ПОГРУЖНОЙ ПНЕВМОУДАРНИК С СОСТАВНЫМ БУРОВЫМ ИНСТРУМЕНТОМ Советский патент 1995 года по МПК E21B4/14 E21C3/24 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, а именно к буровым инструментам и может быть применено в горной промышленности и геологоразведке.

Цель изобретения повышение мощности и надежности.

На фиг. 1, 2 изображен общий вид устройства; на фиг. 3 местный вид инструмента в положении блокировки; на фиг. 4 поперечное сечение А-А корпуса в зоне локальных наружных ребер и ведущей шлицевой нарезки; на фиг. 5 поперечное сечение Б-Б в зоне центрирующего буртика, смещение замковой шлицевой нарезки на пол шага t/2 относительно ведущей шлицевой нарезки; на фиг. 6 поперечное сечение В-В инструмента в зоне локальных наружных ребер долота; на фиг. 7 вариант исполнения пневмоударника с ведущей гайкой; на фиг. 8 вариант с гайкой в положении блокировки инструмента.

Погружной пневмоударник включает корпус 1 (см. фиг. 1, 2, 3), в котором установлен ударник 2 с центральным выхлопным каналом 3 и выхлопной трубкой 4. Ударник 2 разделяет полость корпуса 1 на камеру 5 сетевого давления, управляемые камеру 6 холостого хода и камеру 7 рабочего хода. В передней части корпуса 1 закреплен с возможностью осевого перемещения составной буровой инструмент, состоящий из съемного долота 8 с юбкой 9 и хвостовика 10 с выхлопным каналом 11. Хвостовик 10 закреплен в корпусе 1 посредством ведущей шлицевой нарезки 12, выполненной соответственно на корпусе 1 и хвостовике 10. Хвостовик 10 имеет также центрирующий буртик 13, на котором выполнена замковая шлицевая нарезка 14, смещенная на полшага t/2 (см. фиг. 4, 5) относительно ведущей шлицевой нарезки 12. В передней части хвостовик 10 имеет резьбу 15 для закрепления съемного долота 8. В корпусе 1 со стороны переднего торца выполнена открытая расточка 16, в которой подвижно относительно корпуса 1 и хвостовика 10 установлена уплотняюще-центрирующая втулка 17, опирающаяся в торец юбки 9 долота 8. Юбка 9 снабжена локальными наружными ребрами жесткости 18, расположенными в зоне внутренней расточки 19 долота 8. По концам корпуса 1 так же выполнены локальные наружные ребра жесткости 20. Все ребра жесткости вписаны в окружность, диаметр которой равен диаметру D долота 8. Воздухораспределение по рабочим камерам в пневмоударнике осуществляется ударником 2, взаимодействующим с гильзой 21, имеющей расточку 22, штоком 23, закрепленном в гильзе 21, хвостовиком 10 через проточку 24, паз 25, выполненные на ударнике 2. При конструировании погружных пневмоударников для больших диаметров скважин в предложенном техническом решении предусмотрен составной корпус (см. фиг. 7, 8), состоящий из цилиндра 26 и ведущей гайки 27, закрепленной в передней части цилиндра 26 посредством резьбы 28.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух подается в камеру 5 сетевого давления (см. фиг. 1) и далее через пазы 25 в ударнике 2 в камеру 6 холостого хода. При этом камера 7 рабочего хода сообщена с атмосферой через выхлопной канал 3 ударника 2, выхлопную трубку 4, канал 11 хвостовика 10. Вследствие разности сил, действующих на ударник 2 со стороны камеры 5 сетевого давления и камеры 6 холостого хода ударник 2 начинает двигаться назад, совершая холостой ход. По мере перемещения ударника 2 происходит закрытие камеры 7 рабочего хода и открытие камеры 6 холостого хода. В камере 7 рабочего хода начнется сжатие воздуха, а в камере 6 холостого хода выхлоп. Некоторое время ударник 2 по инерции продолжает движение назад, входит в зону расточки 22 гильзы 21 и своей проточкой 24 впускает в камеру 7 рабочего хода сетевое давление. Ударник 2 резко затормаживается и меняет направление движения. Питание камеры 7 рабочего хода сетевым давлением происходит до момента отсечки расточки 22 гильзы 21 проточкой 24 ударника 2. Дальнейшее движение ударника 2 на правом ходе до момента выхода штока 23 их выхлопного канала 3 ударника 2 идет под расширяющимся сжатым воздухом. После выхода штока 23 из ударника 2 камера 7 рабочего хода сообщается с атмосферой и произойдет выхлоп отработанного воздуха. Камера 6 холостого хода после того, как трубка 4 войдет в выхлопной канал 11 хвостовика 10, разобщится с атмосферой и в ней начнется предварительное сжатие воздуха вследствие уменьшения объема камеры 6 и притока в нее сжатого воздуха через канал 25 ударника 2. При достижении ударником 2 хвостовика 10 произойдет ударное взаимодействие. Энергия удара через хвостовик 10, долото 8 передается на забой. Так как объем камеры 6 холостого входа увеличен по сравнению с прототипом за счет присоединения незадействованных в прототипе полостей в зоне крепления хвостовика 10 в корпусе 1, то энергетический заряд этой камеры также увеличен, что позволяет быстрее и дальше забросить ударник 2 назад, вследствие чего увеличивается энергия и частота и стало быть ударная мощность пневмоударника. Задействовать неиспользованный объем позволило выполнение расточки 16 в корпусе 1 и установки в нее уплотняюще-центрирующей втулки 17 и выполнение замковой шлицевой нарезки 14 в центрирующем пояске 13. Благодаря тому, что втулка 17 выполняет функцию дополнительного (переднего) центратора хвостовика, а локальные ребра жесткости 18 на долоте 8 и ребра жесткости 20 на корпусе 1 центратора долота 8 и корпуса 1 в скважине, обеспечивается центральный удар, что исключает перекос хвостовика 10, ударника 2, трубки 4 и повышает надежность работы пневмоударника. Установка втулки 17 подвижно с упором в торец юбки 9 обеспечивает дополнительное уплотнение камеры 6 холостого хода и снижает непроизводительный расход сжатого воздуха. В режиме блокировки (при выбеге хвостовика 10 вперед) хвостовик удерживается от выпадания из корпуса 1, благодаря тому, что замковая шлицевая нарезка 14 выполнена со смещением на полшага t/2 (см. фиг. 4, 5) относительно ведущей шлицевой нарезкой 12 на хвостовике 10 и соответственно на корпусе 1, что обеспечивает расположение выступов нарезки 14 против выступов нарезки 12 в корпусе 1 и их взаимный контакт, а также свободную продувку камеры 6 холостого хода сжатым воздухом, необходимым для продувки скважины, через канал 25, шлицевые нарезки 14, 12, расточку 15.

