Гидроударная буровая машина Советский патент 1979 года по МПК E21B6/06 E21B1/26 

1

Изобретение относится к горному оборудованию и может быть применено для бурения шпуров и скважин в различных отраслях промышленности: горной, строительной, черной и цветной металлургии.

Известны гидравлические буровые машины, включающие сборный корпус с каналами, дифференциальный поршень-молоток кольцевой клапан и механизм поворота с гидравлическим приводом, имеющим золотниковый распределитель и сдвоенный гидроцилиндр с поршнем-толкателем, снабжет1ым собачкой, взаимодействуюш ей с зубчатым колесом, установленным на наковальне.

В этой машине отсутствует возможность двустороннего вращения бура.

Цель изобретения - обеспечение двустороннего вращения бура.

Это достигается тем, что гидравлич окий привод выполнен с двум я. с двоенными гидроцилиндрами, у которых полости холостых ходов поршней-толкателей, расположенных в ;лзных цилиндрах и прогивоположно направленных, гидравлически: попарно связаны с золотниковым распределителем, снабженным переключателем.

На фиг. 1 - буровая машина, продольный разрез; на фиг. 2 и фиг. 3 - по перечные разрезы соответственно А - А и Б - Б фиг. 1.

Она состоит из цилиндров 1, 2, 3, закрытых соответственно с торцов гайками 4, 5, 6. В цилиндре 1 сделаны кольцевые пазы 7, 8, 9 и канаггы: 10, 11, 12, 13, 14,15, 16. Канал 15 является водоподвод5пиим, а канал Ю выхлопным. В цилиндре 2 предусмотрены отверстия 17. Цилиндры 3 выполнены сборными и разделены перегородками 18, состоящими каждая из двух половин, на четыре полости 19, 20, 21, 22, из которых площадь сеЧения полостей 19, 21 меньше площади сечения полостей 2О, 22. С цилиндром 1 жеспсо скреплен золотниковый цилиндр 23, соединенный каналом 12 с кольцевЬ1м пазом 8, каналом 13 - с кольцевым пазом О и наиорн1лм трубопроводом, каналами 24, 25 - с дву мя большими расположенными по диагонали полостями 20 шшшшра 3, каналами 26, 27 -- с двумя остальными большими .полостями 22 этих цилиндров, а каналомпатрубком 28 через штанг 29 (показан штрюстгунктиром) - с пусковым краном переключателем 30, имеющим распределительн ые каналы 31, 32. Кран 30 соединен также шлангом 33 (йшанги показаны штрихпунктиром) с патрубком 34 и далее через патрубЬк 35, шланг 36 с патрубком-каналом 15. В цилиндрах 1 и 2 размещаются соот ветственно зубчатое колесо-вращатель 37 с наковальней 38, скрепленной с буровой штангой 39, дифференциальный коль цевой клапан 40 с внутренним эксцентрич ным кольцевым :выступом, отверстиями и наружным кольцевым пазом 41, поршвн молоток 42, В цилиндрах 3 размещаются соответственно ди4ференциальные поршнитолкатели 43, 44 с подцружинёнными собачками 45 и 46, сцепленные попарно при своем рабочем ходе с зубьями колеса-вращателя 37. Средняя утонченная часть ди(()ференциальных поршнай-толкателей 43, 44 расположена эксцентрично относител ьно продольной центральной оси соответствующих цилиндров 3. Это сделано с целью исключения поворота поршнейтолкателей 43, 44 в цилиндрах 3. В золотниковом цилиндре 23 помещен поджатый пружиной 47 цилиндрический золот ник 48 с тремя кольцевь1ми наружными пазами 49, 5О, 51 из которых пазы 49, 51 сообщены между собой каналами 52, выполненными в теле золотника 48. Кольцевой паз 49 при разжатом положени золотниковой пружины 47 (фиг. 3) сообщен каналами 24, 25 с двумя большими расположенными по диагонали полостями 20 цилиндров 3, а каналом 12 - с кольцевым пазом 8 цилиндра 1, сообщающимся с выхлопным каналом Ю машины. Кольцевой паз 5О сообщен каналом 13 с кольцевьгм пазом 9 цилиндра 1 и далее через канал 15, шланг 36, патрубкиканалы 35, 34, шланг 33, распределител ные каналы 31 крана переключателя ЗО с напорным-трубопроводом (на черт, не показан), а также сообщен каналами 26, 27 с двумя остальными большими расположенными по диагонали полостями 22 цилиндров 3. В силу этого напорная ншд™ кость постоянно заполняет обе полости 21, 22 и поршни-толкатели 44, вследствие неравенства площадей указанных пг лостей 21, 22, оказываются отжатыми паиирной ВОДОЙ.