Устройство для разрушения горной породы Советский патент 1992 года по МПК E21B4/10 E21C3/24 

Изобретение относится к устройствам для разрушения горной породы и может быть использовано для бурения скважин в горном деле.

Известные машины вращательно-удар- ного бурения применяются в основном при проходке выработок большого сечения для бурения шпуров и скважин и по принципу действия аналогичны перфораторам с независимым вращением бурового инструмента. Основной отличительной чертой этих машин является большой крутящий момент, развиваемый вращателем, работающим независимо от ударного механизма, но смонтированным в одном корпусе с ним.

Известен пневматический ударный инструмент, содержащий корпус, в котором размещены ударник с полостью и выступами на внутренней ее поверхности, воздухопровод я щий элемент и дополнительный ударник внутри основного с выступами, размещенными между выступами основного ударника; в стенке дополнительного ударника по его длине выполнены сквозные отверстия, сообщающиеся с полостями, образованными соседними выступами и стенками ударников; основной и дополнительный ударники подпружинены один к другому и корпусу, а воздухопровод я щи и элемент выполнен в виде установленного в дополнительном ударнике с возможностью вращения относительно оси золотника.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет использования устройства для бурения скважин с отбором керна и диаметром, превышающим наружный диаметр обсадной колонны.

Указанная цель достигается тем. что устройство снабжено установленной на его оси керноотводящей трубой, причем рабочий инструмент выполнен в виде закрепленных на внутреннем и наружном ударниках подпружиненных одна относительно другой внутренней и наружной эксцентричных коронок, оси которых смещены в диаметра льХ|

4 О О О

но противоположном направлении относительно оси устройства.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1.

Предлагаемое устройство содержит корпус 1, коаксиально расположенные в нем внутренний 2 и наружный 3 ударники, соосно расположенную керноотводящую трубу А, а полость между ударниками 2 и 3 разделена фланцами с уплотнениями (не обозначено) на камеры а и б, выполненные с возможностью периодического сообщения с подводящей 5 и выхлопной 6 магист- ралями, воздухораспределительный механизм с приводной турбинкой 7 и уплотнение 8, выполненное на корпусе в виде, например, резинового кольца, а рабочие инструменты выполнены в виде закрепленных на ударниках 2 и 3 подпружиненных одна относительно другой внутренней 9 и наружной 10 эксцентричных коронок, оси которых смещены в диаметрально противоположном направлении относительно оси устрой- ства. Между коронками 9 и 10 установлена пружина 11. В коронке 9 выполнено отверстие 12 с упором 13, размещенным в секторной проточке 14. На керноотводящей трубе 4 выполнены продольные каналы 15, а на наружном ударнике 3 имеется полость 16. В корпусе 1 размещен коллектор 17. через который, так же, как и через отверстия 18 и 19, осуществляется подвод воздуха чеоез полость в штанге 21. На турбинке 7 установ- лены лопасти 20, а на корпусе 1 - дроссель 22, выводящие отработанный воздух в полость между корпусом 1 и наружным ударником 3.

Устройство работает следующим обра- зом.

Воздух подводится через полость в штанге 21 на коллектор 17, поступая: через дроссель 22 на турбинку 7, поворачивая ее лопасти 20, отработанный воздух выводит- ся через отверстие 18 в полость между корпусом 1 и наружным ударником 3; через продольные каналы 15 и отверстие во внутреннем ударнике 2 воздух поступает в камеру а или б в зависимости от угла поворота внутреннего ударника 2.

Сжатый воздух, пройдя по указанному маршруту, приводит во вращение турбинку 7, а, попадая в продольные каналы 15 внутреннего ударника 2, далее через отверстие поступает в камеру а и, расширяясь, заставляет внутренний ударник 2 перемещаться вниз. Одновременно из полости б воздух через отверстия выводится в полость между наружным ударником и корпусом 1 и далее

в зону разрушения породы. Выхлопные отверстия камеры а в этот момент перекрыты корпусом. Так как турбинка 7 вращается, то поворачивается и система ударников 2 и 3. При повороте ударников на 90° (не показано) воздух попадает в камеру б, заставляя наружный ударник 3 переместиться вниз, а внутренний ударник 2 вверх. В этот момент выхлопные отверстия камеры б перекрыты корпусом, а выхлопные отверстия камеры а открыты и позволяют воздуху выходить в полость 16 и далее в зону разрушения.

Поочередное воздействие воздуха на камеры а и б обеспечивает возвратно-поступательное перемещение ударников в разные стороны один относительно другого. При этом производится поочередное воздействие коронок на породу, что обеспечивает ее эффективное разрушение. Из полости 16 воздух попадает в забой и, увлекая за собой шлам и периодически обламывающийся керн, выводится через керноотводящую трубу 4 на поверхность. Формула изобретения Устройство для разрушения горной породы, содержащее корпус, коаксиально рас- положенные в нем полые внутренний ударник с радиальными каналами и наружный ударник, имеющие соответственно на наружной и внутренней поверхностях фланцы с уплотнениями, которые делят полость между ударниками на рабочие камеры, выполненные с возможностью периодического сообщения с подводящей и выхлопной магистралями, воздухораспределительный механизм с приводной турбинкой, размещенные между ударниками упругие элементы, рабочий инструмент, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет использования устройства для бурения скважин с отбором керна и диаметром, превышающим наружный диаметр обсадной колонны, устройство снабжено устан- в- ленной на его оси керноотводящей трубой, а рабочий инструмент выполнен в виде закрепленных на внутреннем и наружном ударниках подпружиненных друг относительно друга внутренней и наружной эксцентричных коронок, оси которых смещены в диаметрально противоположном направлении относительно оси устройства, причем коронки установлены с возможностью взаимного поворота относительно оси устройства посредством закрепленного на внешней коронке упора, который размещен в секторной проточке, выполненной на внутренней коронке, при этом приводная турбинка воздухораспределительного механизма закреплена на внутреннем ударнике. размещенном концентрично с возможностью вращения и осевого перемещения относительно керноотводящей трубы, на внешней поверхности которой выполнены продольные каналы для подачи воздуха посредством радиальных каналов внутреннего ударника в рабочие камеры, а наружный ударник имеет радиальные каналы для периодического сообщения рабочих камер с выхлопной магистралью, которая размещена между корпусом и наружным ударником и выполнена в виде ориентированных в сторону коронок продольных каналов на внутренней поверхности корпуса.

Использование: относится к пневматическим машинам ударного действия и может быть использовано для бурения скважин. Сущность изобретения заключается в том, что в бурильной машине применены два эксцентричных ударника, совершающих как возвратно-поступательное, так и вращательное движение, что позволяет повысить КПД бурильной машины, в центральной части устройства выполнена керноотводящая труба, позволяющая значительно улучшить отвод керна отработанным сжатым воздухом на поверхность, а также применен эксцентричный механизм смещения коронок, позволяющий смещать наружную буровую коронку до диаметров, превышающих наружный диаметр вышележащей обсадной трубы. 4 ил.

В

Фиг I

А-А

Фиг.3

Фиг.Ь.