Расширитель Советский патент 1993 года по МПК E21B7/28 

ел

С

Использование: в горном оборудовании и для бурения котловых полостей во взрывных скважинах. Сущность изобретения: в корпусе установлен с возможностью ограниченного поворота внутренний патрон/ оборудованный приводом управления. Привод выполнен в виде поршня-толкателя, в верхней цилиндрической части которого имеются продольные выступы. Поршень содержит верхнюю часть с клинообразным выступом и нижнюю часть, между которыми выполнена проточка, при этом в поршне, патроне и корпусе выполнены каналы, соединяющие дистанционный источник сжатого воздуха с полостями, образованными в поршне, а пальцы, установленные в патроне, соединены с корпусом и поршнем с возможностью перемещения их в пазах поршня и корпуса. Кроме того, лапы снабжены отражателем, выполненным в виде сектора трубы, закрепленного на внутренней поверхности лап. 1 з,п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к комбинированным буровым устройствам, предназначенным для бурения взрывных скважин и котловых полостей в этих скважинах.

Целью изобретения является повышение надежности работы расширителя.

На фиг, 1 показан расширитель, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З -разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4-разрез В-В на фиг. 1; на фиг.5 - положение лапе шарошками в крайнем раскрытом положении при образовании расширения в скважине; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.5.

Расширитель состоит из корпуса 1, расположенного внутри корпуса 1 патрона 2 и породоразрушающих органов. Породораз- рушающие органы выполнены в виде шарошек 3, смонтированных с возможностью

свободного вращения на лапах 4, Лапы 4 с отражателями 5 присоединены к донной части патрона 2 при помощи осей 6. Патрон 2 установлен в корпусе 1 с возможностью ограниченного поворота вокруг продольной оси и соединены посредством трех радиальных пазов 7 и пальцев 8. Породоразрушаю- щие органы оборудованы механизмом выдвижения шарошек, выполненным в виде поршня-толкателя 9 с проточкой 10, выступом 11 и уступом 12 в нижней части, а также клинообразным выступом 13 с винтовой поверхностью и цилиндрической втулкой 14 с продольными выступами 15 в верхней части.

Поршень-толкатель 9 оборудован пружиной сжатия 16 и установлен с возможностью скольжения по винтовой поверхности выступа 13 поверхности зуба 17, жестко соVJ

чэ

00

N

XI

о

единенного с корпусом 1. Пальцы 8 закреплены в патроне 2, входят в пазы 7 корпуса 1 и продольные пазы 18 поршня-толкателя 9. В корпусе 1 выполнены каналы 19, 20, а в патроне каналы 21,22. Поршень-толкатель 9 имеет канал 23 для связи с его надтоковой полостью.

Расширитель работает следующим образом.

Для осуществления бурения скважины расширитель подсоединяют к штанге бурового станка. При этом поршень-толкатель 9 занимает крайнее верхнее положение и удерживается в этом положении под действием пружины 16 и сжатого воздуха, поступающего в подштоковую полость через каналы 19 и 21. Лапы 4упираются ваксиаль- ном направлении в донную часть паза патрона 2, а в радиальном направлении -- в выступ 11 поршня-толкателя 9 и удерживаются в этом положении в процессе бурения скважины.

Для расширения скважины прекращают вращение, снижают осевую нагрузку на шарошки 3 и производят поворот расширителя в сторону, обратную направлению вращения.его в процессе бурения скважины на 30°. При этом корпус 1, разворачиваясь относительно продольной оси патрона 2 и поршня-толкателя 9, Перекрывает частично в радиальном направлении канал 20 выступом 15, увеличивая давление воздуха на входе в расширитель, открывает канал 23, который был закрыт зубом 17 корпуса 1, и перекрывает канал 21. Через канал 23 воздух попадает в надштоковую полость поршня-толкателя 9, а в подштоковую полость доступ воздуха прекращается. Сжатый воздух передвигает поршень-толкатель 9 вниз до упора уступа 1.2 в плечи лап 4, освобождая от контакта выступ 11 с лапами 4, при этом лапы шарошек заходят в проточку 10. Пальцы 8, установленные в патроне 2 с возможностью перемещения в радиальных пазах 7 корпуса 1 и продольных пазах 18 поршня-толкателя 9, обеспечивают перемещение поршня-толкателя 9 относительно продольной оси патрона 2 и не дают возможности поворота его в радиальном направлении.

При включенной подаче воздуха начинают вращение буровой штанги на пониженных оборотах в том же направлении, что и при бурении скважины, и осуществляют подъем расширителя на требуемую высоту. После завершения подьема расширителя увеличивается частота вращения буровой штанги до номинальных оборотов и за счет давления воздуха в надштоковои полости

поршень-толкатель 9 уступом 12 давит на лапы 4 и начинает разворачивать их относительно осей 6, поджимая режущие кромки шарошек 3 к стенам скважины. Режущие

кромки шарошек 3 (за счет трения о стенки скважины) создают крутящий момент на буровой штанге, который преодолевается приводом вращения буровой штанги. При передаче крутящего момента от корпуса 1 к

патрону 2 зуб 17 корпуса 1, перемещаясь по винтовой наклонной поверхности выступа 13 поршня-толкателя 9, перемещает последний вниз, создавая дополнительное усилие на лапах 4. Затем незначительным

перемещением буровой штанги вниз осуществляется полный разворот лап 4 на осях б и вывод шарошек 3 в крайнее положение, при этом открывается канал 20 для увеличения подачи воздуха на забой. Воздушный

поток, проходя через каналы 22, ударяется в отражатель 5, изменяет направление и попадает в среднюю часть основания расширенной скважины. Это улучшает очистку забоя от продуктов разрушения перед каждои из шарошек.

После полного разворота лап 4 с шарошками 3 увеличивается осевая нагрузка и производится расширение скважины на необходимом интервале.

Формула изобр е т е н и я

корпусе с возможностью ограниченного поворота патрон, подвижно установленные на осях, закрепленных в патроне, лапы с шарошками и механизм выдвижения шарошек, выполненный в виде поршня-толкателя с

клинообразным выступом в верхней части и проточкой в нижней части, зуб корпуса размещен с возможностью скольжения по поверхности клинообразного выступа, а лапы шарошек установлены с возможностью захода в проточку поршня толкателя, полости которого соединены с полостью корпуса через каналы для подачи воздуха на забой, выполненные в патроне и поршне, отличающий с я тем, что, с целью повышения

надежности, в поршне-толкателе в верхней цилиндрической части, контактирующей с корпусом, выполнены продольные выступы с возможностью частичного перекрытия каналов подачи воздуха на забой при реверсе

в момент перехода с режима бурения на режим расширения.

f 2. Расширитель по п.1, отл ича ю щи й- с я тем, что лапы снабжены отражателем, выполненным в виде сектора трубы, закрепленного на внутренней поверхности лап.

Фиг. 5

Фиг. 6

Г - Г повешуто