Поршень погружного пневмоударника для бурения скважин Советский патент 1993 года по МПК E21C3/04 E21C3/24 

Изобретение относится к горному делу, а именно к погружным пневмоударникам, предназначенным для бурения скважин на открытых горных работах в породах средней и высокой крепости, в частности, конструкциям поршня.

Цель изобретения - повышение надежности и ресурса работы поршня погружного пневмоударника за счет устранения многократного отражения волн и их взаимного наложения, приводящего к увеличению механических напряжений в ударных процессах.

На чертеже показан продольный разрез поршня погружного пневмоударника для бурения скважин.

Поршень погружного пневмоударника для бурения скважин включает в себя цилиндрическую часть 1 и хвостовик, имеющий коническую часть 2 и цилиндрическую часть 3 с воздухораспределительными каналами 4 и торцевой поверхностью 5, которая выполнена сферической, и центральной осесимметричный канал 6.

Коническая часть 2 хвостовика размещена между цилиндрической частью 1 поршня и цилиндрической частью 3 хвостовика.

Радиус сферической поверхности 1, образующей торцовую поверхность цилиндрической части хвостовика 3, включает часть образующей конической поверхности конической части хвостовика 2, а ее воображаемая вершина 7 совпадает с центром сферической поверхности. Центр сферической поверхности расположен на оси симметрии поршня погружного пневмоударника.

После удара поршня по буровой коронке или механизму крепления буровой коронки в поршне возникают и распространяются ударные волны, В цилиндрической части поршня 1 распространяется волна сжатия (в основном продольной поляризации), которая достигает конической части поршня 2. При использовании комической части хвостовика, размер тела, в котором распространяется волна сжатия, плавно возрастает, и фронт волны сжатия (в основном продольной поляризации) по форме будет близким

к сферическому. При достижении волной сжатия открытой торцевой поверхности 5 происходит ее отражение на каждом участке поверхности в обратном направлении и в

теле ударника распространяется волна разряжения, фронт которой также близок к сферическому, что позволяет при минимальных эффектах возникновения волн сдвига (поперечная поляризация) передать основную

энергию волн деформации в коническую часть поршня 2, а затем и в цилиндрическую часть поршня 1. Это достигается выбором радиуса сферической поверхности. После достижения волной разряжения торцевой

поверхности цилиндра поршня 1 (место удара) происходит отрыв поршня от буровой коронки или механизма крепления буровой коронки и поршень продолжает движение для выполнения следующего рабочего цикла пневмоударника.

Подобное выполнение поршня позволило из-за уменьшения в ударных процессах энергии волн с продольной поляризацией (волны сдвига) за счет плавных переходов в

конструкции поршня и соответствующего профилирования его наружной поверхности уменьшить явления интерференции волн деформации различной поляризации (распространяющихся в материале поршня с

различной скоростью), что приводит к уменьшению локальных ударных нагрузок, увеличению ресурса работы бурового инструмента указанного типа и увеличению коэффициента восстановления скорости поршня,

Формул а изобретен и я

Поршень погружного пневмоударника для бурения скважин, содержащий цилиндрическую-часть, связанную с цилиндрическим хвостовиком, имеющим воздухораспределительные каналы, посредством конической части, центральный осесимметричный канал, отличающийся тем, что торцовая поверхность цилиндрической части хвостовика поршня выполнена сферической, причем

образующие конической части поршня составляют часть радиуса сферической поверхности, центр которой размещен на оси симметрии поршня.

Использование: изобретение относится к горному делу, а именно к погружным пнев- моударникам, предназначенным для бурения скважин на открытых горных работах в породах средней и высокой крепости, в частности к конструкциям поршней. Сущность изобретения: поршень погружного пневмо- ударника для бурения скважин включает в себя цилиндрическую часть 1 и хвостовик, имеющий коническую часть 2 и цилиндрическую часть 3 с воздухораспределительными каналами 4, торцовая поверхность 5 которой выполнена сферической, и центральный осесимметричный канал 6. Коническая часть 2 хвостовика размещена между цилиндрической частью 1 поршня и цилиндрической частью 3 хвостовика. Радиус сферической поверхности цилиндрической части хвостовика включает образующую конической поверхности хвостовика, а ее воображаемая вершина 7 совпадает с центром сферической поверхности. Центр сферической поверхности размещен на оси симметрии поршня ударника. 1 ил.