Погружной пневмоударник Советский патент 1981 года по МПК E21B21/16 E21B4/14 

Изобретение относится к горным машинам и может быть применено для бурения скважин. Известен погружной пневмоударник включающий цилиндр, поршень, клапанное распределительное устройство и обратный (контрольный ) клапан со ста каном, пружиной и камерюй пониженно давления. Применение обратного клапа на в этом пневмоударнике позволяет предохранить его внутреннюю полость от попадания воды и шлама из затрубного пространства и дает возможность бурить скважины в сильно обводненных породах. При бурении скважин этими пневмоударниками в подземных условиях с целью обеспечения пылеподавления необходимо в качестве энергоносителя применять воздушно-водяную смесь l . Недостаток этих пневмоударников при работе на воздушно-водяной смеси большие потери напора в каналах воздухораспределительного устройства и выхлопном аппарате, что приводит к снижению мсядности. Кроме того, внутренняя полость стакана обратного клапана соединена с затрубным пространством, а для подвода энергоносителя к распределительному устройству используется канал между стаканом и цилиндром. Последнее обстоятельство не позволяет разместить водосборную камеру для выделения воды из смеси меящу цилиндром и стаканом. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является погружной пневмоударник работающий на воздушно-водяной смеси и содержащий цилиндр, в котором с возможностью возвратнопоступательного перемещения под действием энергоносителя, подаваемого в рабочие камеры через распределительное устройство, установлен поршень, подпружиненный стакан с водоотражательным конусом и с радиальными каналами для подачи отделенного от воды энергоносителя во внутреннкно полость стакана, на внешней поверхности которого образован буртик, разделяющий полость люииу цилиндром и стаканом на водосборную камеру и камеру пониженного давления и имекщий на боковой поверхности продольные каналы. Конструктивной особенностью этого пневмоударника является то, что водоотражательный конус используется в качестве обратного клапана, а кольцевая полость между цилинд ром и стаканом разделена буртиком на водосборную камеру и .камеру пониженного давления, которые соединены между собой каналалот, размещенными продольно на повеохности буртика. При перемещении стакана в осевом направлении под действием энергоноси теля, подаваемого из магистрали, камера пониженного давления сообщается с затрубным пространством через разрядные каналы в цилиндре 2 . Однако при плавной подаче энергоносителя подпружиненный стакан с водоотражательным конусом перемещается медленно и не обеспечивает достаточно полного открытия разрядных каналов камеры пониженного давления При плавном перемещении стакана с водоотражательным конусом камера пониженного давления через каналы на поверхности буртика успевает наполня ся энергоносителем до момента ее сообщения через разрядные каналы в цилиндре с затрубным пространством. Давление энергоносителя на торец ст кана со стороны распределительного устройства увеличивается до магистрального и результирующая сила, дей ствующая на стакан с конусом, умень шается. При этом пружина препятствует .дальнейшему перемещению стакана с конусом и полному открытию раз рядных каналов. Это снижает надежно пневмоударника и затрудняет его работу на пониженном давлении, например, при забуривании скважины. Цель изобретения - повышение экс плуатационной надежности пневмоудар ника. Поставленная цель достигается тем, что продольные каналы выполнены глухими со стороны камеры пониже ного давления, которая выполнена с кольцевой расточкой в стенке цилинд ра. На чертеже показана конструкция погружного пневмоударника, продольный разрез. В разъемном цилиндре 1 размещены поршень 2, воздухораспределительная трубка 3, стакан 4, установленный с возможностью осевого перемещения и имекнций буртик 5, ра диальные каналы 6 и водоотражательный конус 7, являющийся одновременно обратным-клапан.ом. Конус 7 прижа к поверхности переходника 8 пружиной 9, размещенной в камере понижен ного давления 10, которая .сообщается с водосборной камерой 11 через продольные каналы 12, выполненные на боковой поверхности буртика 5 глухими со стороны камеры 10, а также через кольцевую расточку- 13, полненную в стенке цилиндра 1. Продольные каналь: 12 целесообразно выполнять калиброванными для дозирова ного отделения воды. Для обеспечения в камере 10 пониженного давления выполнена на боковой поверхности стакана проточка 14, а в цилиндре 1 - разрядные каналы 15, которые при отсутствии авления в магистральном канале переходника 8 перекрыты боковой поверхностью стакана 4. Погружной пневмоударник работает следуклдим образом. При подаче воздушно-водяной смеси, по буровым штангам в отверстие переходника В конус 7 вместе со стаканом 4 перемещается вниз, сжимая пружину 9. При этом вначале камера пониженного давления 10 сообщается че.рез проточку 14 и каналы 15 с затрубным пространством и только после этого калиброванные глухие каналы 12 вскрываются расточкой 13 и водосборная камера 11 сообщается с камерой пониженного давления 10. Так как разрядные каналы 15 открываются при этом полностью, то из камеры пониженного давления 10 осуществляется интенсивный выхлоп, а над конусом 7 и в водосборной камере 11 давление возрастает до магистрального. Вследствие этого стакан 4 с конусом 7 перемещается до упора в ограничительную площадку 16, которая предохраняет пружину от дальнейшего сжатия. В процессе прохолщения потока воздушно-водяной смеси в камеру 11 в результате его взаимодействия 1с водоотражательным ко.нусом 7, трения о стенки цилиндра 1 и действия сиг гранитации, вода в потоке концентрируется в его периферийной части и заполняет нижнюю часть водосборной камеры 11, а затем проходит по калиброванным каналс1м 12, расточке. 13 в камеру пониженного давления 10 и через проточку 14, каналы 15 в затрубное пространство скважины, обеспечивая пылеподавление. Концентрация воды в потоке воздушно-водной смеси, поступакадей из камеры 11 через радиальные каналы б в полость стакана 4 и распределительную трубку 3, резко уменьшается. Поршень 2 совершает возвратно-поступательное движение, нанося удары по буровому инструменту (на чертеже не показан). При остановке процесса бурения подача воздушно-водяной смеси из трубопровода в пневмоударник прекращается, давление над конусом 7 и буртиком 5 падает, и пружина 9 перемещает стакан 4 вместе с конусом 7 до упора последнего в конусную поверхность переходника 8. Это препятствует поступлению воды из затрубного пространства во внутреннюю полость переходника 8 и в буровые штанги, предохраняет пневмоударник от засорения шламом и уменьшает его износ.