-В крайнее заднее положение, а Б работе синхронно с перемещением клапана ,40 участвуют поршни-толкатели 43, производящие с помощью собачек 45 по часовой стрелке (на фиг. 2 против часовой стрелки) вращение зубчатого колеса 37 с наковальней 38 и буром 39. При сжатой на величину хода золотника золотниковой пружине 47, что достигается поворотом крана ЗО на 90° против часовой стрелки и действием напорной жидкости через каналы 31, щланг 29, канал-патрубок 28 на золотник 48, крайние кольцевые пазы, 50, 51 золотника, сообщающиеся между собой каналами 52, сообщены каТналами 13, 9, 15, шлангом 36, патрубками 35, 34, шлангом 33, каналами 31 крана 30 с напорным трубопроводом и каналами 24, 25 с двумя большими расположенными по диагонали полостями 20 цилиндров 3, а средний кольцевой паз 5О золотника сообщен каналами 26, 27 с большими полостями 22 второй пары поршней - л-олкателей 44 и каналом 12 с кольцевым пазом 8 цилиндра 1, сообщающим ся периодически с выхлопным каналом Ю машинБ. Вследствие этого, включаются в работу синхронно с перемещением клапана 40 вторая пара порщней-то.пкателей 44 с собачками 46, а первая пара поршней-толкателей 43 оказывается отжатой в заднее крайнее положение. При aiOM происходит вращение. зубчатого колеса 37 с наковальней 38 и буром 39 в противоположном направлении,, т.е. против часовой стрелки (на фиг. 2 по часовой стрелке). Это направление вращения бура необходимо при раскручивании буровых штанг. Как видно из фиг. 2 и фиг. 3 меньшие полости 19, 21 постоянно при любом положении золотника 48 сообщены каналами 16, 9, 15, шлангом 36, каналами-патрубками 35, 34, шлангом 33 крана ЗО с напорным трубопроводом. Надпоршневые полости больших ступеней цилиндров 3 сообщены отверстиями 53 с атмосферой. Профиль зубчатого колеса 37 может быть различным. На фиг. 1 и фиг. 2 детали гидроудар- ной машины показаны в исходном положении, на фиг. 3 золотник 48 отжат пружиной 47 в крайнее правое (по чер1ежу) положению, соответствующее врашекию бура по часовой С1релке при бурении скважины. При этом клапан 40 прижат к наковальне 38 н жидкость из-под порщ не молотковой полости не может выходит наружу, отверстия 52 клапана 40 находят ся напротив кольцевого паза 9, в силу чего подпоршне-молотковая полость порш ня-молотка-42 сообщается черюз каналы 9, 36, 35, 34, 33, 31 с напорным трубопроводом. Напорная жидкость из трубопровода (или насоса) поступает нерез указанные каналы 31, 33, 34, 35, 36, 9, соответственно в надпоршне-моло ковую камеру и подпоршне-молотковую полость и отводит поршень-молоток 42 назад, вследствие неравенства его обтекаемых водой торцовых стор н. Вода также поступает через каналы 16, 54, 55, 57, 59 в меньшие полости 19, 21 поршней-толкателей. 42, 44 и через каналы 13, 52, 26, 27, 58 59 в большие полости 22 поршней- толк телей 44. Так как полости 21, 22 порш ней-толкателей 44 в этот период постоян но сообщены с напорным трубопроводом, то вследствие неравенства этих полостей порщни-тоякатели 44 оказываются отгкатыми водой в свое крайнее положение (фиг. 2). Одновременно напорная жидкость перемещает поршни-толкатели 43 вперед по часовой стрелке (на ф, 2 против часовой стрелкл;), о-::;уи, : . свляя с помощью собачек 45, ск-алеша-х в этот период с зубчатым колесом 37, поворот этого колеса с на1.овальней 38 и буром 39 на заданный угол. Жидкость из полостей 2О вытесняется болт.