Бурильная машина Советский патент 1978 года по МПК E21B6/02 

I

Изобретение относится к области горной лромышленности, в частности к бурильным машинам

Известна бурильная машина, включающая корпус с жестко закрепленной трубкой, в полости которой установлен подпружиненный ударник, прнвод с ведущей ступицей, ведомую ступицу кулачков и буровой инструмент I.

Недостатком этой машины является то, что она имеет оДин режим бурения независимо от сопротивления внедрению бурового инструмента.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является бурильная машина, включающая корпус, привод вращателя и подпружиненного ударника с ведомой ступицей и буровой инструмент 2. Однако производительность ее недостаточная.

Цель изобретения - повышение производительности бурения путем придания буровому инструменту периодически неравномерного вращения и моментного силового импульса.

В предлагаемой бурильной машине на буровом инструменте выполнены шлицы, на

которые установлен подпружиненный ударник с возможностью осевого и углового смещения, причем ширина щлица значительно меньше ширины паза.

На фиг. 1 изображена бурильная машина

в разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Бурильная машина содержит корпус I, прнвод 2, ведомую ступицу кулачков 3. ударник 4, пружину 5, роликн 6, буровой инструмент 7, вращатель 8. Ударник взаимодействует с буровым инструментом через торец 9. Ударник подпружинен в осевом н тангенциальном направлениях и установлен на шлицы 10 бурового инструмента с угловой подвижностью. Подпружиннвание ударника в тангенциальном (гловом) направлении в представленном варианте бурильной машины осуществлено жесткой заделкой концов пружины 5 на буровой инструмент 7 и на ударник 4.

Работает бурильная машина следующим

образом. При включении привода 2 буровой инструмент получает вращение от вращателя 8 и вращается вместе с расположенным на нем ударным механизмом. При возрастании осевого усилия буровой инструмент, перемещаясь вверх, вводит в зацепление со ступицей привода 2 или с корпусом 1 ведомую ступицу кулачков 3. При этом ролик 6 набегает на профиль торцового кулачка 3, взводя подпружиненный ударник 4 в осевом и тангенциальном направлениях и нагружая вращатель 8 дополнительным моментом сопротивления, приводящим к снижению скорости вращения.

В момент срыва с кулачка 3 под действием пружины 5 ударник 4, получая осевой и тангенциальный импульс силы, бьет по буровому инструменту (по торцу 9 и боковым шлицам 10), сообщая ему соответственно осевой и тангенциальный импульс силы. В момент срыва ударника с кулачка снимается нагрузка с вращателя и буровой инструмент получает ускоренное вращение. Таким образом достигается неравномерное (периодическое) вращение бурового инструмента и придание ему во время удара моментного импульса силы.

Вариант исполнения бурильной мащиныотсутствие в ней (или выход из строя) вращателя. В этом случае бурение скважины будет осуществляться ударно-поворотным способом, причем поворот инструмента будет осуществляться под действием моментного ударного импульса в процессе разрушения породы. При включении привода 2 и подаче бурового инструмента на забой возрастающее усилие сопротивления породы перемещает буровой инструмент 7 и взаимодействующую с ним ведомую ступицу кулачков 3 вверх до зацепления со ступицей привода. При этом ролик 6 набегает на профиль торцового кулачка, взводя подпружиненный ударник Б осевом и тангенциальном направлениях. При срыве ролика 6 с кулачка ударник 4 бьет по торцу 9 и боковым поверхностям шлицев 10 бурового инструмента 7, сообщая ему осевой и моментный ударный импульс, благодаря которому производятся разрушение породы и поворот бурового инструмента в направлении действия моментного силового импульса.

Один из вариантов исполнения бурильной машины - ударник подпружинен только в осевом направлении. В этом случае

обеспечивается периодическая неравномерность вращения (при наличии вращателя) бурового инструмента, а величина моментного импульса будет зависеть от соотнощения линейной скорости верхней точки (точки срыва ролика 6) кулачка и осевой скорости ударника. При этом радиус кривизны ролика имеет существенное значение. Если инерционность системы ударник - пружина, радиус кривизны ролика и соотношение скоростей перемещений верхней точки кулачка и ударника обеспечивают разрыв ролика с профилем кулачка, то буровому инструменту сообщается только осевой ударный импульс.

В случае когда разрыва ролика с верхней точкой кулачка не происходит, возникает явление рикошетирования ударника в тангенциальном направлении. В этом случае энергия моментного силового импульса будет значительно ниже, чем в рассмотренных ранее вариантах исполнения. Однако,

учитывая более простое конструктивное исполнение этого варианта, его можно рекомендовать для исполнения бурильных машин с малой частотой ударов.

Формула изобретения

Бурильная машина, включаюшая корпус, привод врашателя и подпружиненного ударника с ведомой ступицей и буровой инструмент, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности бурения путем придания буровому инструменту периодически неравномерного вращения и моментного силового импульса, на буровом инструменте выполнены шлицы, подпружиненный ударник установлен на шлицы с возможностью осевого и углового смещения, а ширина шлица значительно меньше ширины паза. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 90491, кл. Е 21 С 1/12, 1950.

2.Авторское свидетельство СССР № 481694, кл. Е 21 С 1/12, 1973.