Следовательно, вышеописанные отличительные признаки, по сравнению с прототипом, позволяют увеличить мощность и повысить надежность.

Использование: изобретение относится к горному делу, предназначено для бурения скважин и может найти применение в горной промышленности и геологоразведочной технике. Сущность изобретения: погружной пневмоударник с составным буровым инструментом включает корпус, ударник с центральным выхлопным каналом, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого хода и составной инструмент, состоящий из съемного долота с юбкой и хвостовика, имеющего ведущую шлицевую нарезку и центрирующий буртик. Предложено в передней части корпуса выполнить открытую расточку, в которую подвижно относительно корпуса и хвостовика установить уплотняюще-центрирующую втулку, опирающуюся в торец юбки долота, при этом на центрирующем буртике хвостовика выполнена замковая шлицевая нарезка со смещением на пол шага относительно ведущей шлицевой нарезки, и на юбке долота и по концам корпуса выполнены локальные наружные ребра жесткости, вписанные в окружность, диаметр которой равен диаметру долота. 8 ил.

ПОГРУЖНОЙ ПНЕВМОУДАРНИК С СОСТАВНЫМ БУРОВЫМ ИНСТРУМЕНТОМ, включающий корпус, ударник с центральным выхлопным каналом, разделяющий полость корпуса на камеры рабочего и холостого хода, и составной инструмент, состоящий из съемного долота с юбкой и хвостовика, имеющего ведущую шлицевую нарезку и центрирующий буртик, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности и надежности, погружной пневмоударник снабжен уплотняюще-центрирующей втулкой, при этом в передней части корпуса выполнена открытая расточка, в которую подвижно относительно корпуса и хвостовика установлена уплотняюще-центрирующая втулка, опирающаяся в торец юбки долота, а на центрирующем буртике хвостовика выполнена замковая шлицевая нарезка со смещением на полшага относительно ведущей шлицевой нарезки, причем на юбке долота и по концам корпуса выполнены локальные наружные ребра жесткости, вписанные в окружность, диаметр которой равен диаметру долота.