шими ст1 пенями поршней-толкателей 43 через каналы 60, 61, 24,25, 49, 12, 8, 43 7, 11, -10 в атмосферу. Пройдя заданное расстояние к сжав пружтгау 47, поршень-молоток 44 задевает своим кольцевым выступом 45 за знутренций эксцентричный кольцевой выступ клапана 40 и отрывает клапан 40 от наковальни 38, открывая зазор между наковальней 38 и цилиндром 1 для выхода жидкости из подпоршне-молотковой полости. Дальше клапан 40 движется назад самостоя тельно, вследствие своей циф юренциальной формы и наличия некоглпенсированног давлением промежутка, сообщенного от верстиями 14 с атмосферой. При этом отверстия клапана 40 сместятся относител но кольцевого паза 9 и окажутся парекрытыми, наружный кольцевой паз 41 кла пана 4О соединит кольцевые пазы 8 и 9 между собой, а сообщение между пазами 7 и 8 прекратится, тшс как наружный копьппвой паз 41 клапатса 40 перемест тт ся назад. Напорная жидкость входит через каналы 9, 41, 8, 12,49, 24, 25, 61, 6О в большие ПОЛОС1-И 2О Ш1линдров 3 (в меньших полостях 19 этих цилиндров напорная жиплость находится постоянно) . Так как площади полостей 20 больше площадей полостей 19, то давлением жидкости из полостей 2О поршни-толкатели 43 отходят назад против часовой стрелки (по часовой стрелке на фнг. 2), расцепляясь своими собачками 45 с зубчатым колесогч 37, которое в этот йериод остается неподвижным под осевым усилием подачи. Пopшeнь- Ioлoтoк 42 останавл1шает ся, останавливается также с1Х)пб жнцкости в шланге над ник п происходит г щравлическнй удар, под действием которого и избыточного давления жидкости на дно ссевой камеры поршня-молотка, а также действием разжимающейся пруж1Г:1Ы, поршень-молоток 42 устремляется вперед (влево по чертежу), вытесняя жидкость из подпоршне-молотковой полости через открывшийся яазор между шамнндром 1 и ,:.3j.:.аей 38 и далее через выхлопной канал 10. При этом пот шень-молоток 42 встречает двгокущнйс.е ему навстречу под напором выхлопной .х;ти клапан 40, увлекает его вместе с собой, нано сит удар по наковальне 38, скрепленной с буром 39, прижимает клепан 4О к наковальне 38 (это положение ;-:зображено на фиг.,1), вследствие чего пре1сращает ся вытеснение жидкости наруж у на под-поршне-молотковой полости и снова столб жицкости в подводящих шлангах затормаживается и происходит гидравлический удар, который в связи с тем, что отверстия клапана в переднем краннеь положении клапана совпадают с кольцевым пазом 9, передается через эти отверстия в подпоршне-мологковую полость. Силой гидравлического удара и нзбьЕточ- ного давления жидкости порщекк -молоток 42отводится назад, а поршни-толкатели 43совершают свой рабочий мод, поворачивая с помощью собачея 45 зубчатое Колесо 37 на зап/лпглй угол i процесс повторяется. При развккч-15вп}1ии буровых штанг, как уже указьгвапось выше, кран переключателя ЗО поворачг.впют на 9О против часовой стрелки, напо-,iH.is жидкость дейстйуя на золотник 48. отглщг.тает его в крайнее левое (фиг. .П ; о; ожекие. сжимая пружину 47. При этом золотник 48 распределяет поступление напорной жидкости по соответствующим каналам так, как это описано вьпие, и поршни-толкатели 43 с собачками 45 занимают нерабочее положение, а в работу включают ся поршни-толкатели 44 с собачками 46; которые осуществляют вращение зубчатого колеса 37 с буром 39 в противоположном направлении (по часовой стрелке на фиг. 2). Формула изобретения Гидроударная, буровая машина, включаю щая сборный корпус с каналами, дифференниальный поршен1г-молоток, кольцевой клапан, наковальню и механизм поворота с гидравлическим приводом, имеющим золотниковый распределитель и сдвоенный гидроцилиндр с пopшнeм-тoлкaтeлe., снабженным собачками, взаимодействующими с зубчатым колесом, установленным на наковальне, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения двустороннего вращения бура, гидравлический привод выполнен с двумя сдвоенными гидродилиндрамн, у которых полости холостых ходов поршней-толкателей, располо женных в разных цилиндрах и против положно направленных, гидравлически попарно сБязайы с золотниковым распределителем снабженным переключателем.

г

5 «J