Гидравлическая буровая головка ударновращательного действия Советский патент 1979 года по МПК E21B6/02 E21B1/26 E21B4/16 

(54) ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ БУРОВАЯ ГШОВКА УДАРНОВРАЩАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к горной промлиленности и может быть использовано в качестве рабочего органа в установке дня бурения на открытых и подземных гбрных работах.

Буровые головки, испольэуел«ле в установках ударно-вращательного действия известны 1. Они содержат гидрообъемное ударное устройство с гидромотором вращателя и ограничитель расхода жидкости. Поворот бурового става осуществляют за счет кинец.1тической энергии бойка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является гидравлическая буровая головка ударновращательного действия, включающая вращатель бурового става с гидрсвлочтором и ударный механизм, в корпусе которого размещен поршень-боек, образующий с ним сливную, напевную и аккумулирующие камеры,выполненный с энергоподводящим каналом и имеющий установленный в осевой расточке подпружиненный золотник управления 2.

Недостатком этой буровой головки является то, что гидромотор работает в тяжелых условиях и с большими потерями энергии, так как он потребляет жидкость только в период рабочего хода. В результате этого из-за бопьтой инерционной нагрузки на вал гидромотора и гидравлических сопротивлений в.сливной магистрали необходимо почти всю жидкость стравливать через дроссель, при этом скорость враg щения инструмента быстро уменьшается, что снижает КПД и эффективность бурения.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия буровой головки.

5

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в ударном механизме выполнена вспомогательная полость, образованная кольцевой расточкой корпуса и наружной поверхностью поршня0бойка и постоянно сообщенная с гидромотором вращателя бурового став& и гидроаккумулятором, который монтирован в магистрали гидромотора, при

5 этом в поршень-бойке выполнены дополнительные каналы для периодического сообщения его энергоподводящего канала с напорной камерой или вспомогательной полостью в зависимости от положения золотника упр авления. Па фиг, 1 - продольный разрез бу ровой головки, на фнг, 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг, 1; на фиг. 4 -гидравлическая схема буровой головки,Буровая головка имеет корпус 1, в котором размещены шпиндель 2 и по шень-боек 3, состоящий из собственно бойка 4, напрессованной втулки 5 и. ПОР111НЯ 6 ,. В продольной,осевойрасточке поршня-бойка 3 разметен подпружинен ный двухпознциопный золотник управления 7, выполненный с протрчкаг-ш 8 и 9 и pa66mN i поясками 10, 11 и 12 причем диаметр рабочего пояска 12 больше диаметров поясков 10 и 11. Поршень-боек 3 и золотник управления образуют управляюйтую камеру 1 и две торцовые камеры разного сече-;ния, постоянно соединенные между со бой посредством осевого канала 14 золотника и со сливом системы. Поршень-боек 3 и корпус 1 образу ют между собой сливную 15, напорную 16 и аккум лирующую 17 камеры, а та же напорную полость 18 и вспомогател ную полость 19, которая образована кольцевой расточкой корпуса 1 и на ружной поверхностью поршня 3. j Напорная полость .18 сообщена с гнапором системы (насосом) , сливная камера 15 сообщена со сливом, а вспо могательная полость сообщена с гия; ромотором вращателя 20 и монтированным в его магистрали гидpoaккy лyлятo ром 21, Поршень-боек 3 имеет энергоирдводящий канал 22, постоянно сообщенный с напорной полостью 18 и проточкой В золотника управления 7, атакже рабочие.каналы 23, периодически перекрываемые рабочим пояском 12 золотника управления 7 и постоянно сое диненные с напорной камерой 16, слкв ные каналы 24, дополнительные каналы 25 и 26 и канал 27, При правом (по чертежу) положении золотника 7 рабочие кааалы 23 соойцены через проточку 9 золотника и сливные каналы 24 со сливной камерой 15, (тем самым напорная камед а 16сообщена со сливной), а при левом положении золотника 7 рабочие кадалы 23 перекрыты пояском 12 и наЬорная камера 16 изолирована от сливной камеры 15,, Буровая головка работает следующим образом. . „ - .„ Перед включением насоса поршеньбоек 3 прижат к хвостовику шпинделя 2, а золотник управления находится в левом (по чертежу) положении и отсекает напорную кёимеру 16 эт сливной камеры 15. После включения насоса рабочая жидкость под давлением поступает из напорной полости 18 в напорную каме663831ру 16 через энергоподводящий канал 22, проточку 8. золотника 7 и дополнительный канал 25, в результате чего поршень-боек 3 движется вправо (по чертежу), сжимая газ в аккумулирующей камере 17 и вытесняя отрабо- танную жидкость из сливной камеры 15 на слив, , Равномерное движение поршня-бойка 3 вправо (т.е. взвод) продолжается до тех пор, пока канал 27 не попадет в напорную полость 18. После это.го рабочая жидкость начинает rtocтупить в управляющую камеру 13 золотника 7 и перемещает золотник в правое положение (по чертежу) . При этом напорная камера 1б сообщается со сливной камерой 15 через канал 23, проточку 9 золотника 7 и канал 24, а рабочая жидкость от насоса через энергоподводящий канал 22, проточку 8 золотника 7 и дополнительный канал 26 поступает во вспомогательную полость.19 и гидромотора 20 вращателя бурового става и в гидроаккумулятор 21, В результате этого давление в камерах 16 и 15 выравнивается и пор- . шень-боек 3 под действием давления газа в аккумулирующей камере 17 сначала затормаживается, а затем ускоренно движется к хвостовику шпинделя 2 . В это время золотник удерживается в правом положении силами инерции покоя. Во второй половине перемещения поршня-бЪйка 3 канал 27 сообщается со сливной камерой 15. Ускоренное . перемещение поршня-бойка 3 завершается уда:рО}г1 по хвостовику шпийделя 2, в результате чгего направление сил энерции меняется на противоположное и золотник 7, вытесняя жидкость иэ управляющей камеры 13/ перемещается в левое.положение, разъединяя при этом напорную камеру 16 и сливную камеру 15 и соединяя напорную полость 18 через проточку 8 золотника 7 и дополнительный канал 25 с напорной камерой i6. Далее цикл повторяется, В предлагаемой буровой головке гидромотьр может вращать буровой став не только в период разгона i .. поршня-бойка, когда насос подает рабочую жидкость на вход гидромотора, нб.и в остальное время цикла за счет потока жидкости под давлением из гидроаккумулятора, причем с увеличением момента сопротивления на валу гидромотора, поиьашается и давление жидкости в гидроаккумуляторе, В итоге вращатель работает эффективно и с с достаточно высоким КПД, Формула изобретения Гидравлй еская буровая головка ударно-вращательного действия, включающая вращатель бурового става с г идромотором и ударный механизм, в