Погружное ударное устройство бурильной машины с гидрообъемным приводом Советский патент 1981 года по МПК E21B4/14 

, Изобретение относится к горной про ьолпленности, в частности к погружт.1м ударным рабочим органам бурильных машин, предназначенным для бурения взрывных сквджин на открытых горных работах. Известен погрузной пневмоударник, СОСТОЯ1ЦИЙ из корпуса с подвижно размещенным внутри него бойком, бурового инструмента, соединенного с корпусом при помощи шпоночного или шлицевого со :динения, органа управления и двух рабочих камер переменного объема ПЛ. Недостатками пневмоударника являются низкий КПД, низкая энерговооруженность, плохие эргономические показатели.. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является погружное ударное устройство бурильной машины с гидрообъемным приводом, содержащее корпус с рабочей камерой, камерами обратного хода и слива, поршень-боек с поршнем. имеющим двусторонний шток, внутри которого расположен подпружиненный двухпоясковый двухпозицконный золотник управления, камеру повьш1енного давления в стакане аккумулятора, буровой инструмент, сливную и напорную .магистрали fzj. Корпус с подвижно размещенным внутри него разъемным поршнем-бойком, тпиндель, жестко соединенный с бурОЕМм ставом, являющийся одновременно выходным валом гидравлического вращателя с гидромотором, подпружиненнь золотник, размещенный в центральной расточке поршня бойка, ограничитель расхода жидкости, включенный параллельно к гидромотору вращателя, подключенному последовательно в напорную магистраль, и имеющая напорную сливную и аккумулирующую камеры. Его нeдocтaткa 0l являются низкая надежность узла уплотнения газовой аккумулирующей камеры, невозможность использования ударного узла в качестве погружного рабочего органа затраты 38 на периодическое подзаряжение газом высокого давления аккумулирующей камеры: потери энергии удара в штангах при использовании машины в качестве ныиосного рабочего органа Целью изобретения является повьппение КПД и эффективности работы ударного устройства. Поставленная цель достидается тем, что устройство снабжено реверсивным напорным золотником, размещенным в цилиндре стаканом для камеры повьппенного давления и поршнем со штоком, имеющим канал с обратным клапаном для сообщения камеры повышенного давления со вспомогательной камерой, кот рая образована поршнем и стаканом и сообщена со сливной магис-тралью, при этом камера обратного хода выполнена с возможностью периодического сообщения с напорной и сливной магистралями посредством каналов в поршне-бойк и реверсивного напорного золотника. На фиг.1 и 2 изображено устройство, продольные разрезы; на фиг.З гидравлическая схема предлагаемого устройства. .Удггрное устройство состоит из кор са I, в котором размещены переходная распределительная муфта 2, гидравлический поршневой аккумулятор, включающий стакан 3, и поршень 4 со штоком, распорную втулку 5 и поршеньбоек, состоящий из бойка 6 и поршня 7 с двусторонним штоком, и бурового инструмента 8, закрепленного посредством закладной шпонки 9 в переходнике 10. Корпус с переходником соединяется через прессовую рубашку 11. В продольной осевой расточке порш ня-бойка размещен подпружин( двухпоясковый двухпозиционный золотн управления 12, а в гнезде, выполненном в поршне гидравлического аккумулятора, размещен обратный клапан 13, снабженный штокОм для его механического открытия в крайнем левом положе нии. Устройство имеет реверсивный золотник 14. Стакан и поршень аккуму лятора совместно с распорной втулкой и штоком поршня-бойка образуют рабочую камеру 15 повьш1енного давления и вспомогательную камеру 16, соедине ную со сливом, а также камеру 17 рабочего хода. Поршень-боек совместно с корпусом образуют штоковые камеры обратного хода 18 и слива 19, а совместно с золотником управления камер управления 20 и две торцовые камеры 7 разного сечения, постоянно соединенНые между собой и со сливной камерой. Межпоясковая проточка 21 золотника в зависимости от положения последнего соединяет камеру обратного хода 18 через каналы взвода 22 с энергоподводящими каналами 23 или сливными каналами 24, соответственно соединенными с камерами 17 и 19.В поршне-сбойке выпЬлнены канал управления 25, который в зависимости от положения поршнябойка в корпусе соединяет камеру управления 20 со сливом или напором. Камера повьшенного давления 15 при помощи реверсивного напорного золотника 14 и обратного клапана по каналу 26 в поршне гидроаккумулятора имеет возможность подпитываться жидкостью под напорным давлением в автоматическом режиме. Каналы 27 и 28, выполненные в корпусе, являются напорной и сливной магистралями и служат для подвода и отвода рабочей ямдкости из камер ударного устройства, а каналы 29 для подачи средства продувки на забой скважины. Работу ударного устройства можно проследить по гидравлической схеме, приведенной на фиг.