фиг. 1 и 2) энергоноситель и воздухораспределительной трубки 4 через верхние радиальные окна 23 поступает в верхнюю кольцевую

расточку 15 поршня-ударника 2, которая при этом сообщена с кольцевой камерой 24, откуда по каналам 19 и продольным пазам 18 поршня-ударника 2 поступает в кольцевую расточку 21 на внутренней поверхности

корпуса 1, которая постоянно сообщена с камерой 14 обратного хода.

Под воздействием давления энергоносителя со стороны камеры 14 обратного хода поршень-ударник 2 начинает перемещаться в верхнее положение, вытесняя энергоноситель из камеры 13 прямого хода через каналы 17, нижнюю кольцевую расточку 16 и центральный канал 3 поршня- ударника 2 в выхлопную трубку 10. После

закрытия нижней кольцевой расточки 16 поршня-ударника 2 нижней кромкой воздухораспределительной трубки 4 и прекращении сообщения камеры 14 обратного хода с продольными пазами 18 поршня-ударника 2

в камере 14 обратного хода происходит расширение, а в камере 13 прямого хода сжатие энергоносителя.

При сообщении нижней кольцевой расточки 16 с нижними радиальными окнами 22 воздухораспределительной трубки 4 (фиг. 3), а продольных пазов 18 поршня- ударника 2 с верхней кольцевой расточкой 20 корпуса 1 осуществляется впуск энергоносителя в камере 13 прямого хода

После схода поршня-ударника 2 с выхлопной трубки осуществляется выпуск энергоносителя из камеры 14 обратного хода.

После прекращения гидравлической связи верхних 23 и нижних 22 радиальных окон воздухораспределительной трубки 4 соответственно с верхней 15 и нижней 16 кольцевыми расточками поршня-ударника 2 дальнейшее движение его вверх до остановки осуществляется под действием инерционных сил при дополнительном сжатии энергоносителя в камере 13 прямого хода.

После остановки поршень-ударник 2 под действием сил давления энергоносителя на торцовую его поверхность со стороны камеры 13 прямого хода и на кольцевую площадку 25 со стороны кольцевой камеры 24 Движется в нижнее положение,

При этом открытие и закрытие каналов подвода и выпуска энергоносителя в камеры пневмоударника осуществляется в следующем порядке.

При сообщениях верхних 23 и нижних 22 радиальных окон воздухораспределительной трубки 4 соответственно с верхней 15 и нижней 16 кольцевыми расточками поршня-ударника 2 осуществляется впуск энергоносителя в камеру 13 прямого хода, При этом из камеры 14 обратного хода происходит выпуск энергоносителя.

После входа выхлопной трубки 10 коронки 9 в нижнюю ступень центрального канала 3 поршня-ударника 2 в камере 14 обратного хода происходит сжатие энергоносителя.

После прекращения гидравлической связи нижней кольцевой расточки 16 с нижними радиальными окнами 22 воздухораспределительной трубки 4, а продольных пазов 18 поршня-ударника 2 с верхней кольцевой расточкой 20 корпуса 1 происходит расширение энергоносителя в камере 13 прямого хода.

После открытия нижней кольцевой расточки 16 поршня-ударника 2 нижней кромкой воздухораспределительной трубки 4 осуществляется выпуск энергоносителя из камеры 13 прямого хода по каналам 17 через нижнюю кольцевую расточку 16 и нижнюю ступень центрального канала 3 поршня ударника 2.

При сообщении камеры 14 обратного хода с продольными пазами 18 поршня- ударника 2 происходит впуск энергоносителя в камеру 14 обратного хода.

После нанесения удара поршнем-ударником 2 по хвостовику буровой коронки 9 рабочий цикл повторяется,

При нахождении поршня-ударника 2 перед запуском в верхнем положении рабочий

0 процесс начинается аналогично изложенному при движении поршня-ударника из крайнего верхнего положения в нижнее до удара.

При нахождении поршня-ударника 2 пе5 ред запуском в промежуточном или в крайнем верхнем положении, когда нет подвода энергоносителя ни в камеру 13 прямого, ни в камеру 14 обратного ходов, поршень-ударник 2 под действием сил давления энерго0 носителя на площадку 25 со стороны кольцевой камеры 24, которая постоянно гидравлически сообщена с верхними радиальными окнами 23 воздухораспределительной трубки 4, перемещается в нижнее

5 положение и открываются каналы подвода энергоносителя в камеру 14 обратного хода. После этого рабочий процесс протекает согласно изложенному

При продувке скважины пневмоудар0 ник поднимается над забоем. Поршень- ударник 2 перемещает коронку 9 в крайнее переднее положение до упора буртика на коронке на кольцо 11.

Воздухораспределительная трубка 4

5 посредством верхних радиальных окон 23 сообщается при этом с камерой 13 прямого хода. Энергоноситель из воздухораспределительной трубки 4 через радиальные окна 23 поступает в камеру 13 прямого хода, от0 куда по каналам 17 через нижнюю кольцевую расточку 16 и центральный канал 3 поршня-ударника 2, выхлопную трубку 10 и каналы коронки 9 истекает в атмосферу забоя. Происходит продувка скважины.

5 Одновременно при перемещении поршня 2 крайнее нижнее положение передней его кромкой перекрывается подвод энергоносителя в камеру 14 обратного хода, а оставшийся в ней энергоноситель по

0 шлицевым пазам в буксе 12, которые при этом открываются, выпускаются в атмосферу. Происходит блокировка поршня-ударника 2 в крайнем переднем положении.

Для возобновления процесса бурения

5 необходимо пневмоударник осевым усилием прижать к забою.

При использовании изобретения за счет дополнительного подвода энергоносителя через верхнюю кольцевую расточку 15 ка- налы 19 продольные пазы 18 поршня-ударника 2 и кольцевую расточку 20 корпуса 1 в камеру 13 прямого хода происходит снижение гидравлических потерь в1 каналах подвода энергоносителя, ускорение наполнения им камеры прямого хода и повышение удар- ной мощности устройства, а за счет постоянной гидравлической связи верхних радиальных окон 23 воздухораспределительной трубки 4 кольцевой камерой 24 при подаче воздуха в пневмоударник обеспечи- вается постоянное силовое воздействие энергоносителя на кольцевую площадку 25 поршня-ударника 2 и надежный запуск пневмоударника при любом начальном положении поршня-ударника и любом направ- лении бурения скважины.

Формула изобретения Погружной пневмоударник, включающий корпус с камерами прямого и обратно- го ходов, размещенный в корпусе полый поршень-ударник со ступенчатым центральным каналом и выполненными на его внутренней поверхности верхней и нижней, связанной постоянно каналами с камерой прямого хода кольцевыми, расточками, ступенчатую воздухораспределительную трубку с верхними и нижними радиальными окнами, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной мощности при одновременном повышении надежности запуска, на наружной цилиндрической поверхности поршня-ударника выполнены продольные глухие пазы, которые посредством каналов, выполненных в поршне ударнике, постоянно сообщены с верхней кольцевой расточкой, выполненной на верхней ступени центрального ступенчатого канала поршня-ударника, при этом поверхностями верхней ступени центрального канала и нижней ступени воздухораспределительной трубки образована кольцевая камера, а верхние радиальные окна воздухораспределительной трубки выполнены с возможностью постоянного их сообщения с кольцевой камерой, при этом на внутренней поверхности корпуса, ограничивающей камеры прямого и обратного ходов, выполнены кольцевые расточки, посредством которых обеспечивается периодическое сообщение камер с продольными глухими пазами на поршне-ударнике.

20

К

Фиг.2

i