Ударный узел бурового устройства Советский патент 1992 года по МПК E21C3/24 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к машинам, предназначенным для бурения скважин в горных породах путем воздействия на забой косонаправленным ударом

Цель изобретения - повышение надежности работы ударного узла бурового устройства.

На фиг. 1 показан ударный узел, продольный разрез; на фиг. 2 и 3 - сечение А-А на фиг. 1 (варианты); на фиг. 4 и 5 - развертка зубчатых соединений; на фиг. 6-10 - схема последовательной работы зубчатого зацепления.

Ударный узел содержит корпус 1 с полостями прямого 2 и обратного 3 ходов поршня-ударника 4, сообщаемыми с пневмомагистралью посредством каналов 5,6 и штуцера 7. На контактирующих торцах корпуса 1 и инструмента 8 выполнены с возможностью беззазорного зацепления в ис- ходном положении зубья 9 и 10, соответственно, причем их высота не превышает осевого перемещения инструмента 8. Сопряженные задние, обращенные в сторону, противоположную направлению вращения инструмента 8, боковые поверхности зубьев 9 корпуса 1 и передние, обращенные

в сторону направления вращения инструмента 8 боковые поверхности зубьев 10 инструмента 8 выполнены винтовыми и являются направляющими поверхностями, а в зонах контакта передних, обращенных в сторону направления вращения инструмента 8 боковых поверхностей зубьев 9 корпуса 1 и сопряженных с ними боковых поверхностей зубьев 10 инструмента 8, являющихся рабочими, выполнены полости 11, размещенные симметрично относительно центральной оси узла и сообщенные с жидкостной камерой 12, образованной в корпусе 1 и инструменте 8 на уровне сопряжения их зубьев 9,10 и примыкающей снизу к торцу 13 инструмента 8. Выполненные в корпусе 1 сливные каналы 14 и компенсационный канал 15 расположены на одном уровне и сообщают жидкостную камеру 12 с атмосферой и через шгуцер 16 - с гидро- магистралыо. Возможные выполнения полостей 11 изображены на фиг. 2, 4, где со стороны жидкостной камеры 12 выполнены скосы на задних поверхностях зубьев 10 инструмента 8, и на фиг, 3, 5, где зубья 10 ин . .румента 8 выполнены тоньше со стороны задних поверхностей. Возможны и другие варианты выполнения полостей 11.

Ударный узел работает следующим образом.

Под действием сжатого воздуха, поступающего из пневмомагистрали через канал 5 в полость 2 прямого хода, поршень-ударник 4 разгоняется и ударяет по свободной поверхности жидкости в жидкостной камере 12, образованной до удара за счет баланса притока жидкости в камеру 12 из гидромагистрали через штуцер 1 б и компен - сационный канал 15 и ее оттока через сливные каналы 14 в атмосферу и находящейся на уровне каналов 14 и 15. При этом в жидкостной камере 12 возникает ударное дав ление жидкости, которое передается в полости 11. Давление жидкости на торец 13 инструмента 8 создает поступательный импульс, а на задние (рабочие) боковые поверхности зубьев 10 инструмента 8, примыкающие к полостям 11, вращательный импульс инструмента 8, реализуя косо направленный удар через жидкость. Угол подъема направляющих винтовых поверхностей и соотношение площадей рабочих поверхностей инструмента 8. воспринимающих удар и примыкающих к полостям 11 и жидкостной камере 12. выбирают так, что при винтовом движении инструмента 8 гарантируется нераскрытие стыка контактирующих винтовых направляющих поверхностей зубьев 10 инструмента 8 и зубьев 9 корпуса 1, что исключает возможность проникновения жидкости в стыковой зазор, По

окончании удара поршня-ударника 4 инструмент 8 выходит из зацепления с зубьями корпуса 1, выбрав величину осевого рабочего перемещения, совершает косо направленный удар по забою и возвращается в

исходное верхнее положение, переместившись в направлении вращения на один зуб с учетом предшествующего поворота на величину шага зубьев зубчатого зацепления. На фиг, 6 показано зубчатое зацепление в

исходном положении; на фиг. 7 - в фазе промежуточного положения инструмента 8, рабочий ход; на фиг. 8 - в крайнем нижнем положении инструмента 8; на фиг. 9 - в фазе промежуточного положения инструмента 8,

обратный ход; на фиг. 10- в новом исходном положении. Канал 5 сообщает полость прямого хода 2 с атмосферой, сжатый воздух из пневмомагистрали через канал 6 и штуцер 7 поступает в полость 3 обратного хода и возвращает поршень-ударник 4 в исходное положение.

Формула изобретения

1. Ударный узел бурового устройства,

содержащий корпус, установленный в корпусе поршень-ударник и инструмент, верхняя торцовая поверхность которого выполнена в виде зубьев, а одна из боковых

поверхностей имеет винтовой профиль, о т - личэющийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, на обращенной к инструменту торцовой поверхности корпуса с возможностью безударного зацепления с

зубьями инструмента выполнены ответные им зубья, задняя, обращенная в сторону, противоположную направлению вращения инструмента, боковая поверхность которых имеет винтовой профиль, при этом высота

зубьев не превышает осевого перемещения инструмента, а между обращенными в сторону направления вращения инструмента передними боковыми поверхностями зубьев корпуса и сопряженными с ними боковыми поверхностями зубьев инструмента образованы полости, гидравлически связанные с жидкостной камерой, образованной между корпусом и инструментом на уровне сопряжения их зубьев.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем.

что полости расположены симметрично относительно центральной оси узла.

и)

Использование: бурение скважин в горных породах путем воздействия на забой косонаправленного удара. Сущность изобретения: узел содержит корпус с размещенным в нем поршнем-ударником и инструмент, верхняя торцовая поверхность которого выполнена в виде зубьев, а одна из боковых поверхностей имеет винтовой профиль. Для получения косонаправленного удара при повышении надежности работы на обращенной к инструменту торцовой поверхности корпуса выполнены зубья, ответные зубьям инструмента. Задняя, обращенная в сторону, противоположную направлению вращения инструмента, боковая поверхность зубьев корпуса имеет винтовой профиль, при этом высота этих зубьев не превышает осевого перемещения инструмента. Между обращенными в сторону направления вращения инструмента передними боковыми поверхностями зубьев корпуса и сопряженными с ними боковыми поверхностями зубьев инструмента образованы полости, гидравлически связанные с жидкостной камерой, образованной между корпусом и инструментом на уровне сопряжения зубьев. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

TF

V-V

/2ВД

еж)ш

ФигА

фиг. 6

10

Фиг.8

Щи г.5

Ю

Фиг 7

Ход инсгпрумен/яа h

Фиг. 9

Фиг. 10