З. Перед включением насоса реверсивный напорный золотник 14 находится в левом положении и соединяет напор и слив маслостанции соответственно с каналами 28 и 27, а золотдагк Управления 12 под действием упругой силы пружины . занимает правое положение и взаимодействует с рабочими каналами в поршне-бойке После включения насоса жидкость под некоторым давлением по каналу 28 в корпусе 1 одновременно поступает во вспомогательную 16, сливную 19 и управляющую 20 камеры, а из камеры 16 через обратный клапан 13 и канал 26 - в рабочую камеру 15 гидроаккумулятора, причем жидкость, поступающая в камеры 15 и 16, совершает полезную работу, перемещая поршень 4 вправо, в то время как две другие камеры 19 и 20 в этот период выполняют роль пассивных полостей, не имеющих связь со сливом. Порщень 4 перемещается вправо до встречи с распорной втулкой 5. В дальнейшем, благодаря непрерывной работе приводного насоса, давление жидкости в гидросистеме . резко повьш1ается, и происходит переключение реверсивного напорного золот пика. Меняется напор со сливом и жид5 .., 8 кость под давлением по напорному кана лу 27 в корпусе I поступает в плунжер ную камеру 17, а оттуда через энергопрдводящий канал 2-3, межпоясковую про точку 21 золотника 12 и каналы взвода 22 - в камеру обратного хода 18, в результате поршень-боек движетсявлево, вытесняя жидкость из сливной камеры 19 в сливную магистраль и сжимая жидкость в камерах 17 и 16, при чем жидкость, находящаяся в камере .15 сжимается под давлением, превышающем давление в камере 17 на величину, рав ную перепаду торцовых площадей поршня 4. Перемещение поршня-бойка влево сопровождается незна:чительнь1м повышением величины взводящей силы и продолжается до тех пор, пока канал управления 25 не выйдет в камеру обратного хода 18, после чего жидкость попадает в камеру управления 20 и перебрасывает золотник 12 в левое положение,в результате каналы взвода 22 отсекаются от энергоподводящего канала 23 посредством второго пояска золотника управления 12 по направлейи рабочего хода и соединяется со.сливfflii№i каналами через межпоясковую проточку 21. Происходит выравнивание давления жидкости в камерах 19 и 18 и порщень-боек под действием давления жидкости со стороны камеры 17 сначала затормаживается, а затем ускоренно движется для нанесения удара по хвостовику бурового икструмента 8. В период совершения рабочего хода пдршнем-бойкрм поршень 4 вначале продолжает перемещаться влево, поглощая избыточную энергию привода, а затем по достижении скорости поршня-бойка величиш 1, соответствующей расходу энергии привода, останавливается и начинает двигаться в обратном направлении, передавая потенциаль ную энергию гидроаккумулятора поршню бойку. В это время золотник 12 остает ся в левом положении благодаря силам инерции покоя своей массы и гидродинамического потока. Ускоренное движение поршня-бойка вправо завершается нанесением удара по хвостовику инструмента, в результате чего золотник под совместным действием упругой сиЛь1 пружины и сил инерции перебрасы. вается в правое положение, отсекая каналы взвода 22 от сливных каналов 24 и соединяя их с энергоподводящимй каналами 23. Далее цикл повторяется. 7 От цикла к циклу обьем жидкости в камере 15 за счет утечки будет уменьшаться, причем до совершения определенного количества циклов поршнембойком эти утечки будут компенсироваться подвиганием поршня 4 к стакану 3, а в дальнейшем наступает момент, когда поршень 4, выполняя очередное подвигание, открывает обратили клапан 13 и через канал 26 соединяет камеГУ 15 со сливом, В результате давление в гидросистеме пониэится и реверсивный напорный золотник под действием упругой силы пружины преодолевая остаточное давление напора, переходит в левое положение. В дальнейшем происходит процесс, описанный аналогично пусковому моменту. Предложенное устройство имеет меньшие габариты по сравнению с прототипом и может быть использовано в качесТВе погружного рабочего органа бурильной машины. Это обстоятельство позволяет увеличить мощность, подводимую к забою скважины, и на этой основе более эффективно вести буровые работы при одновременном обеспечении высокого КПД, исключить потери энергии уДаров в штангах, и потери, связанные с необходимостью периодического подзаряжения газом пневмокамеры. Обратный клапан совместно-с реверсивным, напорньш золотником, обеспечивая подпитку рабочей камеры повьш1енного давления в автоматическом режиме, практически Снижает до нуля длительности вспомогательных процессов, связанных с подпиткой. Формула изобретения Погружное ударное устр ойство бурильной малшны с гидрообъемным приводом, содер жащее корпус с рабочей камерой« камерами обратного хода и слива, поршень-боек с поршнем, имеюШ1ИМ двусторонний шток, внутри которого расположен подпружиненный двухпояск;о вый двухпозицио ный золотник управления, камеру пов{.ш1енного давления в Ьтакане аккумулятора, буровой инструмент сливную и напорную магистрали и отличающеес я тем, что, с целью повышения КПД, устройство снабжено реверсивным напор1Шй золотником размещенными в цилинд|Е е стаканом для камеры повьявенного давления и поршнем со штоком.